[摘要] 本文介绍了万家寨引黄4号溢流井滑模悬空起滑设计与施工,通过对荷载的分析和多年的施工经验进行滑模设计与施工,实践证明滑模施工质量好、进度快、安全可靠、经济合理。
[关键词] 万家寨引黄工程;滑模悬空起滑设计;施工
1 概况
万家寨引黄入晋工程位于山西省西北部,引黄4号溢流井是连接一、二级泵站4号输水洞的一个竖井;设计衬砌直径5•2m,井深30m,混凝土衬砌厚度0•5m,起滑点高程为1 087•48m
(此设计结构缝距下部洞底板9•4m)。
2 悬空起滑设计
4号溢流井滑模施工借鉴1号出水调压井和1号电缆井滑模施工经验,充分利用混凝土自身(由于岩石表面不平整,相当于无数个小壁座,混凝土重量是通过岩壁靠抗剪力来支撑的)承载和井内锚杆的承载能力,采用悬空起滑施工。
2•1 滑模起滑时受力分析
根据滑模设计要求,混凝土的脱模强度为100-300kpa。在滑模初次滑升阶段,采用控制滑升措施。当混凝土分层浇筑0•7m高时,进行第一次滑升1-2个行程(要求达到脱模混凝土
强度);继续浇筑0•3m高混凝土,再滑升0•1-0•2m。这样当混凝土浇满时,转入正常滑升,
即浇筑0•3m,滑升0•3m的正常施工。按脱模后的混凝土承载能力(模板内下部的混凝土也具有一定的承载能力)进行分析,并按脱模后混凝土平均强度为200kpa计算,当已脱模混凝土高度超过1•1m时,可承担其自身和上部混凝土重量。脱模混凝土承载力t=计算井壁表面积×剪切许容应力(按抗压强度20%计)=3•14×d1×1•1m×4 081kg/m2=87•4(t)混凝土自重g (按平均超挖20cm计算):g=3•14×d2×(1•1+1•5)×0•7m×2500kg/m3=84•3 (t)式中:d1=6•2m;d2=5•9m。由于计算中未考虑模板内混凝土承载以及脱模后混凝土强度继续增加,这些因素可作为安全储备。作用于滑模平台上的混凝土重量按以下计算:
首先浇筑0•7m第一次滑升时:g1=3•14×5•9m×0•7m×0•7m×2 500kg/m3=22•7 (t)
浇筑1•0m,脱模0•1m第二次滑升时:g2=g2-t2=24•5 (t)浇筑1•3m,脱模0•2m第三次滑升时:g3=g3-t3=26•3 (t)浇筑1•6m,脱模0•4m第四次滑升时:g4=g4-t4=20•1 (t)t2、t3、t4分别为各阶段的混凝土承载力;故混凝土作用于滑模平台上荷载不足30t。
2•2 施工荷载
1)滑模、分料盘重10t;
2)电焊机、千斤顶、控制台等重2t;
3)部分钢筋、爬杆重2t;
4)施工人员重1t;
5)分料盘内存混凝土重3t。考虑到人员走动,物料、设备不均匀设置,以及混凝土下料冲击力,按1•5倍不均匀系数考虑,施工荷载总重27t,因此作用于滑模平台上的总荷载约50t。
2•3 平台设置
2•3•1 悬空起滑平台
滑模悬空起滑平台采用钢结构,利用井壁锚杆承载。原井内设计有系统锚杆支护,井壁沿圆
周均匀布置16ф25锚杆,长3m,外露0•5m,锚杆排距2m呈梅花型布置。锚杆承载能力f=1×4•9×16=78•4 (t)由计算可知,锚杆承载能力大于作用于滑模平台上的荷载;同时锚杆为均匀布置,使平台均匀受力不产生局部沉降,可保证滑模的顺利施工。
2•3•2 施工操作平台
施工操作平台采用8ф159×6钢管做立柱,上铺20#工字钢,利用滑模辅助盘做工作平台
铺板。钢管立柱沿4号洞两侧布置,保证下部通车不影响洞内正常施工,在承载能力计算时,因钢管立柱长细比太大,并且洞底板为浮渣,故钢管立柱存在不均匀沉降问题。因此,在设计时,仅考虑其作为操作平台,能承受施工准备荷载即可。由于施工准备荷载较小,同时钢管立柱也同井壁锚杆焊接,因此,对操作平台承载无需进行复核。
3 施工
3•1 悬空起滑平台施工
操作平台的工字钢梁作为悬空起滑平台的主梁。由于该井设计为双排钢筋支护,且底部超挖
较大,考虑到滑模滑升时初期模体重量将通过爬杆钢筋层传递到平台上,同时在1 087•48m高程设计为伸缩缝,需埋设橡胶止水,因此在工字钢梁上辅设3道槽钢圈梁,其上铺3mm厚的旧
钢板,以承担钢筋笼和混凝土重量。利用平台上部锚杆将圈梁充分加固,平台上部16根锚杆沿
端部每根用2φ22钢筋靠井帮悬吊圈梁下面的14#槽钢,下部用旧槽钢打斜撑,将锚杆同平台连为整体,整个平台与锚杆连接有32根,可确保平台稳固可靠。
3•2 滑模施工
1)将滑模支撑杆同环向钢筋全部焊接,以保证其整体性和均匀受力,增加爬杆自身稳定性。
2)初滑过程中。将支撑杆同井壁锚杆用斜拉筋焊接,增加其承载能力。
3)采取减滑措施,控制下料速度在每2h浇筑一层30cm厚混凝土。
4)认真观察操作平台和悬空起滑平台的位移情况和脱模混凝土强度,确保滑模顺利施工。
4 结语
在山西引黄一、二级泵站7条竖井施工中,采用以上设计的滑模取得了较好效果。实践证
明,竖井采用滑模法施工比现支模板具有以下优越性:
1)节省了大量钢模板和支撑用木材,同时也节省了立模和支撑加固的时间,缩短了工期。
2)混凝土内在质量和表面质量得到了保证,取消了现支模板用的拉条和大量模板及围令,节
约了材料,也减少了混凝土表面拉条处理工作。
3)滑模在竖井施工中,可一次滑升到顶,减少了水平施工缝;同时,对洞内施工过往车辆
等不受影响。
4)滑模施工在操作盘上进行,工作面平整
施工作业安全。
5)由于节省了大量钢模板和木材,使得工作面物料少,施工环境好。
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