李奇 李影 张晓龙

（吉林市水利水电勘测设计研究院 吉林省吉林市 132013)

1 概述

调压室竖井断面为圆形，上部为调压井大井——调压井，开挖直径为14.1m，井高42.95m，衬砌后直径 12.5m，顶部高程 1798.15m，底部高程1755.2m。调压井下部接调压井小井——阻抗连接管，阻抗连接管开挖直径 5.0m，井高 21.25m，衬砌后直径 3.4m，顶部高程 1755.2m，底部高程1733.95m。调压井及阻抗连接管衬砌混凝土强度等级均为 C25W8，共 1946m3，钢筋制安 104.4t。为确保调压井施工质量、缩短施工工期，经方案比选采用滑模施工技术进行调压井及阻抗连接管衬砌施工。调压井与阻抗连接管滑模施工方法相同，此处以调压井滑模为例进行阐述。施工首先制作阻抗连接管模体，由于阻抗连接管模体较小，故采用整体制作吊装的施工方法，加快了施工进度。待阻抗连接管混凝土施工完成后将其内部支撑系统尺寸加大制作调压井滑模体，节约了调压井滑模制作的成本，调压井及阻抗连接管具体模体形式详见图1～4。

2 施工布置

（1)在调压井上井口设置一个提升架，将钢筋用钢丝绳捆绑牢固后采用一台 5t慢速卷扬提升钢丝绳完成钢筋的运输。

（2)沿井壁安装好动力、照明、信号电缆及养生水管等线路的敷设，确保生产需要，线路可通过井壁锚杆固定。

（3)在井口和模体上分别设置一台对讲机用于井内上、下人员通讯，同时设置一台电铃，用于提示下料和钢筋运输。

（4)从调压井上井口沿井壁安装一道φ219的钢管作混凝土溜管，同时在溜管每隔20m安装一个My-box缓降器，防止混凝土在下落过程中骨料分离，下部安装约3m长的竹节管。溜管的安装利用井口卷扬牵引钢丝绳完成，溜管之间连接要牢固，且每节下料管必须与牵引钢丝绳用卡扣牢固连接。

3 滑模结构设计

调压井滑模共由模板及支撑系统、液压爬升系统和混凝土下料系统三部分组成，其中模体分上、中、下三层平台，上层平台为钢筋平台，中层为浇筑平台，下层为抹面平台，模体总重为26.316t。

3.1 模板及支撑系统

整个模体采用水平布置，面板部分为圆柱形筒形结构，模板高1.5m，采用P3015钢模板拼装而成，依靠上下两道围圈支撑，围圈采用 20#槽钢弯制而成，面板部分主要依靠钢模板自身刚性抵抗混凝土侧压力不变形。为保证模体滑升顺利，在模体制作时，在设计结构尺寸基础上，筒模顶口直径应比底口大5mm，让模体呈倒锥形，以利于滑升。

面板内部采用 16#工字钢做辐射梁，形成支撑系统，同时形成浇筑平台，上部满铺 3mm厚花纹钢板。支撑系统与提升架焊接连接，两层支撑系统之间采用14a槽钢焊接连接，形成模体的支撑体系。考虑调压井滑模体积较大，将整个模体分上下两层制作，运至施工作业面再现场组装。

浇筑平台下部为抹面平台，距离模体底部1.9m。抹面平台采用Φ25钢筋制作，上部满铺5cm厚跳板。考虑到调压井底部第一层混凝土施工时不能直接安装抹面平台，将抹面平台制作成体积较小的框架结构，待模体起滑2m后再与模体焊接连接。

图1 阻抗连接管模体结构图

图2 阻抗连接管模体结构图

3.2 液压爬升系统

模体爬升系统主要由提升架、液压穿心式千斤顶和液压操控台组成，其中提升架由横梁和立杆组成，两根横梁为一组，中间夹立杆焊接连接，立杆与模体主体结构焊接，分别连接围圈和辐射梁，利用提升架将模体的支撑系统和面板部分连接成一个整体。液压穿心式千斤顶型号为HY-100型，采用螺栓固定于提升架横梁上，千斤顶中心位于环形衬砌钢筋外侧，通过高压油管与液压操控台相连，通过液压操控台开关油路来控制千斤顶的爬升。液压千斤顶依靠爬升脚手架钢管上升，千斤顶上升带动提升架上升，从而带动整个模体上升，最终实现模体滑升的目的。根据提升能力要求，经计算，调压井滑模采用24个6t千斤顶等间距布置于模体周围。

