竖井混凝土衬砌滑模设计及施工技术.docx

    竖井混凝土衬砌滑模设计及施工技术    摘要：竖井混凝土衬砌施工中采用滑模施工技术，既可以节约成本，又可以大幅度提高施工效率本文案例分析某水电站的施工，总结了竖井混凝土衬砌施工经验关键词：滑模；竖井；混凝土衬砌滑模施工可以节约模板和支撑材料，加快施工进度，机械化程度高，改善施工条件，保证结构的整体性，提高混凝土表面质量，降低工程造价，安全可靠某水电站总额定功率为487MW，主要由导流工程、取水工程、引水工程、地下厂房、尾水工程、开关站操作区等组成电缆井上接开关站，下连电缆廊道电缆井开挖支护断面直径7.5m，混凝土衬砌断面直径7m，全长371米井壁混凝土衬砌厚度25cm，内部隔墙厚度25cm一、滑模结构设计电缆井由中间隔墙分为电缆出线井、楼梯井、电梯井、电梯通道平台及三个通风井，共分为七个独立小井井壁与各室隔墙部分采用滑模一次滑升到位,模体之间采用桁架梁连成一个整体出线井滑模设计采用液压整体滑升模板，采用整体钢结构设计选用液压式滑升千斤顶，滑升动力装置为自动调平液压控制台滑模施工辅助系统由提升系统、混凝土输送系统和安全爬梯组成1、模板、围圈在浇筑混凝土时，由于荷载为轴力，提升时偏心受拉。

调偏时，一边承受在由混凝土产生挤压模板的分布荷载，另一边还要承受千斤顶的集中力作用，模板围圈就产生弯矩，同时整体受大偏心拉力作用所以，要进行抗压、抗弯强度计算，模板整体要进行大偏心受拉的刚度计算模板：根据砼的侧压力值、倾倒砼时模板承受的冲击力等，选定其中最大值，以两跨或三跨连续板计算验算板面的强度和挠度，其次以简支的边界条件，验算模板加劲肋的强度和挠度以确定模板所用的钢板厚度一般钢板厚度用3.0mm左右，边肋用L50×5的角钢考虑到电缆井370米深，面板磨损较严重，本工程的钢面板采用5mm厚钢板钢模板通过围圈与提升架及桁架连接计算时，选用的模板高为1.5m钢模板受到的砼侧压力：按照《DLT5400-2007水工建筑物滑动模板施工技术规范》，混凝土侧压力合力取5～6kN/m本工程混凝土侧压力合力取6kN/m围圈：设计荷载应包括垂直荷载和水平荷载，垂直荷载包括模板自重和模板滑升时的摩阻力，水平荷载包括砼的侧压力围圈截面尺寸应根据计算确定，围圈在转角处应设计成刚性节点；固定式围圈接头应用等刚度型钢连接；在施工荷载作用下，两个提升架之间围圈的垂直与水平方向的变形不应大于跨度的L/500围圈设计应根据受力情况，求得上下围圈的不同荷载，按多跨连续梁验算围圈水平与垂直方向的强度和挠度。

钢模板与砼的摩阻力标准值为1.5～3.0KN/cm2围圈的计算可按三跨连续梁支承在提升架上考虑，计算跨度等于提升架的间距由于砼轮圈依次浇筑，作用在围圈上的荷载并非均布于各跨，可按最不利情况，近似地取荷载仅布置于两跨考虑又由于围圈同时受到水平和垂直荷载的作用，因此要按受双向弯曲的连续梁考虑求得两方向的弯矩Mx和My，得出后再分别按两个方向进行强度、挠度和整体稳定性验算，其叠加应力应小于钢材容许应力2、提升架提升架是滑模与液压控制平台和施工平台的联系构件，主要作用是控制模板、围圈由于混凝土的侧压力和冲击力产生的向外变形，并将承受的作用于整个模板上的竖向荷载传递给千斤顶和支撑杆因此提升架必须有足够的刚度，在上部荷载作用下，其立柱的侧向变形应不大于2mm提升架是由立柱、横梁、钢托等组成横梁一般由槽钢制作，立柱多用槽钢制作提升架的立柱必须保持平行，并与横梁连接成90°角本方案选用双横梁，横梁与立柱的直角区再用角钢斜拉，加强横梁的稳定性又因为竖井设计有井壁和电梯井剪力墙，所以分别要采用两种提升架“F”和“开”字形提升架提升架的设计应根据国标《滑动模板工程技术规范》（GB50113-2005）中规定的设计荷载取值，并根据工艺条件确定提升架几何尺寸。

