滑模技术在某电站闸门井混凝土施工中的应用_

滑模技术在某电站闸门井混凝土施工中的应用
   摘要:某电站闸门井深达43 m，如果采用常规混凝土施工方法，时间长、成本高，难以满足工期要求.经比较选择，该电站闸门井的浇筑采用滑模技术，确保了施工进度，施工质量较好，同时相对常规施工方法大大节约成本.
   1  概况
   某抽水蓄能电站上水库闸门井由1#、2#闸门井组成，两个闸门井结构相同。闸门井中心桩号为引0+097.2，布置在上平洞内，由闸门室和竖井组成，底板高程为738.26 m，顶部高程791.9 m，闸门井总高度为53.64 m，每个闸门室混凝土工程量约699 m³，竖井混凝土工程量约1 856 m³。
   闸门室段轴线长10.653m（桩号引0+091.777-引0+102.528），衬砌厚度为1.5 m，顶部与竖井相通。闸门室高程为736.735～749.122，竖井含过渡段（749.122～754.506）标准段（754.506～791.90）两部分组成，结构详见附图。根据闸门井结构形式，闸门室采用常规混凝土施工方法进行施工，闸门井采用滑模技术进行施工。
   2  滑模施工技术特点
   （1）施工速度快。日平均进度2.5 m以上，如果能控制好混凝土的初凝时间，速度可更快；
   （2）成本低。由于滑模模体结构简单，重量轻，材料投入少，消耗少，相对常规施工方法来说，材料、设备等投入成本可大大降低；
   （3）施工质量可靠。滑模混凝土浇筑严格按30 cm分层控制，浇筑、振捣作业在模体上部操作平台进行，便于操作和控制，同时滑模施工具有连续性，减少了施工缝；模体采用钢板、型钢加工而成，整体性好，体形具有可调性，能防止出现体形的较大偏差或跑模；表面平滑，外观平整，可避免出现麻面、错台现象；
   （4）安全性好。滑模模体结构有封闭、固定的操作平台，可以有效防范施工人员坠落、坠物等安全事故。
   3  滑模设计
   闸门井滑模设计用液压整体滑升模板。为保证施工质量，滑模采用整体钢结构设计，滑升千斤顶选用HY-100型10 t千斤顶，滑升动力装置为ZYXT-36型自动调平液压控制台，滑模装置由模板、围圈、提升系统、滑模盘、液压系统、辅助系统等组成。根据滑模设计计算，滑升摩阻力G1为126 kN，滑模结构自重G2为100 kN，施工荷载G3为156 kN，支撑杆荷载p为74kN，千斤顶数量n=W/cp=7台（W为总荷载=G1+G2+G3，c为载荷不均匀系数，取0.8；p为千斤顶计算承载能力74kN）。故根据滑模计算和结构具体情况布置千斤顶11台，支撑杆11根，可满足强度和结构要求。
   3.1  模板和围圈
   全套滑模模板采用6 mm厚钢板制作而成，用L50×5的角钢作为加劲肋，同整体框架骨架相连焊接固定。由于门槽二期混凝土凿毛，阴角转角部位采用圆角处理，以减少滑升阻力，阳角转角部位用L63×6角钢作为导角模板。模板高度选1.50 m，模板锥度按小于3 mm控制，即在垂直方向上模板上口大于设计尺寸1.5 mm，下口小于设计尺寸1.5 mm。
   围圈主要用来加固门槽变化部位段模板，采用上下两道与模板角钢加劲肋焊接固定并和桁架梁上下边梁焊接，使各组模板成为一个整体。
   3.2  提升系统
   滑模提升系统的钢结构制作部分是提升架，是滑模与混凝土间的联系构件，主要用于支撑模体，并且通过安装在顶部的千斤顶支撑在爬杆上，整个滑升荷载将通过提升架传递给爬杆，爬杆采用Φ48×3.5 mm钢管，提升架选用“F”型架，用14#槽钢和16 mm钢板焊制。根据设计计算，全套模体自重10 t，选11个“F”型提升架，布置11台10 t液压千斤顶。
   3.3  滑模盘
   滑模盘分为操作盘和辅助盘。
   操作盘为施工的操作平台，承受工作、物料等荷载，同时又是模体的支撑构件，是滑模体的主要结构；本工程采用整体框架钢结构，由于混凝土施工过程中垂直荷载和侧向受力较大，为保证操作盘的强度和刚度，选用L80×8、L63×6角钢加工制作成复式框架梁。在框架梁上铺3 mm钢板形成操作平台。

   辅助盘是进行砼养护、修面及预埋件处理的工作平台，采用钢结构悬吊布置，用L80×8角钢焊制，上铺3mm钢板，用Φ25 mm圆钢悬挂在桁架梁上。
   3.4  液压系统
   选用HY-100型千斤顶,设计承载能力为10 t，计算承载能力为74 kN，爬升行程为40 mm，液压控制台为ZYXT-36型自动调平液压控制台。高压油管：主管选用Φ16 mm钢管，支管选用Φ8 mm钢管，利用直管接头和六通接头同控制台和千斤顶分组相连，全部千斤顶共分6组进行连接形成液压系统。
   3.5  辅助系统
   辅助系统包括下料系统、二期混凝土预埋处理、洒水养护、中心测量、水平控制测量等装置。洒水养护是混凝土施工的一个重要环节，洒水管井身段采用1.0寸塑料管。滑模体内采用Φ25 mmPVC塑料管，在井内沿混凝土表面布置一周，PVC管上钻孔，对混凝土表面进行洒水养护。
   中心测量利用重垂线测量，观察模体的水平位移，在井口梁上挂重垂线进行观测。共布置2根（每个门槽设一个垂线）进行控制。
   水平测量利用水准管原理，在模体上布置透明胶管，充水固定在模体上进行水平度观测。
   4  混凝土施工
   4.1  混凝土施工前的准备
   4.1.1  滑模组装
   （1）滑模按设计制作后，进行组装调试，并按附表质量标准进行检查调整。
   （2）千斤顶进行试验编组。耐压：加压120kg/cm²，5min不渗不漏；空载爬升：调整行程30 mm；负荷爬升：记录加荷5 t，支撑杆压痕和行程大小，将行程相近的编为一组。
   （3）滑模调试。滑模组装检查合格后，安装千斤顶、液压系统，插入爬杆并进行加固，然后进行试滑升3～5个行程，对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时解决，以确保施工顺利进行。
   （4）起滑面处理。滑模下井组装前，自上而下对井壁进行冲洗，清撬浮渣、锚喷空洞处理，完成底板混凝土面凿毛和冲洗工作。
   （5）测量放线。待底面冲洗干净，达到组装条件时，进行测量放线工作，放出设计轮廓线和十字中心线。

