摘要:三峡船闸输水系统的中隔墩斜井边顶拱段混凝土衬砌采用滑模施工,对滑模施工的程序,每一步的细节及施工管理作了介绍。
关键词:三峡船闸;滑模施工
三峡工程永久船闸地下输水系统,由平洞、竖井、斜井三大部分组成,平洞分5级,竖井分6级,在2~5级竖井上游均设有斜井(含下弯段、井身直段、上弯段)与上下游平洞相连,共四级斜井。其中中隔墩斜井混凝土衬砌后分为2条,3~5级斜井直段混凝土衬砌断面为渐变城门洞形,顶拱半径为2.5 m;边墙高度为2.5~2.9 m渐变;底边宽5.0 m,由2个半径为0.5 m的1/4圆弧与4 m长的直线连接形成。斜井倾角:顶拱为57.5°,底板为56.9°。中隔墩斜井直段底板、南北侧边墙混凝土衬砌厚度均为1.0 m,中隔墙设计混凝土衬砌厚度为1.5 m,混凝土设计标号为R90300。每级斜井的主要工程量为:底板钢筋量100 t,混凝土量593.1 m3;边顶拱钢筋量125 t,混凝土量1 128.0 m3。由于斜井坡度较陡,若搭设满堂脚手架施工,不仅所需材料多,耗时长,而且混凝土衬砌后接缝较差;经慎重研究,决定采用滑模方案施工,不仅能减小施工难度,加快施工进度,而且轨道及滑模台车均能够周转使用,混凝土表面平整度也较好。
1 施工方法
中隔墩斜井井身段混凝土施工分两次进行:先浇筑底板(包括边墙90 cm),再用滑模浇筑边顶拱。在底板施工时需预埋黑铁管,作为边顶拱滑模安装时固定轨道所用,施工流程见图1。
1.1 轨道安装
在轨道安装之前,在底板上靠边各设置1架钢筋爬梯,爬梯制作时踏板采用双根钢筋,并设置60 cm高的扶手,安装时注意爬梯不得占据轨道位置。对底板混凝土的两边墙进行拉线检查,并进行打磨处理使边注:混凝土养护在整个混凝土浇筑过程中进行,堵头模板在混凝土浇筑至斜井上游端前封堵完毕。68墙平直,以确保边顶混凝土衬砌时接缝良好。边顶拱基础(缝面)验收之后,经测量放线、应准确定出轨道位置,利用前期底板施工时预埋的黑铁管(孔深40 cm)来安装滑模轨道。斜井井身段底板混凝土施工时,黑铁管预埋件必须准确定位,其误差不得大于±20 mm。为减小后期处理难度,黑铁管中的插筋采用32或28短钢筋插入,不再注入砂浆,轨道安装时只需用钢楔子加紧即可,钢楔子加固时不得过紧以防止底板混凝土被撑裂。边顶滑模轨道中心宽度为2 500 mm,其误差不得大于±5 mm。轨道分为井身直段、下部延长段、上部延长段及圆弧型过渡段4个部分。
1.2 滑模台车安装
下部延长段及井身段轨道安装完成后,经测量复核合格方可开始滑模台车的安装工作。在上弯段顶拱与平洞底板上布置28锚杆,用于安装卷扬机转向轮,天轮和地轮锚杆需进行拉拔试验后方能使用,每根拉力不小于10 t,并将锚杆用型钢从根部串联且焊接牢固后使用。顶拱天轮锚杆造孔时须根据实际超挖情况定位,当顶拱锚杆区较平整时,各固定点可平行布置;当顶拱锚杆区弧形较大时,则各固定点错开布置,以便使钢丝绳安装后基本平行。卷扬机固定锚杆10根,可在钢模厂调整好卷扬机位置后再打孔,卷扬机靠边布置。轨道验收后,将滑模台车组装成型,通过圆弧型过渡轨道,用手动葫芦将滑模移动至斜井底板轨道上,再与卷扬机系统连接好。检查一切均正常后即可将滑模台车试滑至底部并上下试运行几次,试滑时将滑模台车两边的加长段打开,以便检查台车及轨道是否偏斜。停滑状态时用2个夹轨器将台车固定以防止意外下滑。
1.3 钢筋安装
