杨永强 王达 史立新 柴继东

输水工程调压竖井开挖断面直径为9 m的圆形，竖井高度36 m，井底高程482.0 m，井口高程518.0 m，有24 m为地面以下部分，还有12 m为地面以上部分，混凝土衬砌厚度为1 m，衬砌后直径为7 m。

1 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3部分组成，其中模体分上、中、下3层平台，上层为下料平台，中层为操作及浇筑平台，下层为抹面平台。如图1所示。

图1 滑模模体结构平面图

1.1 面板及支撑系统

面板是混凝土井壁形成的模具，其表面平整度、刚度直接影响着混凝土井壁的外观质量。本工程滑模面板采用5 mm厚、高1.2 m钢板弯制而成，利用∠50角钢做为加劲肋，肋条间距为20 cm。上下两道围圈同面板角钢加劲肋焊接固定，并和桁架梁上、下边梁焊接，使各模板成为整体。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5～10 mm，让模体呈倒锥形，以利于滑升。

围圈采用12#槽钢弯制而成。辐射梁采用12#槽钢制作完成，共计48节，每节2.65 m。辐射梁与内围圈之间螺栓连接，与外围圈之间由焊接连接。为增加辐射梁的整体稳定性，辐射梁之间采用∠50角钢相互拉结。支撑系统与提升架焊接连接，两层支撑系统之间采用∠50角钢相互拉结，使上下支撑体系形成整体，同时形成浇筑平台，并在上部满铺3 mm厚花纹钢板，且预留一缺口，采用Φ20 mm钢筋制作安全爬梯，并抹面平台相连形成安全通道。

浇筑平台下部为抹面平台，距离模体底部1.8 m。抹面平台采用Φ25 mm钢筋制作，上部满铺5 cm厚跳板，四周悬挂安全防护网。考虑到调压井底部第1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，待模体起滑到2 m时再与模体焊接连接。

1.2 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。

提升架由横梁和立杆组成，两根横梁为1组，中间夹立杆焊接连接,采用14#槽钢制作而成。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GYD-60型，采用螺栓等间距固定于提升架横梁上，千斤顶中心位于衬砌混凝土中部，通过高压油管与液压操控台相连，利用液压操控台来控制千斤顶的爬升。液压千斤顶依靠爬杆上升，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。

1.3 混凝土下料系统

在上下两道内围圈中心位置，分别通过6根∠50角钢等间距的将1根3 m的DN125 mm钢管与上下两道围圈焊接固定，将4根0.5 m长∠50角钢等间距焊接在DN125 mm钢管2.5 m处，在通过∠50角钢与已固定在钢管的角钢端头相连接形成下料平台，利用4根10 mm槽钢将平台与上围圈焊接构成整体，采用Φ20 mm钢筋制作爬梯并在四周设置1.2 m护栏，平台上部满铺3 mm花纹钢板。在DN125 mm钢管顶端套1根0.3 m的DN150 mm钢管，因为钢管顶部到模体面板距离为4 m，若直接设置4 m溜槽提升杆将影响其旋转，故在DN150 mm钢管顶端斜向下30o焊接3 m长的溜槽，另外制作一个1.2 m倾角为30o溜槽可方便随时移动，即形成旋转分料溜槽，保证混凝土的对称均匀下料，确保滑模滑升速度。

利用Φ219 mm钢管制作溜管，沿井壁铺设，溜管每节长3 m，管与管之间通过法兰连接，并利用井壁锚杆焊接牢固。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，在与锚杆焊接连接的基础上，每节溜管均设有拉环，采用钢丝绳将溜管拉到锚杆上，利用钢丝绳的弹性达到缓冲的作用。由于混凝土垂直运输距离较长，易产生骨料分离，为保证混凝土质量，在溜管18 m位置安装一个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3 m长的竹节管与模体下料平台相连。溜管上部进口处设一下料口，并安装铁篦子，将超粒径骨料过滤掉。

在混凝土超过地面高程时，原有的下料系统已无法满足施工需求。采用汽车吊和0.8 m3混凝土罐进行垂直运输，运输过程中避免混凝土罐触碰钢筋和滑模体引起其他不利的影响。

1.4 外模结构

为使竖井地面以上部分实现内外侧模体的同时滑升。外模采用P3015模板拼装成直径为9 m圆形面板，高1.5 m。围圈采用Φ32 mm钢筋弯制而成，等间距布置4道围圈，围圈与拼装面板焊接固定，并和提升架焊接固定。提升架由横梁和立杆组成，2根横梁为1组，2根立杆为1组，同组立杆间距为1.07 m，横梁中间夹立杆焊接连接，采用14#槽钢制作而成，与内部模体桁架焊接使各系统成为整体。内外侧模板间距为1 m，确保混凝土衬砌厚度。

