(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,成都,610213)
楊房溝水電站地下廠房出線豎井布置于主變室下游側(cè),下部與出線下平洞相接,上部與出線上平洞相接。設(shè)計(jì)襯砌后斷面尺寸為8.4m×7.4m(長(zhǎng)×寬)倒圓角矩形,倒圓角半徑1.5m,襯砌厚度70cm,底部高程1991.95m,頂部高程2139.10m,總高度147.15m。其中高程1991.95m~2136.92m為豎井標(biāo)準(zhǔn)段,高144.97m,內(nèi)部設(shè)有隔墻、門洞、板、樓梯、梁窩等構(gòu)筑物。豎井典型斷面詳見(jiàn)圖1。
圖1 出線豎井典型斷面
根據(jù)施工需要,豎井標(biāo)準(zhǔn)段的井壁與隔墻混凝土采用液壓爬升滑模施工,提高了機(jī)械化施工程度,保證了混凝土施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度,減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及減少了模板消耗。
豎井滑模施工是靠液壓千斤頂在爬桿的單向爬升來(lái)實(shí)現(xiàn)位移,工作時(shí)爬桿固定,而千斤頂?shù)膭?dòng)作分為兩部份:活塞與上卡體為第一組,缸體、端蓋、下卡體為第二組,兩部分組件交替動(dòng)作。其上升步驟為當(dāng)千斤頂進(jìn)油時(shí),第一組的上卡體緊卡爬桿,鎖緊在原來(lái)的位置,第二組被油液壓力頂升,千斤頂即向上爬升一定行程,同時(shí)帶動(dòng)滑模向上移動(dòng);回油時(shí),第二組的下卡體緊卡爬桿鎖緊,一組復(fù)位。由此循環(huán)節(jié)節(jié)上升,完成澆筑工作。
滑模主要由模板組、提升架、液壓爬升器、千斤頂、主平臺(tái)、輔助平臺(tái)、抹面平臺(tái)、分料平臺(tái)等組成。
2.2.1 模板系統(tǒng)
模板系統(tǒng)包括模板、圍圈、提升架。模板選用定型鋼模板,面板厚度4mm,模板的高度為1.2m,厚度為5.4cm。為了減少摩擦阻力和粘結(jié)力,模板組裝時(shí)應(yīng)上大下小,保證0.3%~0.5%的斜度,不得出現(xiàn)負(fù)錐情況。
圍圈是模板的支座,用于將模板和千斤頂及提升架連成整體,以便承受和傳遞整個(gè)滑升模板的垂直和水平荷載,采用16#槽鋼制作,為裝拆和運(yùn)輸?shù)姆奖?,分段用螺栓連成整體,上下圍圈間距75cm,模板的安裝錐度靠上下圍圈來(lái)控制。
提升架是由立柱、圍圈托架組成,上下分別與主平臺(tái)、輔助平臺(tái)采用螺栓連接,其頂部安裝千斤頂。
2.2.2 操作平臺(tái)系統(tǒng)
操作平臺(tái)系統(tǒng)包括分料平臺(tái)、主平臺(tái)、輔助平臺(tái)、抹面平臺(tái),相互間設(shè)置樓梯作為施工通道。
分料平臺(tái)上滿鋪5cm厚木板,下料點(diǎn)位置開(kāi)設(shè)40cm×40cm下料口,中心設(shè)置回轉(zhuǎn)料斗,可360°旋轉(zhuǎn)分料。在溜管下方位置對(duì)應(yīng)布置分料槽。
主平臺(tái)主要承擔(dān)施工區(qū)間的全部荷載,還是鋼筋綁扎、預(yù)埋管理安裝、分溜槽、下料點(diǎn)布置、混凝土振搗的主要場(chǎng)所。
輔助平臺(tái)主要作為剩余預(yù)埋件安裝、鋼筋綁扎。
抹面平臺(tái)按4個(gè)井進(jìn)行布置,平臺(tái)高度1.8m。平臺(tái)采用木板封閉,4個(gè)獨(dú)立作業(yè)井平臺(tái)下方分別掛設(shè)安全網(wǎng)。
2.2.3 液壓提升系統(tǒng)
液壓提升系統(tǒng)是豎井滑模的重要部件,主要包括QYD-60液壓千斤頂25臺(tái)、液壓泵站、油管、分配閥、爬桿。
