水利水电工程中闸墩滑模施工方法及控制

　　摘要:滑模施工是水利水电工程中一项高效、低廉的混凝土施工,具有施工速度快、质量好、成本低等优点。本文结合某水利水电工程实例，对闸墩滑模施工方法及控制进行了探讨。
　　关键词:闸墩滑模；施工技术；运行操作
　　滑模施工是水利水电工程中一项高效、低廉的混凝土施工,具有施工速度快、质量好、成本低等优点。在水利水电工程中采用滑模技术施工可以成倍地提高混凝土浇筑,对于工期紧张、紧急渡汛要求的工程具有重要的功用。与铁路、桥梁等工程所用的滑模技术相比,水利水电工程滑模施工具有结构复杂、精度高、浇筑量大等特点。
　　1工程实例
　　1.1工程概况
　　工程是一座闸坝低水头河床式水电站,灯泡贯流式机组,装机容量63MW,以发电为主,兼有旅游。电站主体工厂由泄洪闸、中非溢流坝段、冲砂闸和厂房坝段组成。其中泄洪闸和冲砂闸分别有6个和两个中墩的尺寸相同,为了加快施工,施工方采用了滑模施工技术。
　　在已浇筑完毕的冲砂闸两个中墩,都采用滑模施工。中墩设计断面尺寸:27.5m×3m(最大尺寸),闸墩高26.5m,闸墩间距12m,混凝土设计标号C20,每个闸墩混凝土量约1900方,设有检修门槽和工作门槽。工程所采用的滑模分为墩头、中间和墩尾三段,各段尺寸:墩头长10.617m,重14.5t；中间段长8.972m,重约11.5t,墩尾段长11.024m,重13.1t。动力装置串40个离心式液压千斤顶,单个最大起重力70kN,总起重力2800kN。
　　1.2模板设计
　　根据该工程特点,滑模结构拟采用面模长11m,宽3.0m的整体模板。顺坡向用三组工字钢固定面模,面模与工字钢间用滚轮支撑,以减少摩擦。工字钢的固定每隔一定的间距用拉条锚固在建基面上,侧模采用建筑钢模板。
　　1.2.1面模。长11m,宽3.0m,[12槽钢作围檩,∠7.5角钢作肋板,δ5钢板作面板,制作成4小块用螺栓连接拼装而成,总重量20t。为保证面模刚度,在其背后加三榀[16桁架。吊环用Φ32钢筋制作,焊接于面模两端。对面模与侧模接触的上、下口倒角,以防止在升降过程中带动侧模。面模两端与侧模搭接长度各50cm。
　　1.2.2侧模。采用建筑钢模板、钢管及U型卡等进行立模。
　　1.2.3千斤顶数量的计算。计算公式：n=w/cp式中：n—千斤顶数量；w—竖向荷载，包括模板自重、施工荷载和滑升摩阻力；c—荷载不均衡系数；p—压杆承载力，p≤Plj/k，压杆临界承载力Plj=π2EJ/（μl）2,k—安全系数。
　　2结构组成
　　滑模是一个钢制框架结构,一般从检修门槽和工作门槽分开,由墩头、中间段和墩尾三段通过高强度螺栓连接组成,总重达数10t。每座水电站根据各自的闸墩尺寸设计滑模。滑模的主体结构是由工字钢、槽钢、角钢三种型钢焊接而成,辅助钢材有钢管、扁钢、钢丝,用来制作滑模顶部栏杆及其遮雨篷、抹面吊篮和爬梯。首先根据设计图纸,用槽钢和工字钢焊接成闸墩形状的结构(带门槽结构),尺寸略比闸墩的混凝土保护层大5cm左右。
　　滑模主体结构高度一般在2m左右,再在滑模内侧安装约1m高的组合钢模板,通过螺栓和钢片扣与滑模主体结构相连,每块钢模板再有螺栓连接起来。由于一般闸墩在墩头顶部带有牛腿结构,所以在滑模上升到牛腿高程时,滑模墩头的弧形部分可以整体拆除,再安装上带有牛腿形状的组合钢模板继续浇筑。在滑模上升到滑模底部距离地面2m～3m高度时,在其底部挂上由角钢、钢丝焊接成高约2m的抹面吊篮,便于工人抹面平整。
　　3施工控制
　　3.1安装与调试
　　在预先浇筑好的且有闸墩预埋钢筋(钢筋高出地面高度在1.5m以内)的闸墩底板上进行清基、混凝土表面凿毛,至符合施工要求。用测量仪器定出各控制点,这些点用来安装滑模对齐模板。在闸墩混凝土保护层外侧的地面上放置一些10cm～20cm高的木枋垫层,用于放置滑模。用门机或塔机把滑模的墩尾、中间段和墩头分别吊装放在木枋垫层上,使他们大致对接。再用手扳葫芦把各段位置调整好,并用螺栓进行栓结,使滑模模板对齐各控制点。在离心式液压千斤顶的中间安装好空心钢管,钢管一头接触到闸墩毛面上,使千斤顶夹紧钢管。在千斤顶上部安装的限位器（安装在同一水平）控制各千斤顶同步滑升，每滑升30cm自动调平一次。千斤顶在每次使用之前要彻底检修、清洗干净。把预埋钢筋接长,一般采用对接埋弧焊和搭接电焊,搭接焊时,单面焊焊缝长度要大于10d,双面焊要大于5d。钢筋接长长度不宜太长,否则不方便浇筑。在检查好一切细部结构后,打开电源,启动电动机增压,把整体滑模提升10cm～20cm高。提升完后用测量仪器检测滑模是否有倾斜、偏移,如有不符要求,立即进行调整,使滑模模板对齐各控制点。对齐之后,在滑模底部的空隙处用组合钢模板或木模板进行安模封堵,并焊好衬筋,防止模板在浇筑时爆模。安模后,在滑模结构各控制点挂上可变长的吊线,用于随时进行变形观测。