图3 调压井模体结构图

图4 调压井模体结构图

3.3 混凝土下料系统

在模体主平台上利用 14#槽钢和脚手架搭设下料平台，在平台上铺设溜槽分别通向边墙四周，另有一道溜槽与井口接到浇筑面的溜管相接，混凝土由该溜槽通过下料平台分别与通往边墙四周的溜槽连接，将混凝土输送到仓面内。溜管采用 Φ219钢管制作，每节长度 3m，管与管之间通过套管连接，并利用边墙锚杆焊接牢固。由于溜管在混凝土下料时易受冲击振动，硬性连接易使焊口开裂，因此在锚杆焊接连接的基础上，每节溜管均设有拉环，利用钢丝绳将溜管拉到边墙锚杆上，利用钢丝绳的可伸缩性达到缓冲的作用。溜管上部设一下料口，并安装铁篦子，将超粒径骨料过滤掉。

4 滑模混凝土施工

4.1 滑模施工准备

（1)滑模的制作与安装

滑模体结构在加工厂加工制作一部分，另外一部分现场制作和组装，下部抹面平台制作成单个杆件，当模体起滑2m后，再与模体焊接。模体制作严格按设计图纸及钢结构制作规范进行。当模体全部安装完毕后，将液压控制台就位，并将千斤顶与提升架连接固定，连接千斤顶与控制台之间的油管，完成控制台电路系统的连接，一切就绪后，进行空载荷爬升脚手架，直至脚手架底部顶到底部混凝土上为止，自此模体一切准备就绪。

（2)测量控制放线

在井口井架上安装垂点仪作为井筒施工的中心控制线，一旦发现模体出现偏移应通过单独动作某一方向的千斤顶来及时纠偏。在模体上设置一台水准，将统一高程放到爬杆上，以确保各爬杆上的行程控制顶圈在同一高程上，从而确保千斤顶每次的行程高度一致。

4.2 滑模施工

绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板是滑模施工的三个主要工序，以提升模板为主导工序来制定滑升制度，以此控制每一施工循环时间内绑扎钢筋和浇筑混凝土工序的工作强度。滑模运行期间做好三大工序间的密切配合工作，做到上一道工序有力保证下一道工序，下一道工序认真检查上一道工序。

（1)钢筋运输及绑扎

加工好的钢筋由载重汽车经调压室交通洞、调压室上室运至调压井上井口，将钢筋用钢丝绳捆绑牢固，由卷扬系统将钢筋运送到底部的钢筋平台上，再由人工进行钢筋绑扎。

为满足滑模施工进度，钢筋全部采用绑扎搭接，搭接长度不小于35d（d为钢筋直径)，相邻接头错开布置，钢筋间距及保护层厚度等设计尺寸应满足相关规程规范和施工技术要求，具体钢筋形式详见设计图纸。

（2)模体滑升及爬杆接引

模体就位后，先将模体范围内的钢筋绑扎完毕，经验收合格后将模体内（高 1.5m范围内)混凝土浇筑完成，当混凝土初凝并达到一定强度后开始滑升模体，模体每次滑升高度为 30cm，每滑升一次绑扎一层钢筋并浇筑30cm厚混凝土，然后再进行下一次滑升。模体每滑升 3～4次就必需进行一次校正，以避免模体出现较大偏差。模体通过爬升爬杆滑升，爬杆每3m一节，当滑升高度达到3m时，需将爬杆接引，两爬杆采用对接的形式，接头处中间放置一段40cm长的Φ38钢管，该钢管深入上下两节爬杆各 20cm，通过塞焊的形式与两节爬杆连接，并将塞焊处打磨光滑。爬杆接头应错开间隔布置，错开间距不小于 1m，同一断面接头数量不得超过50%。

（3)混凝土运输及浇筑

混凝土由拌和站统一拌合，由8m3混凝土搅拌运输车运至调压井上井口，再由设在此处的混凝土泵将混凝土经溜管和模体上部的分料装置输送进入仓面。

混凝土浇筑必须执行均匀上升、对称下料的浇筑制度，每一浇灌层的混凝土表面应在一个水平面上，并按一定顺序下料，以保证出模混凝土的强度大致相同。本工程中的混凝土浇筑在浇筑平台上完成，通过调转下料平台上的溜槽方向达到向边墙四周布料的目的，下料时应对称下料，避免单侧受力过大，造成模体位移。每层浇筑厚度控制在 30cm以内，各层浇筑的间隔时间不大于混凝土的凝结时间，当间隔时间超过时，按施工缝的要求进行处理。混凝土采用插入式软轴振捣棒振捣，振捣时必需避免直接触及爬杆及模板等，振捣器插入下层混凝土内的深度不得小于5cm，模体滑升时应停止振捣。

初滑时，混凝土分层浇筑50～70cm高，待第一层混凝土强度达到 0.2～0.4Mpa（或混凝土贯入阻力达到0.30～1.05kN/cm2)时，进行1～2个千斤顶行程的提升，并对滑模装置（包括提升系统、液压控制系统、模板变形情况等)和混凝土凝结状态进行全面检查，当脱模出的混凝土用手指按压有轻微的指印和不粘手，并在滑升过程中耳闻有“沙沙”声，说明已具备滑升条件，即可进行第二层混凝土浇筑，确定一切运行正常后，转为正常滑升。正常滑升过程中，相邻两次提升的时间间隔不宜超过 1小时，日滑升高度控制在5～6m左右。

