何 腾

(武警水电三总队第九支队,成都,610062)

新疆温泉水电站深孔泄洪洞闸井为矩形闸井,闸底高程902.0m,闸顶平台高程960.0m。高程918.0m以上为等截面结构,外形尺寸19.525m×9.5m(长×宽),断面面积为111.04m2。其前孔布置事故门井,后孔布置工作门井,960.0m高程上布置闸房。918.0m高程以上采用液压滑模浇筑,混凝土工程量为4663.5m3。

本文介绍滑模施工技术的结构设计与具体浇筑施工方法及质量控制措施。

1 滑模结构设计与制作

1.1 结构设计

滑模单套设计荷载143t,主要由模板系统、支承系统、液压系统和辅助系统组成。模板系统包括模板、提升架、围圈等;支承系统包括爬杆(φ50mm钢管);液压系统包括控制柜、液压泵、液压千斤顶、液压管路等;辅助系统包括操作平台、吊架、连系架、爬梯、安全护栏等(见图1)。

1.2 滑升原理

在井体内埋设爬杆,将液压穿心千斤顶套在爬杆上。通过螺栓把液压千斤顶与提升架的顶部连在一起,提升架两边悬挂立柱,立柱内侧装配围圈,并在围圈上固定钢面板作模板。提升架立柱外侧连接操作平台和吊架,所有液压千斤顶用输油管路同液压操作机相连。

当模板内混凝土强度达到拆模条件时,液压系统驱动所有液压千斤顶,带动提升架、围圈、模板、操作平台和吊架沿着爬杆向上滑动,直至浇筑下一层混凝土的位置。如此反复进行,一直滑升到闸井顶部为止。

图1 滑模上、下平台布置

1.3 制作和组装

根据闸井的结构型式和布置特点,同时为满足施工进度要求,拟制作4套滑模,每2套通过桁架连接成整体,用于两相邻中井的同步滑升。滑模在模板加工厂内制作,由现场QTZ40塔机辅以人工组装。

1.4 门槽处理

在闸井门槽位置预埋“L”形插筋,待混凝土达到设计强度的70%以上时,采用人工回直。

2 滑模混凝土浇筑

2.1 施工程序及分层

滑模混凝土浇筑必须严格执行分层交圈、均匀浇筑的原则,每一浇筑层的表面应在同一个水平面上。分层浇筑的厚度300mm～500mm,各层浇筑的间隔时间应不大于混凝土的初凝时间,即浇筑上一层混凝土时下一层混凝土应处于塑性状态(相当于混凝土达0.35kN/cm2贯入阻力值)。根据每层入仓强度115m3和浇筑强度,采用加入木质素黄酸钠缓凝剂,每层初凝时间控制在2.5～3h。最初向模板内浇筑的混凝土,分2～3层浇筑至600mm～700mm高,然后进行模板的试滑升工作。正常滑升阶段时,宜将混凝土浇筑至距模板上口以下50mm～100mm处,并应将最上一道横向钢筋留置在外,作为绑扎上一道横向钢筋的标志。

2.2 滑模的滑升

滑模施工工艺中,模板的滑升分为初试、正常和完成滑升三个阶段。

2.2.1 初试滑升阶段

模板初升时,混凝土的自重必须能克服模板与混凝土之间的滑升摩阻力,否则混凝土可能会被模板带起。在混凝土浇筑至600mm～700mm高度后,且第一层混凝土的强度达0.2MPa～4MPa(或用贯入阻力试验法测得的贯入阻力值为0.30kN/cm2～1.05kN/cm2)的出模强度时进行初升。初升前须进行试滑,即将全部千斤顶同时缓慢平稳升起50mm～100mm,观察混凝土有无塌落现象。同时,用手指按压出模的混凝土,如有轻微指印和不粘手,且滑升过程中有耳闻“沙沙”声,说明可以开始滑升,反之说明滑升时间已迟。如有塌落或压指印很深的情况,暂不能滑升,可继续浇筑混凝土,等待合适的滑升时间。

当模板滑升至200mm～300mm高度后,应稍事停歇,在对所有提升设备和模板系统进行全面检查、调整后,方可转入正常滑升。

2.2.2 正常滑升阶段

模板初升成功后即可进入正常滑升阶段。在这个阶段内,混凝土的浇筑、钢筋绑扎、模板滑升等工序之间相互交替进行,应紧密衔接以保证施工顺利进行。

正常滑升时,每次滑升的高度应与混凝土分层浇筑的高度相配合,一般为300mm～400mm。在正常气温下,两次提升的时间间隔应控制在1.5h以内。在气温较高时,应增加1～2次中间提升,中间提升的高度为30mm～60mm。在滑升过程中,应及时清理粘结在模板上的砂浆和收分模板之间的夹灰,对被油污染的钢筋和混凝土,应及时处理干净。

在模板滑升时,所有的千斤顶应充分进、排油。如出现油压增至正常滑升油压值的1.2倍,尚不能使全部液压千斤顶升起时,应立即停止提升操作,检查原因并及时处理。同时,还应随时检查操作平台、承力杆的工作状态及混凝土的凝结状态,如发现异常,应及时分析原因并采取有效的处理措施。

在滑升过程中,操作平台应保持水平,这是保证结构垂直度的重要措施。提升中各千斤顶的相对标高差不得大于40mm,相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于20mm。为了控制操作平台的水平,应在滑升过程中随时对水平度进行观测,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,并采取相应的纠正措施。