　　3.2运行操作
　　在完成安装与调试后便可进行浇筑。由于滑模施工的技术需求,混凝土浇筑要连续的进行,可选用门机或塔机进行浇筑。
　　混凝土初次浇筑和模板的初次滑升，严格按以下步骤进行：第一次浇筑10cm厚富浆混凝土，接着按分层厚度不大于30cm浇筑第二层，第三层厚度达到70cm时开始滑升3~6cm，并检查脱模混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升6cm，继续浇筑第五层后再滑升12~15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑和滑升，混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于30cm。
　　滑模的初次提升要缓慢进行，在此过程中，对液压装置、模板结构以及有关设施在负载情况下进行全面检查，发现问题及时处理，待一且正常后方可进行正常滑生。）
　　振捣时用11kg的变频振动器,振捣时注意次数以免翻砂或爆模。在满足施工要求的情况下,将滑模提升20cm左右高,拆除滑模底部下面安装的组合钢模板或木模板,检查浇筑质量,并抹面平整处理。用仪器观测闸墩是否出现倾斜或偏移,在各项参数达到技术要求后继续浇筑。每隔1h左右即可提升,每次提升20cm左右。钢筋长度不够时继续加长,钢管长度不够时再接长。滑模上升2m～3m后,在滑模底部挂上吊篮用于抹面和养护,在吊篮外面挂上安全网。夏季养护一般采用洒水养护,每隔0.5h左右养护一次,天热时不间断地养护。
　　在闸墩高度上升到设计高度的1/2时,暂停浇筑。这时要检查各种设备的工作状态,对于损坏部件要更换或维修,并在观测闸墩的变形情况及检查浇筑质量合格后,再继续浇筑。
　　在闸墩的高度上升到牛腿高度时,暂停浇筑混凝土。此时要拆除滑模墩头部位的弧形模板,换上牛腿模板。在处理好闸墩顶部预留结构的模板与埋件后,再行浇筑到闸墩设计高程。在满足拆除模板要求后,拆除牛腿模板,把整个滑模结构提升出闸墩顶部置空,并处理闸墩顶面。在滑模上升的过程中,要在闸墩的检修门槽和工作门槽的混凝土中预埋闸门轨道预埋件。轨道预埋件一般采用一块10×20的钢板焊上两根“L”型的钢筋。在滑模上升时,要人工凿毛门槽,使其露出预埋钢板,为以后门槽施工做好准备。可以在预埋件上焊上爬梯,便于上下滑模。采用滑模施工技术可以大大减少工期,在水利水电工程中意义非常重要。
　　4滑模的拆除
　　4.1把闸墩顶部的多余钢筋割掉,把通过离心式液压千斤顶的钢管过高部分也割断,以便在较小高度的提升下把滑模从钢管之中提出来。
　　4.2把滑模上的附属设备拆下来,如电器控制箱、电焊机、照明设备等,减小起吊重量。
　　4.3把滑模底部吊挂的吊篮从滑模分节出用氧焊切割开来,把连接滑模的墩头、中间段和墩尾三段的螺栓全部拆除。
　　4.4用门机或塔机吊住滑模的墩尾段,松开离心式液压千斤顶,使门机或塔机吊起墩尾段滑模,缓慢提升。注意,在起吊时,必须保证滑模门槽构件与闸墩之间没有连系,否则必须切断。
　　4.5吊出滑模后,门机或塔机旋转起重臂至预先准备好的空场地上空缓慢放下。当滑模底部的吊篮刚接触到地面时停止下放。圈拆除吊篮后,再把滑模移吊到场地的其余空位置。如此,再把中间段和墩尾段拆除。在拆除滑模时要注意安全。
　　5应用效果评价
　　5.1采用滑模施工能够连续进行混凝土浇筑,减少了常规模板施工时各层面之间的重复工作量,大大节约了周转材料和劳动力投入,有效降低了施工成本。
　　5.2提高了施工质量,滑模施工的连续性,减少了施工缝面,解决了常规模板施工易出现的错台、挂帘、混凝土表面气泡等质量问题。对出模的混凝土及时收光,保证了混凝土表面平整、光滑。
　　5.3加快了施工进度,根据现场施工表明,气温在20℃以上时,混凝土浇筑速度可以达到0.7m/h,对施工工期起到绝对的保证,且施工质量与检验结果对比,超出组合钢模预期施工效果。
　　
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