液压滑模技术在芙蓉水库工程的应用

液压滑模技术在芙蓉水库工程的应用[摘要]液压滑模施工技术在竖井施工中具有施工速度快、施工工艺可靠、经济效益明显等特点，结合工程实践对液压滑模系统结构设计和施工方法进行了阐述。图2幅。[关键词]液压滑模竖井施工技术1概述芙蓉水库引水隧洞全长1682m。桩号1294．9位置设置带扩大上室的简单圆筒式调压室，调压室处隧洞底高程221．9m。竖井开挖直径4．4m，衬后直径3．4m；上室开挖直径7．0m，衬后直径6．0m。上室顶高程291．0m，衬后底板高程275．0m，高16．0m，竖井高53．1m，调压室总高69．1m。调压室竖井衬砌厚度为50cm，混凝土砌衬标号为C20。调压室竖井开挖基岩面岩石较为破碎，有煤层或夹煤层，岩壁渗滴水较为严重，竖井超挖超填量大。根据工程总进度计划安排，为保证竖井衬砌施工质量与安全，缩短施工工期，结合实际情况和施工特点，决定对调压室井身段▽227～▽275采取滑模衬砌工艺，调压室扩大断面▽274．5～▽291采取人工立模、分层分块浇筑方案，卷扬机吊罐提升运输。2施工布置2．1拌和系统布置支洞口距调压室井底约250m，混凝土拌和系统布置在支洞出口弃碴平地处，拌和系统布置JZ350混凝土搅拌机1台，黄砂、骨料、水泥等就近堆放。2．2风水电及通讯系统布置生产用水取用支洞口渠道清水，施工用电从支洞口变压器低压端引接，并在调压井滑模操作平台及卷扬机附近分别设置配电箱和开关操作柜。滑模平台与地面联系采用电铃和对讲机配合使用。2．3混凝土提升系统布置调压室衬砌垂直高度为65m，受施工条件限制，上调压井工作面无进场施工道路，故混凝土考虑从支洞口混凝土拌和机处运至调压井下方，利用2t卷扬机吊罐提升至工作面进行浇筑。根据调压井上室结构混凝土衬砌需要，在调压室顶盖上空布置1根天梁，天梁采用2根[25拼接形成。天梁顶部设置滑轮组，天梁与槽钢柱采取焊接固定，槽钢柱截面尺寸为22cm×25cm，柱子基础设置Φ25锚筋4根，用C220混凝土找平，柱子高出地面3．0m(▽289～▽292)，柱顶高程292m。为确保天梁的稳定性，施工时天梁的左右方向采用缆风固定，梁的两端1／4跨距处设撑杆2道。提升系统卷扬机布置在隧洞弯段桩号1262位置。3滑模系统结构设计3．1模板系统结构设计滑模系统采用竖向滑模板进行滑升，竖向滑升模板系由模板、圈围檩、提升架、操作平台和吊架组成。滑模结构布置(见图1、图2)。图1滑模平台结构示意图图2滑模平台立面布置图1)模板，模板的主要作用是承受浇筑混凝土时的冲击力、侧压力及滑动时的摩阻力和纠偏等情况下的外加荷载。本工程采用定型钢模板，以2012型为主，配少量3012型模板，用于调整模板的模数，安装好的模板应上口小、下口大，倾斜度为模板高度的1‰～3‰，模板之间采用U形卡连接。1)圈围檩，沿竖井结构物截面周长设置环向上下围檩2道，上下2圈围檩之间间距应在0．65～0．75m，其中上圈围檩距模板上口不超过25cm，下圈围檩距模板下口不大于30cm。圈围檩采用∠75×6及∠100×8制成，竖向围檩采用[100，固定于滑模平台提升架上。3)提升架，亦称千斤顶架。主要由辐射横梁、立柱和围圈托板等部件组成。悬挂在千斤顶上，承受模板和操作平台的全部荷载并传递给支承杆。4)操作平台，由桁架、环梁、铺板等组成，支承在提升架或围圈上，主要为堆放材料、工具、设备、提升模板及施工人员操作之用。5)吊架，又称吊梯，供调整和拆除模板、检查混凝土质量、支承底模、绑钢筋以及修饰混凝土表面等操作之用。由∠75×6角钢制成，悬挂在操作平台下面，每隔1．2m一个，上铺木板、外设围栏及安全网。3．2液压提升系统结构设计液压提升系统承担全部滑模装置、设备及施工荷载向上提升的动力装置，由千斤顶、支承杆、液压控制系统和油路等组成。1)液压千斤顶，是滑模系统的提升机具。采用GYD-35型滚珠式液压千斤顶8只，它是一种通心单作用爬升式千斤顶，卡头采用滚珠式。2)支承杆，又称爬杆。它一端穿过千斤顶芯孔，另一端埋在混凝土内，作为千斤顶爬升的支承杆，它承受施工中的全部荷载。支承杆采用直径25mm的圆钢经冷拉调直而成，其延伸率控制在2％～3％以内，长度为4～6m。为使结构在同一截面上接头不超过5％，第1节支承杆至少需要4种不同长度。为方便施工，支承杆的接头形式采用丝扣式，每根支承杆的承载能力一般为1．5t左右。3)输油管路，包括油管、接头、阀门、油液等。油管采用高压橡胶管，主油管采用无缝钢管。油管接头采用液压式接头。4)液压控制装置，亦称液压操作台，是液压提升系统的工作中心。