杨房沟水电站地下厂房出线竖井滑模施工技术

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610213)

1 出线竖井概况

杨房沟水电站地下厂房出线竖井布置于主变室下游侧，下部与出线下平洞相接，上部与出线上平洞相接。设计衬砌后断面尺寸为8.4m×7.4m(长×宽)倒圆角矩形，倒圆角半径1.5m，衬砌厚度70cm，底部高程1991.95m，顶部高程2139.10m，总高度147.15m。其中高程1991.95m～2136.92m为竖井标准段，高144.97m，内部设有隔墙、门洞、板、楼梯、梁窝等构筑物。竖井典型断面详见图1。

图1 出线竖井典型断面

根据施工需要，竖井标准段的井壁与隔墙混凝土采用液压爬升滑模施工，提高了机械化施工程度，保证了混凝土施工安全、质量、进度，减轻了施工人员的劳动强度及减少了模板消耗。

2 竖井滑模施工

2.1 滑模工作原理

竖井滑模施工是靠液压千斤顶在爬杆的单向爬升来实现位移，工作时爬杆固定，而千斤顶的动作分为两部份：活塞与上卡体为第一组，缸体、端盖、下卡体为第二组，两部分组件交替动作。其上升步骤为当千斤顶进油时，第一组的上卡体紧卡爬杆，锁紧在原来的位置，第二组被油液压力顶升，千斤顶即向上爬升一定行程，同时带动滑模向上移动；回油时，第二组的下卡体紧卡爬杆锁紧，一组复位。由此循环节节上升，完成浇筑工作。

2.2 滑模组成

滑模主要由模板组、提升架、液压爬升器、千斤顶、主平台、辅助平台、抹面平台、分料平台等组成。

2.2.1 模板系统

模板系统包括模板、围圈、提升架。模板选用定型钢模板，面板厚度4mm，模板的高度为1.2m，厚度为5.4cm。为了减少摩擦阻力和粘结力，模板组装时应上大下小，保证0.3%～0.5%的斜度，不得出现负锥情况。

围圈是模板的支座，用于将模板和千斤顶及提升架连成整体，以便承受和传递整个滑升模板的垂直和水平荷载，采用16#槽钢制作，为装拆和运输的方便，分段用螺栓连成整体，上下围圈间距75cm，模板的安装锥度靠上下围圈来控制。

提升架是由立柱、围圈托架组成，上下分别与主平台、辅助平台采用螺栓连接，其顶部安装千斤顶。

2.2.2 操作平台系统

操作平台系统包括分料平台、主平台、辅助平台、抹面平台，相互间设置楼梯作为施工通道。

分料平台上满铺5cm厚木板，下料点位置开设40cm×40cm下料口，中心设置回转料斗，可360°旋转分料。在溜管下方位置对应布置分料槽。

主平台主要承担施工区间的全部荷载，还是钢筋绑扎、预埋管理安装、分溜槽、下料点布置、混凝土振捣的主要场所。

辅助平台主要作为剩余预埋件安装、钢筋绑扎。

抹面平台按4个井进行布置，平台高度1.8m。平台采用木板封闭，4个独立作业井平台下方分别挂设安全网。

2.2.3 液压提升系统

液压提升系统是竖井滑模的重要部件，主要包括QYD-60液压千斤顶25台、液压泵站、油管、分配阀、爬杆。

爬杆采用φ48×3.5mm钢管制作，共计25根。井壁环向爬杆距离结构混凝土内井壁5cm布置，井内隔墙爬杆居中布置。起滑段爬杆与预埋C20插筋(L=1.0m、外露20cm)焊接加固。爬杆布置原则上避让井内门洞、孔洞，当无法避让预留门洞、孔洞段与廊道贯通段时，爬杆不间断过渡，采用边滑升、边加固的方法。滑模结构详见图2。

图2 滑模结构总图

2.3 液压千斤顶数量计算

本滑模系统钢结构自重为25t，施工人员、附属设备及施工钢筋总载15t。滑模系统侧面模板的总面积约为72.64m2，因此，提升过程中的最大摩擦力合力为3.0kN/m2×72.64m2=217.92kN=21.79t。总竖向载荷为：

