摘 要 针对三峡永久船闸输水系统南坡竖井数量多、体形复杂、施工条件差、干扰大、交通困难、工期紧等特点,施工中采用了三种非常规混凝土模板(滑框翻模、自升式筒模、悬臂模板),对它们的构造及施工注意事项进行了论述,并比较它们的优缺点。
关键词 三峡永久船闸 竖井 混凝土模板 构造 施工注意事项
1 概述
模板在水利水电工程混凝土施工中占有十分重要的位置。它是决定混凝土施工质量的主要因素之一,也是制约混凝土施工速度的一道重要工序。同时,模板费用在混凝土工程造价中占有相当大的比例,在大中型水利水电工程中,模板费用通常占混凝土总费用的8%~15%,在某些单项工程或小型工程的实际施工中甚至高达20%以上[1]。因此合理选择模板,对降低工程造价,加快工程进度有着十分重要的作用。三峡永久船闸为双线连续五节梯级船闸,设计总水头113 m,是三峡水利枢纽工程的重要组成部分,是目前世界上规模最大、设计水头最高的通航建筑物。永久船闸输水系统由4条输水隧洞和36条竖井组成,采用侧向进水侧向泄水、主廊道对称于闸室的两侧的布置型式[2]。由输水阀门补水,闸室采用等惯性4区段出水加盖板消能。为平衡末级闸门前后水位,在末级闸首附设短廊道集中输水系统。1.09 kg/m,下降为ⅰ序孔的8.2%,单位注入量随灌注次序的增进而递减。从表2还可看出,单位注入量小于1 kg/m的灌浆
段所占比例,第ⅰ次序孔为39.1%,第ⅱ次序孔增为42.6%,第ⅲ次序孔又增为54.2%;1~10 kg/m的灌浆段所占比例,第ⅰ次序孔为45.4%,第ⅱ次序孔降为45%,第ⅲ次序孔又降为41.7%;大于10 kg/m的灌浆段所占比例,第ⅰ次序孔为15.5%,第ⅱ次序孔降为12.4%,第ⅲ次序孔又降为4.3%。即灌浆段总段数中,单位注入量小的灌浆段所占比例,随着灌浆次序的增进而增加,单位注入量大的灌浆段的所占比例,随着灌浆次序的增进而减少,说明灌浆质量是好的。
输水隧洞总长5.5 km,竖井衬砌混凝土总量20万m3,竖井钢筋2万t。1999年9月开始竖井混凝土施工,要求于2001年12月完工,然后进行金结闸门安装调试,2003年6月通航发电。由于输水系统竖井数量多、体形复杂、交通困难、干扰大、工期紧,必须合理地进行竖井混凝土施工,而模板的选型及资源的优化配置便成为制约工期的关键。永久船闸输水系统南坡竖井包括阀门井和下游检修井,其中阀门井由工作门井、上游检修井和水泵井组成。竖井高度最大为91.65 m,最小为54.55 m。南坡一、二、五、六级为半埋藏式,其余为埋藏式。半埋藏式
的混凝土结构分为埋藏段及外伸段(外伸段最高为32 m,最小为9 m)。在竖井施工中,除钢筋密集,增大了施工难度外,还要预埋许多二期门槽、通气管、爬梯钢板凳及牛腿挑梁键槽等埋件。根据混凝土结构的特点,并结合预埋件、施工工期等因素,埋藏段主要采用滑框翻模进行施工,外伸段采用自升模板和悬臂模板进行施工。本文对这几种模板的构造及施工注意事项进行论述。
2 模板的构造及施工注意事项
2.1 滑框翻模
2.1.1 构造
滑框翻模是在滑模的基础上发展而成的,主要由模板、围圈、提升架、滑杆、爬杆、液压系统及施工平台组成。它的滑模提升架与模板分开,单独运行,滑升的只是滑模的提升架,而模板依靠混凝土的侧压力贴合于提升架的围楞上,由人工从下往上逐层翻转到上面。模板由标准小钢模组合而成,采用横向布置,每层高30 cm,根据需要配置若干层;围圈为桁架式,中部留有足够空间,以便钢筋等由下往上吊运通过;滑杆用48钢管制成,与围圈及提升架联为一体;采用hy-56型液压控制柜,gyd-35及gyd-60型千斤顶,每只千斤顶设置限位调平器及针形阀开关各1个;爬杆分别用25圆钢及48钢管制成;油管选用高压软管;平台分为抹面、施工及吊装保护平台,抹面平台主要用于拆模、混凝土养护及缺陷处理,施工平台主要由梁系构成,用于钢筋绑扎、混凝土施工等作业,吊装保护平台设置于施工平台上部,高5 m,用于钢筋吊运小车运
行、分料及安全保护。工作阀门井、水泵井及上游检修井通过梁系联为一体,整体进行滑升。
模板运行分二步进行:一是滑升,千斤顶沿爬杆带动除模板外的其他部分向上爬升,到位后把千斤顶锁住,滑升时要保证整个提升架处于水平状态,以防止偏斜;二是翻模,把露出滑杆下的模板拆除,提升至模板上口进行组合。如此循环往复来实现滑框翻模逐步升高。
2.1.2 施工注意事项
(1)模板每层高30 cm,浇筑时按30~50 cm高布料,布料间隔依据混凝土浇筑速度及初凝时间确定,布满3~4层即可进行滑升。