根据井内抹面平台对外侧抹面平台焊接制作，确保混凝土的外观质量。

2 模体的受力荷载计算

2.1 模体的设计载荷

2.1.1 模体和操作平台自重

模体总重13.5 t，根据力学公式G=mg，由此可得施工恒荷载为132.3 kN。

2.1.2 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80 kg，施工人员总重1.2 t；施工材料主要是存放钢筋，限定钢筋载荷2 t，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，总质量约2 t，根据力学公式G=mg，由此可得施工载荷为50.96 kN。

2.1.3 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1.5～3.0 kPa。根据计算，调压井模体钢模板与混凝土的接触面积为50.24 m2（该面积为出地面后内外侧模板的接触面积），取最大摩阻力标准值可得模板与混凝土的摩阻力为：F阻=3×50.24=150.72（kN）。

2.2 牵引系统的设计

2.2.1 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。

2.2.2 总牵引力的计算

调压井总牵引力为：T=132.3+50.49＋150.72=333.51（kN）。

2.2.3 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12台6 t穿心式千斤顶牵引，额定承载力达到720 kN，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36 t，即达到352.8 kN，大于调压井333.51 kN的总牵引力，满足设计要求。

3 滑模混凝土施工

3.1 滑模施工准备

3.1.1 滑模的制作与安装

滑模体结构构件在加工厂加工制作完成后，运输至施工现场进行组装完成后，通过吊车将模体吊入井底。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，将液压控制系统安装就绪后，并对滑模模体进行测量定位，然后空载荷爬升脚手架，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。

3.1.2 测量控制放线

在井口井架上安装两锤球作为竖井施工的控制线，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1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。

3.2 滑模施工

绑扎钢筋、浇筑混凝土和提升模板是滑模施工的3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。

3.2.1 钢筋绑扎

将加工好的钢筋捆绑牢固，由下料机运送到模体的操作平台上，进行钢筋绑扎。为满足滑模施工进度，主筋采用焊接，副筋采用绑扎搭接，相邻接头错开布置，钢筋间距、搭接长度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。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混凝土分层浇筑完成。

3.2.2 模体滑升及爬杆接引

3.2.2.1 模体滑升

初滑时，混凝土分层浇筑40～50 cm高，待第1层混凝土强度达到0.2～0.4 MPa（或混凝土贯入阻力达到0.30～1.05 kPa）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，说明已具备滑升条件，即可进行第2层混凝土浇筑，确定一切运行正常后，转为正常滑升。

当混凝土初凝并达到一定强度后开始正常滑升模体，模体每次滑升高度约30 cm，每滑升1次绑扎1层钢筋并浇筑30 cm厚混凝土，然后再进行下1次滑升。正常滑升过程中，相邻两次提升的时间间隔不宜超过1 h，日滑升高度控制在4～5 m左右。

3.2.2.2 爬杆接引

模体每滑升3～4次就必需进行1次校正，以避免模体出现较大偏差。模体通过爬杆滑升，爬杆每3 m 1节，当滑升高度达到3 m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40 cm长的Φ38 mm钢管，该钢管深入上下两节爬杆各20 cm，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1 m，同一断面接头数量不得超过50%。

3.2.3 内外侧模体的同时滑升

在混凝土达到地面高程时，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，做施工缝处理。

将原有的“F”型提升架上再对焊一“F”型提升架，形成“π”型提升架，在新安装的提升架内侧焊接4道等间距水平弧筋，便于安装加固外侧P3015模板的拼装面板，待模体组装完成，即实现了地面以上部分竖井内外侧同时进行滑模工艺的施工。内外侧模板间距为1 m，确保混凝土衬砌厚度。在恢复模体滑升行程有2 m时，根据井内抹面平台对外侧焊接抹面平台，保证混凝土的外观质量。

3.2.4 混凝土浇筑

混凝土由拌和站统一拌合，由8 m3混凝土搅拌运输车运至调压井上井口，通过溜管将混凝土经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，以保证出模混凝土的强度大致相同。避免单侧受力过大，造成模体位移。本工程混凝土浇筑在浇筑平台上完成，通过调转旋转溜槽方向达到向井壁四周布料的目的。每层浇筑厚度控制在30 cm以内，各层浇筑的间隔时间不大于混凝土的凝结时间，当间隔时间超过长时，按施工缝的要求进行处理。采用插入式软轴振捣棒振捣，振捣时必须避免直接触及爬杆及模板，振捣器插入下层混凝土内的深度不得大于5 cm，模体滑升时应停止振捣。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 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，然后利用吊车将模体整体吊出井口。滑模装置拆除应注意以下事项：

（1）必须统一指挥进行，并预先编制安全措施。

（2）操作人员必须配戴安全帽及安全带。

（3）拆卸的滑模部件要严格检查，捆绑牢固后提出。

4 结语

大兴水利枢纽工程输水工程调压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4～5 m。如采用现支模板，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。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、木材及脚手架管，这些材料经过多次重复利用后将有一部分材料无法再次利用，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。

（4）外观质量好。滑模面板为整体结构比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，既缩短施工工期，又节省了缺陷处理的费用。

（5）安全性好。由于竖井较高，采用现支模板时搭设大量的脚手架较滑模施工危险性高。

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、施工质量和施工安全均有保证等优点。