当滑模台车及缝面验收合格后即可开始钢筋绑扎工作,内、外层筋既可以一起进行,也可以先外层后内层安装。钢筋安装时,利用滑模台车作为运送及安装平台,平台上满铺竹跳板或木板作为施工平台。考虑到混凝土浇筑时分料的方便,下料口位置处的内层分布筋各留出1根不绑扎,将其临时固定在主筋上,待混凝土浇筑到位后,调整好间距再用铁丝固定;或调整钢筋间距,适当加大下料点处的间距。连系筋则在混凝土浇筑时现场安装,其余钢筋则一次性全部绑扎完毕。在内层钢筋下料时,必须对底板站筋进行找平,并对每边加长5 cm左右,以便有足够的保护层,不影响模板滑升,保证混凝土衬砌质量。当钢筋采用先外层后内层的绑扎方法时,由于台车上下运行次数较多,须经常检查卷扬机系统、台车及轨道是否正常。优先考虑内外层钢筋一起绑扎的方法。由于是渐变斜井,每根钢筋的位置必须准确无误,尤其是内层钢筋。斜井小车上所放之物必须绑扎稳固,同时将冷挤压设备及气割设备固定在小车上,但必须放置稳定。施工人员在进行钢筋绑扎时必须系安全带,平台堆放钢筋量最多不得超过2 t,当材料下放时,严禁出现人货同运的现象,斜井下部施工人员不得站在台车正下方,必须站在边墙两层钢筋之间,以保安全。
1.4 渗水处理
井壁渗水处理方法:①裂隙水采取打排水孔,安装排水管排出,以后再扫孔灌浆处理;②大面积渗水采取预留纵、横向排水沟汇集引排,滑模滑过之后应及时将排水管管口渗水引出,以减小渗透水压力。
1.5 混凝土浇筑
浇筑前应做好以下工作:①仓内照明及动力用电线路、设备正常,振捣器就位;②仓外工作平台、抹面平台安全可靠,照明充分;③仓内外联络信号用的电铃试用正常;④检查溜槽及溜槽架的可靠性、安全性;⑤牵引系统正常,钢丝绳没有被阻挡及断丝现象;⑥将溜槽用水湿润一遍并将仓内积水排出;⑦在底板上铺一层彩条布或保温被,混凝土浇筑过程中及时将落在底板上的浆冲走,防止混凝土粘附在底板上。开仓时不需砂浆覆盖,只需将溜槽用水湿润即可,但水不能进入仓内。对于开始阶段,当混凝土未上顶拱前浇筑速度不宜过快,斜井下部不规则部分需认真检测模板是否变形。混凝土滑升过程中派专人负责连系筋及灌浆管的安装工作。若仓内有渗水时应及时将水排出,以免影响混凝土质量及模板滑升速度。混凝土入仓时应尽量注意分料不要过分集中,每次浇筑高度以20~30 cm为宜,每层混凝土间隔时间约2 h。铺料需均匀,并及时分料,防止粗骨料集中,使混凝土内部产生蜂窝及架空现象,严禁局部堆积过高。两侧边墙的混凝土应均衡上升,以防止一侧受力过大使模板、支架发生位移。混凝土运输采用两辆搅拌车,每车拉4.5 m3料。下料时南、北侧两趟溜槽各下一车,模板滑升后再通知搅拌车来料,尽量保持两车到达时间一致或时间差较小,使混凝土浇筑及模板滑升均匀、同步上升,南、北洞
模板高差按一层混凝土的差值控制,两侧滑模台车位置前后相差最多不得大于20 cm。当仓内南、北侧混凝土面高差大于30 cm时,应改变入仓顺序,使南、北侧及中隔墙混凝土面基本保持水平。因顶拱处滑模面板比边墙部分长50 cm,若边墙和顶拱一起下料,则顶拱处混凝土下料时间将超前边墙两层,为防止滑升后抹面困难,顶拱处下料应比边墙滞后一层铺料。下料时对混凝土的塌落度应严格控制,一般掌握在14 cm左右,但也要根据气温等外部因素的变化而作调整。对塌落度过大或过小的混凝土应严禁下料,既要保证混凝土输送不堵塞,又不至于料太稀而延长起滑时间。振捣器选用变频插入式。振捣须避免直接接触止水片、钢筋、模板,对有止水的地方应适当延长振捣时间。振捣混凝土时应严防漏振现象的发生,模板滑升时严禁振捣混凝土。为方便人员进入仓内,可在内层钢筋每隔4~5 m开一个进人孔,进人孔按规范要求布置加强筋即可;也可以不开进人孔,人直接从斜井上部的中隔墙进入。浇筑斜井上部时应尽量使用溜槽,直到溜槽下料已不能满足要求时为止。斜井上口部分顶拱约3 m范围内需用泵车入仓,混凝土泵送时需接泵管入仓,仓内根据需要,用溜槽和溜筒辅助入仓。
1.6 模板滑升