3、支撑爬杆支撑爬杆为滑动模板施工的作业平台，采用φ483.5mm钢管4、液压系统滑动模板的液压系统由液压控制台、高压油管、液压千斤顶组成为提升液压千斤顶的控制系统，以保证液压千斤顶每次能够同时滑升，滑升动力装置采用自动调平液压控制台根据《液压滑动模板施工技术规范》（GBJ50113—2005）的有关规定以及本工程特点，有关液压提升系统的设计、提升门架布置的间距、油路的设置等计算得出本工程各施工单元液压千斤顶选用YCQ-8(双回路)型；高压油路系统的油管选用主路油管（Φ16）、支路油管（Φ8）；液压控制柜选用HY-56型5、操作平台：浇注平台：采用桁架连接提升架，铺设4㎝木板，在木板上满铺5mm钢板抹面修复平台：桁架下部设整体吊架，用8㎝木板满铺，便于施工人员进行墙壁的修饰或修整必要时可作为预制件安装平台防护平台：选用[16槽钢做平台周圈立柱，[12槽钢焊接的四方柱做平台中间立柱，工12工字钢做平台主梁，平台上铺设δ=8mm花纹钢板平台高2.8m，其上可以堆放部分钢筋等施工材料同时预留孔洞作为施工人员通行的通道，局部孔洞较小的部位在预留孔洞位置设置可移动式盖板，方便人员通行的同时保证下部施工人员的安全。

载人吊篮可以下达到该平台上同时其下方搭设有转料溜槽6、混凝土输送系统电缆井垂直部分较高，砼供应的方式可分为二种：砼泵机输送施工部位：由下部电缆廊道井底部位向上输送混凝土到仓内防分离溜管输送施工部位：混凝土使用BOX管输送，每节BOX管串双股Φ22钢丝绳与井壁锚杆固定，靠人员上下吊篮侧设置16m设置BOX盒一个7、其他：在实际的滑模结构设计中还要注意进行力学验算，考虑各结构载荷：滑模装置总（静）荷载（自重）、操作平台上的施工荷载、模板与砼之间的摩阻力、风荷载、支撑杆的承载力等因素，合理确定各部件的选型，满足滑模装置的构造要求二、滑模安装及衬砌混凝土施工1、滑模安装1）滑模制作组装模板运至现场后，先在地面进行组装调好模板锥度0.3％～0．7％，插好支撑杆下垫70mm×70mm×5rnm钢板，绑扎钢筋经检查调整后，试滑3—5个行程，试调合格后，将各部件编号、拆除、分类堆放、等待下井2）支撑杆安装先用普通模板将电梯基坑以上1m范围混凝土浇好，并将支撑杆下端埋入混凝土内混凝土表面经过凿毛处理和测量放样后，先搭设组装滑模的脚手架3)滑模井下组装按下列顺序进行组装：安装内围圈→安装提升架→绑扎提升架以下水平钢筋→安装模板→安装桁架梁→铺设平台板→安装液压系统（包括千斤顶和液压操作机构及管路）。