爬桿采用φ48×3.5mm鋼管制作,共計(jì)25根。井壁環(huán)向爬桿距離結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)井壁5cm布置,井內(nèi)隔墻爬桿居中布置。起滑段爬桿與預(yù)埋C20插筋(L=1.0m、外露20cm)焊接加固。爬桿布置原則上避讓井內(nèi)門洞、孔洞,當(dāng)無(wú)法避讓預(yù)留門洞、孔洞段與廊道貫通段時(shí),爬桿不間斷過(guò)渡,采用邊滑升、邊加固的方法?;=Y(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2。
圖2 滑模結(jié)構(gòu)總圖
本滑模系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)自重為25t,施工人員、附屬設(shè)備及施工鋼筋總載15t?;O到y(tǒng)側(cè)面模板的總面積約為72.64m2,因此,提升過(guò)程中的最大摩擦力合力為3.0kN/m2×72.64m2=217.92kN=21.79t。總豎向載荷為:
N=25+15+21.79=61.79t
本項(xiàng)目中所使用的液壓千斤頂單個(gè)額定提升力6t,允許提升力為額定提升力的一半即6÷2=3t。另一方面,考慮100cm的混凝土澆筑高度,爬桿的長(zhǎng)度為立柱總長(zhǎng)210cm-100cm=110cm,考慮工作條件系數(shù)1.0,安全系數(shù)2.0,根據(jù)《水工建筑物滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》(SL 32-2014)附錄A.0.2中式(A.0.2),本項(xiàng)目中爬桿的允許承載力為:
[P]=1.0×[99.6-0.22×(210-100)]÷2=37.7kN=3.77t
比較千斤頂?shù)脑试S提升力和爬桿的允許承載力可知,千斤頂允許提升力較小,因此,根據(jù)水工滑模施工規(guī)范SL 32-2014,所需最少千斤頂數(shù)及爬桿的數(shù)量為:
n=N÷3=61.79÷3≈21
本項(xiàng)目中實(shí)際布置的千斤頂及爬桿數(shù)量為25套,滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的。
滑模安裝程序:滑模組件運(yùn)輸→測(cè)量放樣標(biāo)出結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)軸線、輪廓線→安裝主平臺(tái)→圍圈→分料平臺(tái)→回轉(zhuǎn)料斗及平臺(tái)架→主溜槽架→分溜槽或溜筒掛設(shè)→運(yùn)行調(diào)試→滑?;炷翝仓嫫脚_(tái)安裝。
滑?;緲?gòu)件的組裝工作,應(yīng)在豎井底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行。
滑模組裝與試運(yùn)行順序:
(1)按滑模組裝圖紙,在1991.95m平臺(tái)上彈出豎井各部位的中心線及模板、提升架、支承桿、平臺(tái)桁架等構(gòu)件的位置線。同時(shí)在1991.95m平臺(tái)上設(shè)置觀測(cè)垂直偏差的控制樁及標(biāo)高控制點(diǎn)。
(2)人工將滑模提升架材料運(yùn)輸至作業(yè)面,采用豎井系統(tǒng)錨桿懸掛手動(dòng)葫蘆,對(duì)提升架進(jìn)行組裝,組裝完成后,利用上部5t卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)整體將提升架懸空,人工進(jìn)行對(duì)位、校直。
(3)綁扎好墻體鋼筋后,掛裝模板,檢查、校正好傾斜度。
(4)安裝千斤頂、液壓操作臺(tái)、油路,經(jīng)調(diào)試檢查合格后,再插入支撐桿。
(5)安裝操作平臺(tái)的桁架(梁)、支撐,鋪設(shè)平臺(tái)板。
