摘 要:三峡永久船闸为双线连续五级船闸,闸室长280 m,闸室边墙高度47 m,共21块,单数块内设有浮式系船柱,边墙内外侧均设有钢筋网,背侧设有水平及竖向的排水管网,设计有预应力锚索和高强锚杆。在施工时衬砌混凝土施工非常困难,遂决定采用对撑式滑模施工。
关键词:三峡;永久船闸;闸室边墙;对撑;滑模
1 问题的提出
三峡永久船闸为双线连续五级船闸,闸室有效尺寸280 m×34 m×5 m(长×宽×槛上水深)。边墙结构分为衬砌式、重力式和混合式等3种型式。闸室边墙高度47 m左右(靠闸首的第1,2块高度67 m左右),并沿高度方向设有3条水平结构缝,边墙长度10.0~14.5 m不等(第一分流口处第11块为24 m),一般为12 m,共21块,单数块内设有浮式系船柱,边墙内外侧均设有钢筋网,其中墙背还设有水平向和竖向的排水管网。闸首的所有部位和闸室的衬砌墙部位布置有预应力锚索及高强锚杆(间距为1.5 m×2.0 m),其中衬砌墙部位高强锚杆须与墙面钢筋网拉结,因而衬砌边墙混凝土施工非常困难。若采用普通钢模板施工,则立模较难,支撑困难,模板耗用支撑材料较多,施工周期长,费工费时,且混凝土表面质量不高。为解决这些问题,结合其特点经方案比较后,闸室衬砌边墙决定采用对撑式滑模施工。
2 滑模结构设计及制作
2.1 滑模结构设计
根据《液压滑升模板工程设计与施工规定》,参照永久船闸闸室衬砌墙特点及施工进度要求,滑模利用qyd-35型千斤顶作为提升工具,12 m块共布置了56个千斤顶,10 m块共布置了52个千斤顶。千斤顶利用结构立筋作为爬升杆,由布置在滑模桁架顶部的液压控制台整体控制,以保证滑升模板能够同步稳定上升,滑模结构布置见图1、图2。
2.2 滑模结构制作
图1 滑升模板平面布置图
本套滑模为对撑式,规模较大,长度方向达34m,宽度方向为12 m,自重约30 t,加上施工荷载达55 t,滑模结构分为面板,千斤顶支承牛腿及桁架结构等三大部分,其中面板和千斤顶支承牛腿结构简单,只须按图纸加工,严格控制外形尺寸即可,桁架结构尺寸较大,要求精度较高,须按以下要求制作。
(1)制作基本要求。制作前必须搭设钢平台,在平台上放大样,原材料按质量计划要求进行进货检验;杆件接长按标准接头型式施工。
(2)纵向桁架及纵向联系桁架制作及存放。首先按大样图制作单榀,校正无误后再将三榀并成一大榀(一个运输单元),横向联系桁架按二次抛物线起拱,放大样,然后按大样焊接,校正后再拼成单榀桁架,作为一个运输单元,纵向联系在后方下料,现场拼装时施工,整个结构制作完工经验收合格后,刷防锈漆一道,先存放于后方车间,用枕木垫后摆好。
3 施工准备及滑模拼装
图2 a-a剖面图
3.1 施工准备
(1)边墙基础部位(三闸室 92.2~ 98.5,四闸室 71.45~ 77.75)混凝土浇筑。按闸室混凝土施工措施施工,浇筑时严格控制顶部高程,斜坡段上口不转直。模板上口增加一道围楞和拉筋,确保混凝土上口规格,以便与滑模接口。竖向钢筋严格按滑模爬杆位置绑扎,固定牢靠,外露长度按50 cm,150 cm交错布置。拆模后由测量队复测上口体型,报技术办,如误差过大则需事先处理。
(2)施工排架搭设。按设计图搭设,要求与基岩拉结,一次搭设到顶。
(3)基岩清理与终验。按从上到下的顺序清理,在排架上搭设操作平台,逐层清理。根据设计,监理要求清除松动岩块,清理时应注意人员安全,并保护好下部混凝土及止水片等,然后用风砂枪或高压水冲洗岩面,清洗完毕后,请设计,监理进行终验。