2.2.3 完成滑升阶段

当模板滑升至距结构顶部标高1m左右时,滑模即进入完成滑升阶段。此时应放慢滑升速度,并对模板进行准确的抄平和找正工作,以使最后一层混凝土能够均匀地交圈,保证顶部标高及位置正确。混凝土浇筑结束后,模板应继续滑升,直至混凝土与模板脱离接触为止。

在滑模滑升过程中,如果因施工、气候或其它原因不能连续滑升时,应采取如下可靠的停滑措施:停滑时混凝土应浇筑到同一水平面上;混凝土浇筑完毕以后,模板应每隔0.5～1h整体提升一次,每次提升30mm～60mm,连续进行4h以上,直至混凝土与模板脱离接触为止,但模板的最大滑空量不得大于模板高度的1/2;在继续施工时,应对液压系统全面检查;对于因停滑造成的水平施工缝,要认真处理,以保证新浇混凝土与已结硬混凝土的粘结质量。若施工过程中突然停电,应将模板取下,处理好已浇筑的混凝土面,待来电后挂上模板再进行滑升。

2.3 质量缺陷处理

2.3.1 水平裂缝或被模板带起

混凝土出现水平裂缝或被模板带起的原因有:模板安装时倾斜度太小或产生反倾斜度;滑升中纠正垂直偏差过急,模板严重倾斜;滑升速度慢,使混凝土与模板粘结;模板表面不光洁,摩阻力太大。解决的办法:细微裂缝可抹平压实;裂缝较大时,当被模板带起的混凝土脱模落下后,应立即清除松散部分,重新补上高一级强度等级的混凝土。

2.3.2 局部坍塌

混凝土脱模时的局部坍塌,主要原因是:模板初升阶段滑升过早;正常滑升时速度过快;或混凝土没有严格按分层交圈的方法浇筑,局部混凝土尚未凝固。对于已坍塌的混凝土应及时清除干净,补上高一级强度等级的干硬性细石混凝土。

2.3.3 表面鱼鳞状外凸(出裙)

由于模板的倾斜度过大或模板下部刚度不足,每层混凝土浇筑厚度过高或振捣混凝土的侧压力过大,致使模板外凸。处理措施是:调整模板倾斜度,加强模板刚度;控制每层的浇筑厚度;尽量采用振动力较小的振捣器。

2.3.4 缺棱掉角

原因在于棱角处模板的摩阻力比其它部位大,或振捣混凝土时碰动主筋,将已凝固的混凝土棱角碰掉。克服的办法是:将转角处模板制成圆角或八字形,并严格控制转角处模板的倾斜度;严格混凝土振捣操作。棱角残缺处,可用同强度等级的水泥砂浆修补。

3 结构物体型控制

3.1 水平度控制

在模板滑升过程中,保持整个模板系统的水平同步滑升,是保证滑模施工质量的关键,也是直接影响结构垂直度的一个重要因素。因此,必须随时观测,并采取有效的水平度控制与调平措施。

水平度的观测:采用水准管法测量。在桁架四个角区各设一个水准管,各水准管利用软管连通,管内灌注带颜色的水。安装水准管时先调平滑模,再用水准仪抄平,使水准管的零位在同一个水平面上。

水平度的控制:采用限位调平法控制千斤顶的升差,实现水平度控制。即是在承力杆上按调平要求的水平尺寸线安装限位卡挡,当千斤顶向上爬升到与限位卡挡相顶时,将停止爬升,起到自动限位的作用。在模板滑升过程中,每当千斤顶全部升至限位卡挡处一次,模板系统即可自动限位调平一次。而向上移动限位卡挡时,应认真逐个检查,保证其标高准确和安装牢固。

3.2 垂直度控制

垂直度的观测:垂直度的测量采用线锤法,在滑模的四个角各设置一个20kg线锤,在对应线锤的下方底板上标识控制点,在线锤钢丝的上端设滑轮和放线器。

结构垂直度的控制:在滑模施工中,影响结构垂直度的因素很多。诸如操作平台上的荷载分布不均匀,造成承力杆的负荷不一,致使结构向荷载大的一方倾斜;千斤顶产生升差后未及时调整,操作平台不能水平上升;操作平台的结构刚度差,使平台的水平度难以控制;浇筑混凝土不均匀,发生偏移;承力杆布置不均匀或不垂直以及滑升模板受风力、日照的影响等。为了控制结构的垂直度,除应采取一些针对性的预防措施外,在施工中还应加强观测,发现水平偏移后及时采取纠偏措施。在纠正结构垂直度偏差时,应徐缓进行,避免出现硬弯。

纠正垂直度偏差的方法采用平台倾斜法(又称调整高差控制法)。其原理是:当结构出现向某侧位移的垂直偏差时,操作平台的同一侧一般会出现负水平偏差,据此应将该侧的千斤顶升高,使该侧的操作平台高于其它部位,产生正水平偏差;然后继续浇筑混凝土并使操作平台倾斜滑升一段高度,其垂直偏差即可逐步得到纠正;至结构垂直度恢复正常时,再将操作平台水平上升。对于纠偏时千斤顶需要的高差,可预先在承力杆上做出标志(可通过抄平拉斜线),最好采用限位调平器控制千斤顶高差。需要注意的是,采用该方法纠正垂直度偏差时,操作平台的倾斜度应控制在1%之内。

4 结语

温泉水电站深孔泄洪洞闸井处地形狭窄,边坡岩石破碎,闸井高度大,给施工带来了较大的困难。采用液压滑模工艺进行深闸竖井混凝土施工,即加快了施工进度,又保证了安全文明施工,还减少了施工程序和施工难度,取得良好效果。