(6)空車試滑。
施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→滑模安裝→插筋、架立筋施工→鋼筋安裝→預(yù)埋件施工→模板安裝→倉(cāng)面清理→倉(cāng)面驗(yàn)收→混凝土澆筑→滑模初次滑升→滑模正常滑升→滑升結(jié)束→下一循環(huán)。
3.2.1 人員材料輸送
人員通過(guò)布置在出線上平洞內(nèi)的1套JTP-1.2×1.2p型礦用提升絞車及2臺(tái)JM5t卷?yè)P(yáng)機(jī)加載人罐籠進(jìn)出工作面。
材料通過(guò)布置在出線上平洞內(nèi)的1臺(tái)JM5t卷?yè)P(yáng)機(jī)加載物吊籠垂直運(yùn)輸進(jìn)出工作面。載人及載物系統(tǒng)布置詳見(jiàn)圖3。
圖3 載人及載物系統(tǒng)平面布置
3.2.2 混凝土輸送
混凝土由混凝土拌和樓拌制,采用9m3混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸至出線上平洞豎井口,利用上部施工平臺(tái)設(shè)置的φ219mm溜管溜至滑模上部設(shè)置的分料平臺(tái)旋轉(zhuǎn)料斗,溜管每間隔約30m設(shè)置一個(gè)緩沖裝置。在滑模分料平臺(tái)上搭設(shè)主溜槽和分溜槽支架,混凝土從溜管末端出料口通過(guò)主溜槽將混凝土輸送至滑模分料平臺(tái),經(jīng)固定于滑模平臺(tái)架上的溜槽或溜筒均勻分到澆筑倉(cāng)面,溜槽搭設(shè)坡度不小于25°,并在溜槽末端加設(shè)檔板,出口距澆筑面距離大于1.5m時(shí)加掛溜筒,以防止混凝土骨料分離。溜槽按豎井45°圓心角布置,局部進(jìn)行調(diào)整,豎井井圈混凝土布置9個(gè)下料點(diǎn),隔墻混凝土利用溜槽懸掛溜筒入倉(cāng)。
圖4 混凝土入倉(cāng)示意
考慮到出線豎井混凝土入倉(cāng)方式采用溜管+溜槽以及滑模滑升技術(shù)要求,選用混凝土塌落度為140mm~160mm(出機(jī)口),對(duì)塌落度過(guò)小的混凝土應(yīng)嚴(yán)禁下料,以保證混凝土輸送不堵塞?;炷料铝锨埃葷駶?rùn)溜槽、溜管。澆筑第一倉(cāng)前,在老混凝土面上鋪一層2cm~3cm厚M25水泥砂漿?;炷料铝暇鶆蛏仙?,高差不得超過(guò)30cm,按一定方向、次序分層、人工對(duì)稱平倉(cāng),坯層厚度為30cm,須滿足上層混凝土覆蓋前下層不出現(xiàn)初凝,要求混凝土入倉(cāng)下落高度不大于1.5m。先澆筑井圈混凝土、后澆筑隔墻混凝土。
采用人工平倉(cāng),根據(jù)混凝土的下料速度及時(shí)將下料點(diǎn)周圍的混凝土鏟平,防止混凝土漏出模板外,并及時(shí)根據(jù)對(duì)稱下料的原則更換下料點(diǎn)。混凝土平倉(cāng)完成后進(jìn)行混凝土振搗作業(yè),人工使用φ70、φ50插入式軟軸振搗器振搗密實(shí)。振搗第一層混凝土?xí)r,振搗棒應(yīng)距硬化混凝土面5cm,振搗上層混凝土?xí)r,振搗棒頭應(yīng)插入下層混凝土5cm~10cm,振搗器插入混凝土的間距不超過(guò)振搗器有效半徑的1.5倍,振搗棒頭離模板的距離不小于振搗棒有效作用半徑的1/2,振搗過(guò)程中應(yīng)“快插慢拔”,不得直接碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件,保證鋼筋和預(yù)埋件不產(chǎn)生位移,避免引起滑模模板變形和爆模,必要時(shí)輔以人工振搗密實(shí)。