   （6）滑模井下组装。利用汽车吊将模体整体下放至井底进行组装。组装完毕进行验收后，完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装，模板封堵。
   （7）井内悬吊系统形成。利用井口门吊提升完成井内下料管、供水管等安装，达到开盘条件。
   4.1.2  井口施工准备
   利用桁架梁及工字钢、马道板完成井口提升系统改造和封井口工作，布设2台5 t卷扬机作为滑模施工期间的材料、人员提升系统。根据闸门井施工总体布置图要求，完成井口下料桁架梁安装和井口安全护栏安装，并完成封井口工作。
   4.2  钢筋运输
   钢筋在钢筋加工场加工完成后，利用井口已布置好的卷扬机下放到井底。
   4.3  钢筋绑扎、爬杆延长
   模体组装调试就位后，严格按照设计图纸进行钢筋绑扎、焊接。滑升施工中，混凝土浇筑后必须露出最上面一层横筋，钢筋绑扎间距要符合要求，每层水平钢筋基本上呈一水平面，上下层之间接头要错开，竖筋间距按设计布置均匀，相邻钢筋的接头要错开，同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层。爬杆在同一水平内接头不超过1/4，错开布置，正常滑升时，每根爬杆长3.0 m，要求平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时，应接长爬杆，接头对齐，不平处用角磨机磨平，爬杆同环筋相连焊接加固。
   4.4  混凝土运输
   滑模施工用混凝土由地面搅拌站集中提供，由斜溜槽溜至下料钢管，由下料钢管通过竹节筒入仓。中间增设一转运平台，以防止因砼运输高差过大而产生拌和料离析。
   4.5  混凝土浇筑
   滑模混凝土浇筑顺序：下料→平仓振捣→滑升→钢筋绑扎→下料。
   浇筑时对称均匀下料，混凝土塌落度要求在7～11cm之间，正常施工按30 cm一层进行，采用插入式振捣器振捣，经常变换振捣方向，并避免直接振动爬杆及模板，振捣器插入深度不得超过下层混凝土内50 mm，模板滑升时停止振捣。根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具体情况确定合理的滑升速度。正常滑升每次间隔2 h，控制滑升高度300 mm，日滑升高度控制在3 m左右。
   混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下操作：第一次浇筑50 mm砂浆，接着按分层300 mm浇筑两层，厚度达到600 mm时，开始滑升30～60 mm后检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150～200 mm，第六层浇筑后滑升200 mm，若无异常情况，便可进行正常浇筑和滑升。
   模板初次滑升要缓慢进行，并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常浇筑和滑升。施工进入正常浇筑和滑升时，应尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。可滑升混凝土状态为：滑升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并留有1 mm左右的指印；能用抹子抹平。
   4.6  表面修整及养护
   表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序。当混凝土脱模后，须立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件和减少裂缝，应在辅助盘上设洒水管对混凝土进行养护。
   4.7  停滑措施及施工缝处理
   滑模施工要连续进行，意外停滑时应采取相应的措施。混凝土停止浇筑后，每隔0.5～1 h，滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结（一般4 h左右）。由于意外因素造成停滑形成施工缝，根据水电工程施工规范，预先作施工缝处理，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲洗干净，铺洒水泥砂浆，然后再浇筑混凝土。
   4.8  滑模控制
   （1）滑模中线控制。为保证结构中心不发生偏移和门槽预埋件位置准确，应利用井口平台梁固定四根垂线进行中心测量控制，同时也保证其它部位的测量要求。
   （2）滑模水平控制。一是利用千斤顶的同步器进行水平控制；二是利用水准仪测量，进行水平检查。
   4.9  滑模施工中出现问题及处理
   滑模施工中常出现问题有：滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、爬杆弯曲等，其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，浇筑不对称，纠偏过急等。因此，在施工中首先把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时解决。
   4.9.1  纠偏
   利用千斤顶自身纠偏，即关闭五分之一的千斤顶，然后滑升2～3行程，再打开全部千斤顶滑升2～3行程，反复数次逐步调整至设计要求。并针对各种不同情况，施加一定外力给予纠偏。所有纠偏工作不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。
   4.9.2  爬杆弯曲处理
   爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时应切断爬杆，接入爬杆重新与下部爬杆焊接，并加焊“人”字型斜支撑。
   4.9.3  模板变形处理
   对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复。
   4.9.4  混凝土表面缺陷处理
   如出现蜂窝、麻面，应及时凿除松散混凝土，采用预缩砂浆进行修补。如缺陷部位大于5 cm，则采用局部立模，浇筑比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土，并用抹子抹平。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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