对于承重的顶拱模板,通过试验取得混凝土不同时间的强度资料决定滑升时间。待顶拱部分混凝土初凝后,在滑升前2 h将加固在滑模台车上的支撑拆除,由于初始脱模时间难于掌握,必须在现场进行试验定。模板滑升采取多动少滑的原则,脱模强度为0.25 MPa,模板滑升速度一般不得大于20 cm/h,正常情况下每天滑升约3 m左右。每次混凝土下料后应将下料时间、覆盖层厚、模板埋入高度及上次滑升高度等数据详细记录,试验室应掌握现场塌落度,并反馈给作业队及质保部,尤其是滑模初次被覆盖时,以便掌握下次滑升时间。滑升前应松开夹轨器,检查台车滚轮下是否有异物;滑升过程中,应有掌握滑模施工经验的专人观察和分析混凝土表面,确定合适的滑升速度和滑升时间,滑升过程中能听到“沙沙”声,出模的混凝土无流淌和拉裂现象;混凝土表面湿润不变形,手按有硬的感觉,指印过深应停止滑升,以免有流淌现象,若过硬则要加快滑升速度。滑升过后人员站在抹面平台上将指印及不良脱模机抹平、压光,抹面顺序先顶拱后边墙,接缝处要仔细处理,并将灌浆管及时找出。混凝土浇筑时间前后历时半个月左右,在现有配合比情况下,混凝土塌落度的大小是滑模滑升速度的关键可控因素,因此试验室要加强现场监控,及时掌握现场混凝土来料情况,作出适时的调整。现场也要精心组织好人力、设备等资源,精心安排好各项相关工作,协调好各项关系,并及时把有关信息反馈给有关部门。
1.7 滑模纠偏措施
当具备滑升条件时,用2只10 t手动葫芦同步牵引滑模台车,使2根钢丝绳同步运行,第一次起滑时用两2只5 t手动葫芦辅助牵引。模板滑升过程中,应指派专人经常检查模板及牵引系统的情况,出现问题及时发现并向值班队长和技术员报告,滑升过程中的具体纠偏措施如下:
(1)模板滑升前先用水平管校正模板下口是否水平,并用油漆在轨道及边墙上每间隔40 cm画出一道横线,滑升过程中参考标识线及模板两侧空隙确定偏斜程度。
(2)技术员经常用垂球和钢卷尺检查模板及成型混凝土的尺寸,控制好滑升过程中不发生偏移。混凝土浇筑过程中用2只5 t手动葫芦将台车固定于上游钢筋根部,局部偏移时可借助5 t及10 t葫芦作调整。
(3)混凝土下料时南、北两趟溜槽各下一车,模板滑升后再通知搅拌车来料,尽量保持两车到达时间一致或时间差较小,使混凝土浇筑及模板滑升均匀、同步上升,两侧混凝土高差不得大于30 cm,滑模台车高差不得大于20 cm。当滑模台车两侧位置相差较大时,需及时调整混凝土入仓顺序,逐步缩短两侧滑升的差值。
(4)正常情况下2只10 t手动葫芦同步运行,当下料原因导致模板出现左右偏差时,可适当改变入仓顺序并借助于手动葫芦对模板进行调整,调准之后又采用同步运行方式。哪一侧错台较大就将该侧葫芦多拉一点,每次调整差值以不大于1 cm为宜,通过多次的渐进式调整来纠偏。
1.8 温控及养护措施
斜井混凝土浇筑温度与平洞混凝土要求相同,允许最高入仓浇筑温度为16~18℃,冬季混凝土的浇筑温度不得低于5℃,为满足混凝土温控指标,采取如下温控及养护措施:4~10月份浇筑时,采用98.7拌和系统的预冷混凝土;温度骤降时,采取封闭洞口的方法,减少洞内空气对流;由于斜井段分块较长,混凝土浇筑时间前后相差约两周,故滑模台车滑升后,待混凝土终凝就必须开始洒水养护;滑升过程中,每滑升一次,要求对下部已脱模混凝土洒水养护一次,尤其是滑升到中上部时,要注意对下部混凝土的养护;混凝土浇完后,要注意对全洞的养护,且养护时间不少于28 d,以免出现温度裂缝。
2 结 语
三峡船闸中隔墩斜井直段边顶拱混凝土衬砌滑模混凝土施工,通过采取多种质量控制措施,结构混凝土的外观质量符合设计要求,过流面表面光洁、平整,根据测量资料,混凝土体型尺寸误差控制在设计要求范围内,通过钻孔取芯、无损检测手段(声波测试、孔内电
芯抗压值、采取率、获得值及压水检查透水率值均符合设计要求,从而说明混凝土内部质量满足设计要求。在参建各方的共同努力下,历时3年圆满完成了三峡永久船闸地下输水系统斜井的混凝土施工任务。
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