縱橫隔墻混凝土澆筑時(shí),由于墻體的厚度為30cm,且隔墻上存在大小不一的門洞,混凝土的振搗易使模板產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和位移,振搗時(shí)要快插慢拔,振搗點(diǎn)要均勻(間距40cm),不得有漏點(diǎn),振搗點(diǎn)控制在隔墻厚度的中間位置(必要時(shí)設(shè)置導(dǎo)向管),門洞部位在洞口兩側(cè)同時(shí)振搗,下料高度也要大體一致,預(yù)先安排好混凝土下料點(diǎn)位置和振搗器操作人員就位。
豎井滑模滑升后,利用滑模下部收面平臺(tái)進(jìn)行人工收面,抹面前應(yīng)做充分的防水措施,嚴(yán)禁有滲水、滴水侵蝕混凝土面,并用直尺和弧形靠尺檢查表面平整度和曲率。在抹面時(shí)還應(yīng)特別注意接口位置,消除錯(cuò)臺(tái),使其平整,并使曲面達(dá)到曲率要求。抹面時(shí),如發(fā)現(xiàn)混凝土表面已初凝,而缺陷未消除,應(yīng)停止抹面,待混凝土終凝后,按缺陷處理規(guī)定進(jìn)行修補(bǔ)。
混凝土澆筑完成12h后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。在滑模收面平臺(tái)靠混凝土面設(shè)置一圈φ48鋼管,鋼管上每間隔30cm左右設(shè)置一個(gè)灑水孔,通水后即可對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù),需注意水壓力不能過(guò)大防止沖刷損壞新澆筑的混凝土,在模板滑升過(guò)程中鋼管隨同滑模抹面平臺(tái)同步上升,不養(yǎng)護(hù)時(shí),切斷水源即可。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28d。
根據(jù)本工程的實(shí)際情況,滑模高度為1.2m?;炷猎O(shè)計(jì)初凝時(shí)間為6h~8h,澆筑坯層厚度為20cm~30cm,混凝土倉(cāng)面最大澆筑面積為26.98m2,單個(gè)坯層混凝土澆筑量為5.40m3~8.09m3,滑模滑升速度按10cm/h~20cm/h控制,1.2m高混凝土澆筑時(shí)間為4h~6h,混凝土運(yùn)輸、等待、入倉(cāng)等時(shí)間按1h考慮,則倉(cāng)面首層混凝土達(dá)到5h~7h的強(qiáng)度,滿足混凝土滑升強(qiáng)度要求(0.2MPa~0.3MPa,經(jīng)驗(yàn)是手指按時(shí)能成窩)以及井內(nèi)鋼筋、埋件安裝需要。
4.1.1 初始滑升(適應(yīng)性試驗(yàn))
初次滑升(適應(yīng)性試驗(yàn))是滑升的重要一環(huán),在首批入倉(cāng)的混凝土分層連續(xù)澆筑至60cm~70cm高后,當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)0.2MPa~0.4MPa時(shí),即用手按混凝土面,能留有1mm左右的痕跡,便開(kāi)始試滑升。
滑模初次滑升要緩慢進(jìn)行,滑升過(guò)程中對(duì)液壓裝置、模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施的負(fù)載條件作全面檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,并嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行:第一層澆筑3cm~5cm厚的水泥砂漿(新老混凝土面能較好的結(jié)合),接著按30cm分層厚度澆筑完2層(總厚度達(dá)到65cm)后開(kāi)始滑升5cm,同時(shí)檢查脫模時(shí)間是否合適;第四層澆筑完成后模板滑升5cm;繼續(xù)澆筑第五層,然后再滑升15cm~20cm;第六層澆筑后又滑升20cm~30cm,若無(wú)異?,F(xiàn)象,便可轉(zhuǎn)入正?;A段。
4.1.2 正常滑升