它主要包括低压表、细滤油器、电磁换向阀、减压阀、溢流阀、油箱、回油阀、分油器、针形阀、单级齿轮泵、高压表、粗滤油网以及电动机等。4滑模施工4．1滑模系统组装工艺流程提升架→围圈及竖向围檩→钢筋绑扎→模板就位→操作平台铺板及栏杆→千斤顶就位→液压控制装置及管路→支承杆→吊架及安全绳网。4．2钢筋绑孔钢筋由钢筋厂下料加工，考虑到钢筋的运输困难和实地操作难度，调压井受力钢筋均采用绑扎搭接，搭接长度为45d。下料好的钢筋由提升机吊笼运输至滑模平台，人工绑扎；钢筋保护层采用预制混凝土垫块控制，钢筋绑扎随模体的滑升进程同步进行。4．3混凝土浇筑与模板滑升混凝土浇筑前先将模板内洒水润湿，铺设1：2水泥砂浆3～5cm，在分层交圈浇筑混凝土至60～70cm后，待第1层混凝土强度达到0．2Mpa左右(出模混凝土手压有指痕)，应进行1～2个千斤顶行程提升，并适时对模板结构及液压系统进行检查；如出模强度太高，可调整配合比并加快施工速度；如出模强度偏低，可适当放慢滑升速度或掺加外加剂，一切正常之后方可转为正常滑升。混凝土浇筑必须保证分层、平起、对称进行，混凝土摊铺时段及方向要交替进行，入仓混凝土每层厚度保持在30cm左右，同层混凝土尽量在规定时间内浇完，插入式振捣器对称振捣，每浇20～30cm混凝土后，提升3～5个千斤顶行程，模板滑升高差最大不得大于40mm，且相邻2个提升架上的千斤顶高差不得大于20mm，确保滑升模板均匀上升。模板滑升速度应与混凝土初凝程度相适应，一般当出模的混凝土贯人阻力值达到5～35kg／cm2(即混凝土表面湿润、手摸有硬感)时即可滑升。滑模施工时，各相关工序要紧密配合。钢筋绑扎、浇筑混凝土、提升模板工序要相互配合，施工时严格控制滑模中心线，如因故停滑，应及时采取措施，做到每停隔60min，至少须提升1个千斤顶行程，以防止模板与混凝土粘结，导致模板滑升时拉裂已硬结的混凝土。4．4支撑杆安装支承杆在千斤顶顶部以上高度不得低于20cm，施工中要随时加长支撑爬杆，连接时用管子钳旋紧接头，不得松动。随时检查承力杆的垂直度，避免其偏斜。4．5混凝土运输水平运输采用0．4m3混凝土工程车，垂直运输采用2t卷扬机吊罐提升。4．6模体偏移检测与处理滑模偏移的检测主要是通过测量模体的水平度和垂直度来判断的。水平度检测用水准管在上平台测出水平线，量出水平线至各千斤顶的高度，通过所测数据来检测水平度；垂直度的检测则采用竖井底部221．9高程设2个控制点，每次测量时从模体上吊下锤球分别测出与2个控制点的偏差，从而判断模体的偏移。施工时发现模体偏移，应及时采取措施进行校正处理，通常使用以下2种方法进行校正：1)采用液压千斤顶自身校正法，即将半边千斤顶截流阀打开半边关闭；打开泵站让滑模有意作斜向滑升2～4个行程，然后打开所有截流阀正常滑升1m后再将滑模调平，如此反复循环直到调正。2)在滑升过程中用螺旋式千斤顶或葫芦加外力校正。第1种校正法简单易操作，但校正数据的随机性较大，有可能几个循环下来一点变化也没有，也有可能1个循环下来又向反向偏移太大。第2种校正法需要模体中的混凝土高度小于20cm，而且要求井壁的锚杆牢固，分布均匀。4．7质量安全保证措施1)施工前进行充分准备，现场质量检查人员对各工序进行检查，施工现场设置专职混凝土浇筑指挥人员，发现问题及时处理、及时解决。2)经常进行测量监控，防止模体偏移。液压设备、信号装置及垂直运输设备设专人负责操作。3)施工现场人员一律佩戴安全帽；充分保证施工作业面现场照明。4)安全员深入施工现场检查安全防护设施状况，及时纠正作业人员的违章行为，并对不安全因素提出整改意见。5)调压井施工电源线一律采用电缆线，按规定要求架空敷设，用电设备均配置触漏电保护装置。6)混凝土提升系统安装限位器，卷扬机操作由专人负责，操作人员须经常性检查钢丝绳的安全性能及安全状况，对卷扬机轮毂设置防护装置。7)施工时在调压井井口及竖井下方设置明显的安全警示标志。调压井井口289m高程设置锚筋脚手片安全栏护网，滑模操作平台上方设置钢管安全防护顶棚，防止施工时井壁松动石块掉落伤人。5结语芙蓉水库竖井衬砌从开工至结束共计20d，竖井滑升高度48m，日平均滑升高度2．4m，完成混凝土浇筑650m3，钢筋绑扎50t。经检测，竖井最大垂直偏移度为2．1cm，混凝土衬砌质量及外观质量均满足设计要求。调压室竖井砌衬采用滑模工艺取得了较好的经济效果。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，液压滑模工艺较常规混凝土衬砌施工具有工效高、进度快、施工质量和施工安全均有保证等优点。