(4)墙背排水管安装。
首先由测量队放出竖向和水平排水管网中心线,然后由土建队按照技术要求钻孔,埋插筋或膨涨螺栓,先安装竖直排水管,每安装1至2节,等待就位调直后立即用红砖补缝,再逐节上升并及时用钢筋固定牢靠,然后安装水平排水管,为了施工方便,除水平结构缝处采用预制排水管外,其余水平排水管均采用软式透水管,具体按《永船北线三、四闸室后软式透水管安装技术措施》要求执行。
(5)墙背钢筋绑扎。按常规配筋绑扎,但为减少焊缝接头,可根据施工人员操作能力尽量配长,并按一个浇筑单元一次配置为原则。钢筋网应按3 m×3m间距布置锚筋或利用高强锚杆与基岩拉结。
(6)封头模板预立。为减少滑模滑升过程中的施工工作量,要求封头模板采用木模预先立好并初步定位,待滑模上升时,再依次准确定位,并保证调好后的模板高出混凝土面2 m以上,侧模拉模筋应拉于岩面插筋上,也可斜焊在钢筋网上,但必须保证拉模筋受力时,根部混凝土已初凝。
(7)爬梯槽和系船环槽底板。爬梯槽按结构详图进行加工定型模板与滑模连接,随滑模一同滑升。系船环槽暂时采用定型模板现立,下一步采用浮筒形式随滑板同时滑升。
(8)墙面钢筋网绑扎。水平钢筋随浮模上升随时绑扎,并要求与竖筋点焊,竖直钢筋可根据施工人员的操作能力应尽可能配长,并与锚杆临时固定。兼作千斤顶爬杆的竖向钢筋按要求加工和绑扎。
3.2 滑模拼装
根据现场施工情况,选择北线三闸室第4块作为首滑块,因此,当此块基岩清理完毕后,应立即拆除排架,搭设拼装平台进行拼装。
(1)清除北ⅲ底04上的杂物,按施工图纸要求搭设拼装平台,并在平台上放样纵向桁架和横向桁架的位置。
(2)先安放两端纵向桁架,要求纵向桁架间距略大于设计间距(大10~20 mm),然后安放横向桁
架。吊装之前,要求检查横向桁架的长度,并要求杆件长度比设计长度短5~10 mm,以便拼装时调节106接头间隙来调整外形尺寸。
(3)先调整好一端的纵向桁架,然后调整横向桁架,再调整另一端的纵向桁架,也可同时调整。当各部件调整到位并经测量检查无误后,才开始纵向桁架的连接焊接,最后焊接纵向联系桁架。
(4)由测量队复核桁架体型,确认无误后,由mq1260门机吊起,垫高10~20 cm,亦可采用千斤
顶完成。
(5)在端部纵桁架节点处垫枕木,要求各枕木顶面在同一高程,且固定点牢固可靠,然后将桁架支承于枕木上。由测量队检测调校桁架安装位号,当符合设计要求后,立即进入下道工序。
(6)铺设马道板、安装栏杆、摆放电焊机、变频器、液压操作台及卸料斗等。检查横向桁架的变形和端部纵桁的竖直度。然后再加上施工中由其它原因可能出现的荷载,再检查上述部位的变形量。
(7)安装滑模提升架(即千斤顶牛腿)并确保提升架铅直,再安装滑模面板。最后整体检测滑模结构体型并验收。
(8)安装液压系统。先安装千斤顶,然后布置油管,与操作台连接。
(9)安装纠偏检测系统。先安装吊线锤,布置观测点,然后再安装连通管。
(10)安装电源。电源从中隔墩顶部下引,采用电缆,在滑模上或中隔墩上设置转筒,随滑模上升及时将电缆卷起。
(11)当上述工作全部完成并验收合格后,安装支承杆,进行空滑试验,爬高30 cm(一个行程)后,停止空滑试验。空滑成功后采用散钢模或木模立模补缺,准备运行。为确保安全,支承杆在千斤顶下部用钢筋进行侧向支撑加固。
4 施工程序及滑模施工