滑模經(jīng)初始滑升并檢查調(diào)整后,即可正常滑升。正常滑升時(shí)應(yīng)控制滑升速度為10cm/h~20cm/h,每次滑升20cm~30cm。滑升時(shí),若脫模混凝土尚有流淌、坍塌或表面呈波紋狀,說(shuō)明混凝土脫模強(qiáng)度低,應(yīng)放慢滑升速度;若脫模混凝土表面不濕潤(rùn),手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂現(xiàn)象,則說(shuō)明脫模強(qiáng)度高,宜加快滑升速度。
如出現(xiàn)油壓升高且液壓千斤頂頂升出現(xiàn)異常情況時(shí),應(yīng)立即停止提升操作,檢查原因并及時(shí)進(jìn)行處理。在滑升過(guò)程中,操作平臺(tái)應(yīng)保持水平,提升中各千斤頂?shù)南鄬?duì)高差不得大于20mm且相鄰兩個(gè)提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0mm。正?;A段的混凝土澆筑與綁扎鋼筋、洞口預(yù)留、管線敷設(shè)、支撐桿連接及加固、混凝土澆筑、模板提升施工等各道工序之間應(yīng)相互交替進(jìn)行,緊密銜接以保證施工順利進(jìn)行。在滑升過(guò)程中,應(yīng)及時(shí)清理粘結(jié)在模板上的砂漿。
4.1.3 完成滑升
當(dāng)模板滑升至距終止高程約1m左右時(shí),滑模即進(jìn)入完成滑升階段。此時(shí)應(yīng)放慢滑升速度,準(zhǔn)確找平混凝土,以保證頂部高程及位置的正確。混凝土澆筑結(jié)束后,模板繼續(xù)上滑,直至混凝土與模板完全脫開(kāi)為止。
4.2.1 防止混凝土下料不均勻?qū)е履0迤频拇胧?/p>
在初次滑升前,在模板對(duì)中、調(diào)平、固定垂線后,需要對(duì)初次滑升模板的上下口進(jìn)行加固處理:上口周圈用A40絲桿頂住模板進(jìn)行固定;模板下口內(nèi)側(cè)焊擋塊進(jìn)行限位,周圈共設(shè)六個(gè),均勻布在模板下口外側(cè)。當(dāng)準(zhǔn)備滑升時(shí),松開(kāi)上口絲桿,即可進(jìn)行滑升。
在整體滑升過(guò)程中,混凝土下料對(duì)稱均勻,必須遵守入倉(cāng)、平倉(cāng)、振搗、滑升的順序,每次下料高度不超過(guò)30cm,下一層振搗一層,提升一次,并保證模板內(nèi)有一定厚度的混凝土,控制好混凝土的下料速度和滑模的滑升速度,一般控制模板中混凝土高度在90cm左右,即滑空高度不超過(guò)30cm。
4.2.2 防止爬桿擺動(dòng)的措施
利用井身內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋或系統(tǒng)錨桿焊A16鋼筋,鋼筋一端焊接A50mm圓環(huán)套住爬桿,并沿井壁四周均勻布置,每2m一圈,當(dāng)模板上升到此位置時(shí)割斷,模板繼續(xù)上升。另外爬桿與內(nèi)層結(jié)構(gòu)主筋(環(huán)向鋼筋)間綁扎連接。
4.2.3 對(duì)千斤頂不同步進(jìn)行限位的措施
模板在滑升過(guò)程中發(fā)生偏移最主要的原因就是由于千斤頂不同步而造成模板發(fā)生傾斜,即模板中心線與井身的中心線不重合??刹扇。孩倜總€(gè)千斤頂在安裝前必須進(jìn)行調(diào)試,保證行程一致;②在每個(gè)千斤頂上安裝限位裝置,即在井口的千斤頂上部30cm處安裝限位器,安裝限位器時(shí)用水準(zhǔn)儀找平,保證模板在30cm行程中行程一致,從而使整個(gè)模板水平上升而不發(fā)生偏移。
4.2.4 千斤頂糾偏的措施
在滑升過(guò)程中,通過(guò)垂線發(fā)現(xiàn)模板有少量偏移(一般在±1cm以內(nèi)),利用千斤頂來(lái)糾偏。如發(fā)生向一側(cè)偏移,關(guān)閉此側(cè)的千斤頂,滑升另一側(cè),即可達(dá)到糾偏目的。在糾偏過(guò)程中,要緩慢進(jìn)行,不可操之過(guò)急,以免混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