N=25+15+21.79=61.79t

本项目中所使用的液压千斤顶单个额定提升力6t，允许提升力为额定提升力的一半即6÷2=3t。另一方面，考虑100cm的混凝土浇筑高度，爬杆的长度为立柱总长210cm-100cm=110cm，考虑工作条件系数1.0，安全系数2.0，根据《水工建筑物滑动模板施工技术规范》(SL 32-2014)附录A.0.2中式(A.0.2)，本项目中爬杆的允许承载力为：

[P]=1.0×[99.6-0.22×(210-100)]÷2=37.7kN=3.77t

比较千斤顶的允许提升力和爬杆的允许承载力可知，千斤顶允许提升力较小，因此，根据水工滑模施工规范SL 32-2014，所需最少千斤顶数及爬杆的数量为：

n=N÷3=61.79÷3≈21

本项目中实际布置的千斤顶及爬杆数量为25套，满足设计规范要求的。

2.4 滑模安装

滑模安装程序：滑模组件运输→测量放样标出结构物设计轴线、轮廓线→安装主平台→围圈→分料平台→回转料斗及平台架→主溜槽架→分溜槽或溜筒挂设→运行调试→滑模混凝土浇筑→滑升→抹面平台安装。

滑模基本构件的组装工作，应在竖井底板混凝土达到设计强度的80%后进行。

滑模组装与试运行顺序：

(1)按滑模组装图纸，在1991.95m平台上弹出竖井各部位的中心线及模板、提升架、支承杆、平台桁架等构件的位置线。同时在1991.95m平台上设置观测垂直偏差的控制桩及标高控制点。

(2)人工将滑模提升架材料运输至作业面，采用竖井系统锚杆悬挂手动葫芦，对提升架进行组装，组装完成后，利用上部5t卷扬系统整体将提升架悬空，人工进行对位、校直。

(3)绑扎好墙体钢筋后，挂装模板，检查、校正好倾斜度。

(4)安装千斤顶、液压操作台、油路，经调试检查合格后，再插入支撑杆。

(5)安装操作平台的桁架(梁)、支撑，铺设平台板。

(6)空车试滑。

3 竖井混凝土施工

3.1 施工工艺

施工准备→测量放线→滑模安装→插筋、架立筋施工→钢筋安装→预埋件施工→模板安装→仓面清理→仓面验收→混凝土浇筑→滑模初次滑升→滑模正常滑升→滑升结束→下一循环。

3.2 混凝土及人员材料输送

3.2.1 人员材料输送

人员通过布置在出线上平洞内的1套JTP-1.2×1.2p型矿用提升绞车及2台JM5t卷扬机加载人罐笼进出工作面。

材料通过布置在出线上平洞内的1台JM5t卷扬机加载物吊笼垂直运输进出工作面。载人及载物系统布置详见图3。

图3 载人及载物系统平面布置

3.2.2 混凝土输送

混凝土由混凝土拌和楼拌制，采用9m3混凝土搅拌运输车运输至出线上平洞竖井口，利用上部施工平台设置的φ219mm溜管溜至滑模上部设置的分料平台旋转料斗，溜管每间隔约30m设置一个缓冲装置。在滑模分料平台上搭设主溜槽和分溜槽支架，混凝土从溜管末端出料口通过主溜槽将混凝土输送至滑模分料平台，经固定于滑模平台架上的溜槽或溜筒均匀分到浇筑仓面，溜槽搭设坡度不小于25°，并在溜槽末端加设档板，出口距浇筑面距离大于1.5m时加挂溜筒，以防止混凝土骨料分离。溜槽按竖井45°圆心角布置，局部进行调整，竖井井圈混凝土布置9个下料点，隔墙混凝土利用溜槽悬挂溜筒入仓。

图4 混凝土入仓示意

3.3 混凝土浇筑

考虑到出线竖井混凝土入仓方式采用溜管+溜槽以及滑模滑升技术要求，选用混凝土塌落度为140mm～160mm(出机口)，对塌落度过小的混凝土应严禁下料，以保证混凝土输送不堵塞。混凝土下料前，先湿润溜槽、溜管。浇筑第一仓前，在老混凝土面上铺一层2cm～3cm厚M25水泥砂浆。混凝土下料均匀上升，高差不得超过30cm，按一定方向、次序分层、人工对称平仓，坯层厚度为30cm，须满足上层混凝土覆盖前下层不出现初凝，要求混凝土入仓下落高度不大于1.5m。先浇筑井圈混凝土、后浇筑隔墙混凝土。