（4)模体滑升过程中的其它工作

①随时检查和记录模体结构垂直度、水平度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值，并对检查情况做交接班记录。

②随时检查操作平台结构、支承杆的工作状态及混凝土的凝结状态，发现异常情况及时分析原因并采取有效的处理措施。

③及时将被油污染的钢筋和混凝土处理干净。

（5)表面修整及养护

混凝土表面修整是关系到结构外表和保护层质量的关键工序，当混凝土脱模后，应设专人在抹面平台对刚出露的混凝土表面进行抹面处理，确保井身混凝土表面光滑、平整。为使脱模后的混凝土得到及时养护，在井口接引一条水管至抹面平台，采用自流水对混凝土表面进行洒水养护，养护以保持混凝土表面湿润为准，不宜长时间不间断洒水。

（6)滑模控制

滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用井口型钢架固定两根垂线进行中心测量控制，保证模体整体位置不发生偏移。

滑模水平控制：主要利用水准在爬杆上放出统一高程，将千斤顶自带的顶圈同时调到同一高度，以控制千斤顶每次的行程达到一致，也确保了各千斤顶在同一高度完成提升。

⑦ 滑模拆除

当混凝土达到封面高度后，模体根据混凝土凝固情况继续滑升，直至整个模体滑出混凝土表面，即完成全部浇筑施工。模体首先拆除底部的抹面平台，然后利用卷扬系统将模体整体吊出井口。滑模装置拆除应注意以下事项：

a.必须统一指挥进行，并预先编制安全措施。

b.操作人员必须配戴安全帽及安全带。

c.拆卸的滑模部件要严格检查，捆绑牢固后提出。

5 模体的受力荷载计算

5.1 模体的设计载荷

（1)模体的设计载荷包括以下几个方面内容：

①模体和操作平台自重；

②施工载荷，包括施工人员、材料和机具设备的重量；

③模体与混凝土之间的摩阻力；

（2)模体和操作平台自重

根据模体料表计算，大井模体总重26.316t。

（3)施工载荷

台车工作人员预计13人，施工载荷按15人计算，平均每人重 100kg，施工人员总重 1.5t；施工材料主要是存放钢筋，限定钢筋载荷2t，其他机具主要有液压控制台、电焊机、设置在模体上的下料系统等，总重约2t，由此可得施工载荷为55KN。

（4)模体与混凝土之间的摩阻力

钢模板与混凝土的摩阻力标准值为1.5KN/m2～3.0KN/m2。根据计算，调压井模体钢模板与混凝土的接触面积为 66.45m2，取最大摩阻力标准值可得模板与混凝土的摩阻力为：F阻=3³16.03=199.35KN。

5.2 牵引系统的设计

（1)牵引系统的设计应遵守以下规定：

千斤顶允许承载能力为其额定承载力的 1/2～1/3倍；

（2)总牵引力的计算

调压井总牵引力为：T=（26.316＋5.5)³9.8＋199.35=511.15KN

（3)千斤顶的牵引能力

根据规范要求，穿心式千斤顶的允许牵引能力为其额定承载力的1/2～1/3倍，调压井模体设计采用 24台 6t穿心式千斤顶牵引，额定承载力达到144t，允许牵引力按 1/2额定承载力计算，调压井允许牵引力达到 72t，即达到 705.6KN，大于调压井511.15KN的总牵引力，满足设计要求。

6 结语

本次竖井砌衬采用滑模施工取得了较好的效果。滑模施工比现支模板具有以下优越性：

（1)滑升速度快，日滑升高度约 5～6m。调压井断面面积较大，支模工程量相对较大，而且需搭设脚手架进行钢筋绑扎及模板支立施工。如采用现支模板，脚手架搭设及模板支立等工序将占用大量的直线工期，而采用滑模施工将模体提前制作完成后，仅需一次的安装时间即可滑升到顶，节省了大量的施工时间，有效缩短了施工工期。

（2)节省了大量施工材料。采用现支模板将使用大量的钢模板、支撑用木材及脚手架管，这些材料经过多次重复使用后将有部分材料将无法再次利用，而滑模施工除了制作滑模一次用材料外不再需要增加其他材料，从而比现支模板节约了大量的材料费。

（3)连续性好。滑模施工可一次滑升到顶，减少了水平施工缝，且模板为整体结构较现支拼装模板混凝土表面平整度高、外观质量好，同时减少了缺陷处理的工作量，即缩短施工工期又节省了缺陷处理的费用。

实践证明，在等截面、大高度，尤其是筒状等截面竖井混凝土施工中，滑模施工具有进度快、效率高、投资小、施工质量和安全均有保证等优点。