(2)每次滑升正常情况以30 cm为宜,与模板层高相匹配,拆模强度以0.3~0.5 mpa为宜,如果拆模过早易造成表面缺陷。
(3)当爬杆悬空过长并出现弯曲时,应及时进行加固处理,模板每次翻装前均需清除表面污物、修复、校正、涂刷脱模剂。
(4)滑框翻模施工时,模板难以靠外力定位,滑升中偏移在所难免,为保证体形偏差在控制范围内,纠偏工作显得尤其重要。纠偏采用渐变恢复方式,一次纠偏不能过大,否则易造成局部变形、平台倾斜、爬杆弯曲、滑升阻力过大等。施工过程中应加强测量与自检,发现偏差应及时进行调整。
2.2 自升式筒模
2.2.1 构造
自升式筒模主要由模板、井架、中层平台、下层平台、脱立模撑杆及液压系统构成。模板通过撑杆与井架相连,井架与中层平台相连,中、下层平台由液压缸相连,在中、下层平台上设有可水平伸缩的支腿,模板每层浇高3.3 m,油缸每次伸缩1.65 m,分两次完成升模过程。筒模运行主要分为脱模、升模及校模三个步骤。脱模前先把固定支撑拆除,然后利用手动丝杆把模板
拉离混凝土面3~5 cm即可。升模时,下层平台不动,把中层平台支腿内收,开动油泵使油缸把模板向上顶升1.65 m,把中层平台支腿外撑入预留孔内销住,然后把下层平台支腿内收,油缸回油把下层平台往上提1.65 m,把支腿外撑固定。重复前面过程即可完成3.3m的升模过程。校模时,把中层平台调水平,保证模板垂直,然后用手动丝杆把模板撑至测量控制基准线,调
校平直后用撑杆固定。
2.2.2 施工注意事项
(1)爬升前应检查各部是否存在卡阻现象,并清除障碍物,承力支腿应伸入预留孔内一定长度,确保受力安全。
(2)爬升时,各油缸需同步,若不同步应进行调整,严禁油缸同步误差过大而发生倾斜及受力不均。
2.3 悬臂模板
2.3.1 构造
悬臂模板是目前应用最为广泛的大体积混凝土模板。它的模板自重和混凝土侧向压力全部由悬臂支撑结构来平衡,仓内无拉条,适合机械平仓振捣作业,刚度大,调整方便,混凝土体形易得到保证。模板上设有操作平台,施工作业便利,安全性好。悬臂模板每块宽3 m,主要由立柱、模板、围檩、平台、撑杆及锚栓等组成。模板块与块之间用u形卡相连,每块模板配2个高强锚栓,预埋锥套及悬挂螺栓为m36,高强锚栓为25,每根承受拉力约250 kn。
2.3.2 施工注意事项
(1)脱模时,先解除辅助拉筋、模板间扣件及压紧螺栓等,利用脱立模撑杆使模板脱离混凝土面。
(2)升模时,起吊钢绳要等长,吊点居中,吊升到位后缓缓落于悬挂螺栓上,拆除预埋锥套,循环使用。
(3)校模时,底部贴紧混凝土面,上口比设计线大约1 cm,相互间用卡件扣牢,并把压紧螺栓上紧。
(4)预埋锥套位置须准确,在同一水平高程,中心偏差不大于1 cm。
3 辅助设施及三种模板的比较
3.1 辅助设施
为了保证永久船闸输水系统南坡竖井混凝土施工顺利进行,除了模板优化配置设计外,针对不同井位及特点,为满足模板、钢筋吊装,人员上下交通及混凝土入仓等要求,还配置了相关辅助设备。采用25~50 t汽车吊、转角爬梯等交通设备;钢筋接头为机械连接;缝面由冲毛机处理;埋藏段混凝土采用my-box溜管入仓;外伸段混凝土采用泵车入仓。
3.2 技术经济比较
三种模板的技术经济比较见表1。
3.3 三种模板优缺点比较
永久船闸输水系统南坡竖井埋藏段采用滑框翻模
表1 模板技术经济比较表
进行施工,实现了连续滑升,速度快,不需脱立模及缝面处理,工序少,加快了施工进度,取得了较好的经济效益,达到了连续浇筑混凝土的目的,但是钢筋绑扎困难,模板易跑偏,混凝土表面质量稍差,投入人力多。外伸段采用自升模板和悬臂模板进行施工。爬升模板的应用实现了自行爬升,钢筋好绑扎,保证了混凝土的内在质量和平整度,体形不易变,外观质量好,一次性投入少,施工方便,操作简单,易于掌握,但是分层浇筑,需脱立模及缝面处理,工序多。悬臂模板重量轻,造价低,体形易保证,混凝土表面质量较好,但是需外力吊升,分层浇筑,需脱立模及缝面处理,工序多,配件易损失。
4 结束语
三峡工程永久船闸输水系统南坡竖井数量多、体形复杂、交通困难、干扰大、工期紧,对混凝土的浇筑质量要求高,因此采用了非常规的模板进行施工。上述三种模板的采用保证了混凝土的内在质量和平整度,外观质量好,满足了工期的要求,达到了预期的目标。上述三种模板可供同类型竖井混凝土施工借鉴。
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