4.1 施工程序
根据永久船闸结构特点和施工条件,确定混凝土施工程序如下:边墙基础部位(高6.3 m)基岩清理终验、混凝土浇筑;搭设排架;墙面基岩清理;地质终验;安装排水管网;绑扎墙背钢筋;封头模板预立;拆除排架、安装转梯;绑扎墙面钢筋;吊装滑模;浇筑混凝土、滑模滑升(纠偏);单元工程混凝土浇筑完毕;滑模停转入下一单元工程施工。
4.2 滑模施工
模板的滑升分为初升、正常滑升和未升等3个阶段。
(1)初 升。滑模的初次滑升,应在混凝土浇筑高度700 mm左右,并且第一层混凝土已达到脱模
强度时进行,开始试滑升前,为实际观察混凝土的凝结情况,必须先进行试滑升。当已脱模的混凝土用手指按有轻微指印,而表面砂浆已不粘手,或滑升能耳闻“沙沙”的响声时,说明即可开始初次滑升。模板初次滑升的速度,应尽量缓慢均匀,当模板滑升至20~30 cm高度后,应稍作停顿,对所有提升设备和模板系统进行全面检查调整后方可转入正常滑升。
(2)正常滑升。正常滑升时,其分层滑升高度与混凝土分层浇筑的厚度相配合,定为30 cm,后期操作情况可作适当调整。气温较高时,为减少混凝土与模板的粘结力,应尽量缩小停滑时间间隔。滑升过程中,操作平台应处于水平状态,以保证滑模中心线不偏移,滑模左右端高差不得大于20 mm。为及时调整和校正成型衬砌墙的垂直度,扭转偏差,在滑升过程中,每班对滑模x、y桩号进行3次检查,并作相应的校正。
(3)末 升。当滑模升至距边墙水平缝面或顶部标高1 m左右时,即应开始放慢滑升速度,并进行准确的找平校正工作,整个模板需要找平,找平工作应在滑升至距项部标高20 cm以前作好,以便使最后一层混凝土浇筑平整。
(4)水平度与垂直度的测量与调整。采用水准管法测量,在桁架四个角各设一个水准管,各水准管利用软管连通,管内灌注带颜色的水,安装时,先将滑模调平,安装水准管,用水准仪找平,使水准管的零位在同一水平面上。垂直度的测量采用线锤法:在滑模的四个角各设置一个20 kg线锤,在对应线锤的下方底板上标识控制点,在线锤钢丝的上端设滑轮和放线器。垂直度的调整与水平调整相结合,主要采用限位调平,偏移较大时,采用手动单个调整。
(5)混凝土浇筑。为满足滑模施工工艺,除必须满足设计要求的各项指标外,尚应满足滑模工艺要求,所以要求实验室提供多种配合比,随施工条件改变而及时调整。混凝土采用中隔墩布置的13号sdmq/1260/60门机吊料经活动卸料斗入仓,采用平铺法浇筑,铺料厚度30~40 cm,振捣后层厚25cm,采用手持式振捣器和软轴振捣器平仓振捣。铺料方向交错进行,即双数层铺料方向与单数层相反。混凝土供料必须确保连续畅通。混凝土脱模后即开始抹面工作,当滑模滑升一定高度后,在其下安装抹面吊架和喷水管。对已终凝107(脱模12 h以上)混凝土进行流水养护,养护时间不少于28 d,冬季浇筑时则不喷水养护,但需挂保温被保温。
5 使用效果
采用对撑式滑模施工,解决了普通钢模板施工立模难,支撑加固难,耗用模板支撑材料多,施工周期长,费工费时且混凝土表面质量不高的问题。三闸室若不采用滑模施工需16个月,而现在只须13个月即可完成,工期大大提前了,还提高了混凝土外观质量,数控及量控优良率达到90%以上,降低了成本。但该套滑模在细部设计及制作上还存在不足之
处,尚待进一步完善
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