利用JM5型电动机卷扬提升，将模体分块运至井底进行组装然后进行钢筋绑扎和千斤顶、支撑杆安装将吊盘调平找正，然后与井壁固定定出井筒中心，在井帮上放方向线，并划出模板下口及支撑杆中心的圆周线，标出支撑位置在工作面或吊盘上按中心线及方向线位置组装滑模辅助盘，调平找正后进行固定在辅助盘上搭木垛，在木垛上组装滑模操作盘，抄平找正，对正中心线固定组装提升架及千斤顶，抄平找正后固定安装液压控制系统，进行千斤顶空载加压试验插入支撑杆，对准工作面划出的支撑杆中心点，底部垫上小铁块或小槽钢，找正后支撑杆插到底固定组装模板，围圈及调整丝杠等，调整好模板直径和锥度组装完检查合格后，空滑1～2个行程，运转正常后拆除木垛，转入正式滑升2、滑模混凝土衬砌施工1）钢筋绑扎模体就位后，进行钢筋绑扎、焊接滑升施工中，保证混凝土浇筑后露出最上面一层环向筋，利用提升架焊钢管控制钢筋保护层2）混凝土浇筑在混凝土浇筑前，严格控制混凝土浇筑面分区混凝土布料采用平铺法，并在浇筑过程中，确保仓内下料均匀，减少浇筑高差模板滑升时，仓内混凝土面必须保持在同一高程，以保证摩擦阻力均匀初始向模板内浇筑混凝土，要注意提升前的混凝土浇筑总厚度，即混凝土的自重应大于摩擦阻力，以免滑升时将混凝土同模板同时提起。

控制的关键为：初始浇筑的混凝土速度要快，并在3小时左右将混凝土浇筑到50cm一60cm，然后进行模板的初升工作3）模板滑升施工进入正常浇筑和滑升时，尽量保持连续施工每次滑升高度可与浇筑厚度相适应，或与横向间距一致混凝土脱模强度控制在0．15MPa一0．25MPa模板的滑升分为三个阶段：初次滑升、正常滑升和完成滑升滑膜经初始滑升并检查调整后，即可正常滑升，正常滑升是每次滑升20cm一30cm滑升时，若脱模混凝土尚有流淌、坍塌或便面呈波纹状，说明混凝土脱模强度低，应放慢滑升速度；若脱模混凝土表面不湿润，手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂现象，则说明脱模强度高，宜加快滑升速度在模板正常滑升期间，所有的千斤顶应充分地进、回油如出现油压升高且液压千斤顶顶升出现异常情况时，应立即停止提升操作，检查原因并及时处理为控制操作平台的水平，应在滑升过程中随时进行有效的水平度的观测，以便及时采取调平措施纠正水平升差与此同时，也应随时检查和记录结构垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值，并采取相应的纠偏措施当模板滑升至距终止高程约lm左右时，滑膜即进入完成滑升阶段此时应放慢滑升速度，井口准确找平混凝土，以保证顶部高程及位置的正确。

混凝土脱模以后的表面修面，是关系到混凝土表面美观及结构质量的关键工序，这也是滑模施工的一大特点，在混凝土脱模以后，要立即进行此项工作首先检查脱模后的新混凝土面有无表面缺陷，若有，抹面人员应立即使用抹子进行修面，补平凹坑和表面细小裂纹若表面光洁无缺陷，可以不再处理在抹面过程中，应使用混凝土原浆抹面，以保证混凝土外观颜色统一混凝土浇筑脱模和修面完成以后，需要展开混凝土的养护工作在刚脱模的一段时间内，先使用手动喷雾器给混凝土表面轻喷水雾，使得混凝土表面保持湿润待滑模滑升到一定高度而即将超出抹面平台施工范围时，在混凝土表面喷洒一层混凝土养护剂，来完成混凝土的后期养护竖井混凝土衬砌施工，过去习惯采用翻模法，该方法费工费时，施工效率低在锦屏一级出线竖井中混凝土衬砌施工中采用滑模施工技术，实践证明竖井衬砌滑模施工可以节约模板和支撑材料，加快施工进度，保证结构的整体性，保证混凝土质量，降低工程造价并且在很大程度上提高施工进度，可在竖井混凝土施工中广泛运用参考文献：[1]陈芝焕.特大型断面斜井滑模混凝土施工技术[J].云南水力发电,2015，(1).[2]熊训邦,王良,孙殿国,等.XHM-7型斜井滑模系统的研制与应用[J].水力发电，2016(8).[3]原有全,王红军,王斌.缓倾角长斜井混凝土衬砌滑模施工技术[J].云南水力发电，2015，(1).[4]曹东,张学彬.瀑布沟水电站斜井液压滑模与混凝土施工[J].四川水利，2014，(6).  -全文完-。