在模板整個(gè)滑升過(guò)程中,由每班設(shè)置專人負(fù)責(zé)檢查模板情況,做好本班觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄。發(fā)現(xiàn)偏移,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾正,防止累計(jì)出現(xiàn)大的偏移。
當(dāng)滑模施工出現(xiàn)故障及其它因素引起停滑時(shí),應(yīng)采取以下措施:停滑時(shí)混凝土應(yīng)澆筑到同一水平面上?;炷翝仓戤呉院螅0鍛?yīng)每隔1h左右整體提升一次,每次提升20mm~30mm,如此連續(xù)進(jìn)行4h以上,直至混凝土與模板不會(huì)粘結(jié)為止,并清理好模板上的混凝土、涂刷脫模劑。因特殊情況造成的?;炷两K凝前不能恢復(fù)澆筑時(shí)混凝土面按施工縫進(jìn)行處理。
滑模澆筑完成后,利用豎井穹頂設(shè)置的天錨采用葫蘆吊住滑模機(jī)架,首先拆除抹面吊架平臺(tái),而后在豎井井口支墊木方,拆除模板液壓千斤頂和爬桿后,將機(jī)架下放到一定高度,拆除圍圈和吊架,最后拆除機(jī)架平臺(tái),整個(gè)拆除過(guò)程是由下向上逐步拆除,邊拆除邊轉(zhuǎn)運(yùn)到指定存放處。
液壓爬升滑模用于豎井混凝土施工中,可使混凝土襯砌作業(yè)達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效,節(jié)省材料,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的施工效果。同時(shí)豎井滑模施工是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程,需注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:
(1)施工前,需做好混凝土配合比、外加劑的試驗(yàn)工作,測(cè)定混凝土的塌落度、凝固時(shí)間,計(jì)算出澆筑強(qiáng)度和滑升速度,選擇合理的資源配置。
(2)滑升過(guò)程中要對(duì)液壓裝置、模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施的負(fù)載條件作全面的檢查,重點(diǎn)檢查爬桿有無(wú)彎曲情況、千斤頂和油管接頭有無(wú)漏油現(xiàn)象、模板傾斜度是否正常等。
(3)施工過(guò)程中,滑模上盡可能少地堆放材料,嚴(yán)格控制不能超過(guò)設(shè)計(jì)荷載,材料堆放要對(duì)稱均勻布置,以防止滑模受力不均產(chǎn)生傾斜。
(4)混凝土澆筑過(guò)程中,混凝土要均勻入倉(cāng)且及時(shí)平倉(cāng)振搗,高差不超過(guò)30cm,同時(shí)根據(jù)混凝土的入倉(cāng)速度調(diào)整分層厚度。
(5)滑升過(guò)程中,每班應(yīng)檢查模板偏移情況,及時(shí)進(jìn)行糾正,防止累計(jì)出現(xiàn)大的偏移。如發(fā)生較大偏移,應(yīng)按漸變?cè)瓌t進(jìn)行糾正,一次糾偏不能過(guò)大,否則會(huì)造成局部變形過(guò)大。
(6)值班班長(zhǎng)應(yīng)做好施工記錄,交接班時(shí)向下一班施工人員詳細(xì)介紹本班施工情況,使其準(zhǔn)確掌握混凝土的脫模強(qiáng)度,確定模板的提升時(shí)間和速度。
(7)要設(shè)置備用電源,保證現(xiàn)場(chǎng)突然停電時(shí)井內(nèi)施工人員的安全撤離。
相信通過(guò)大量工程不斷的積累與總結(jié),豎井滑模施工技術(shù)將進(jìn)一步完善和提高。