采用人工平仓，根据混凝土的下料速度及时将下料点周围的混凝土铲平，防止混凝土漏出模板外，并及时根据对称下料的原则更换下料点。混凝土平仓完成后进行混凝土振捣作业，人工使用φ70、φ50插入式软轴振捣器振捣密实。振捣第一层混凝土时，振捣棒应距硬化混凝土面5cm，振捣上层混凝土时，振捣棒头应插入下层混凝土5cm～10cm，振捣器插入混凝土的间距不超过振捣器有效半径的1.5倍，振捣棒头离模板的距离不小于振捣棒有效作用半径的1/2，振捣过程中应“快插慢拔”，不得直接碰撞模板、钢筋及预埋件，保证钢筋和预埋件不产生位移，避免引起滑模模板变形和爆模，必要时辅以人工振捣密实。

纵横隔墙混凝土浇筑时，由于墙体的厚度为30cm，且隔墙上存在大小不一的门洞，混凝土的振捣易使模板产生强烈振动和位移，振捣时要快插慢拔，振捣点要均匀(间距40cm)，不得有漏点，振捣点控制在隔墙厚度的中间位置(必要时设置导向管)，门洞部位在洞口两侧同时振捣，下料高度也要大体一致，预先安排好混凝土下料点位置和振捣器操作人员就位。

3.4 抹面

竖井滑模滑升后，利用滑模下部收面平台进行人工收面，抹面前应做充分的防水措施，严禁有渗水、滴水侵蚀混凝土面，并用直尺和弧形靠尺检查表面平整度和曲率。在抹面时还应特别注意接口位置，消除错台，使其平整，并使曲面达到曲率要求。抹面时，如发现混凝土表面已初凝，而缺陷未消除，应停止抹面，待混凝土终凝后，按缺陷处理规定进行修补。

3.5 混凝土养护

混凝土浇筑完成12h后进行洒水养护。在滑模收面平台靠混凝土面设置一圈φ48钢管，钢管上每间隔30cm左右设置一个洒水孔，通水后即可对混凝土进行养护，需注意水压力不能过大防止冲刷损坏新浇筑的混凝土，在模板滑升过程中钢管随同滑模抹面平台同步上升，不养护时，切断水源即可。养护时间不少于28d。

3.6 滑模滑升速度

根据本工程的实际情况，滑模高度为1.2m。混凝土设计初凝时间为6h～8h，浇筑坯层厚度为20cm～30cm，混凝土仓面最大浇筑面积为26.98m2，单个坯层混凝土浇筑量为5.40m3～8.09m3，滑模滑升速度按10cm/h～20cm/h控制，1.2m高混凝土浇筑时间为4h～6h，混凝土运输、等待、入仓等时间按1h考虑，则仓面首层混凝土达到5h～7h的强度，满足混凝土滑升强度要求(0.2MPa～0.3MPa，经验是手指按时能成窝)以及井内钢筋、埋件安装需要。

4 施工要点

4.1 滑模滑升

4.1.1 初始滑升(适应性试验)

初次滑升(适应性试验)是滑升的重要一环，在首批入仓的混凝土分层连续浇筑至60cm～70cm高后，当混凝土强度达0.2MPa～0.4MPa时，即用手按混凝土面，能留有1mm左右的痕迹，便开始试滑升。

滑模初次滑升要缓慢进行，滑升过程中对液压装置、模板结构以及有关设施的负载条件作全面检查，发现问题及时处理，并严格按以下步骤进行：第一层浇筑3cm～5cm厚的水泥砂浆(新老混凝土面能较好的结合)，接着按30cm分层厚度浇筑完2层(总厚度达到65cm)后开始滑升5cm，同时检查脱模时间是否合适；第四层浇筑完成后模板滑升5cm；继续浇筑第五层，然后再滑升15cm～20cm；第六层浇筑后又滑升20cm～30cm，若无异常现象，便可转入正常滑升阶段。

4.1.2 正常滑升

滑模经初始滑升并检查调整后，即可正常滑升。正常滑升时应控制滑升速度为10cm/h～20cm/h，每次滑升20cm～30cm。滑升时，若脱模混凝土尚有流淌、坍塌或表面呈波纹状，说明混凝土脱模强度低，应放慢滑升速度；若脱模混凝土表面不湿润，手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂现象，则说明脱模强度高，宜加快滑升速度。

如出现油压升高且液压千斤顶顶升出现异常情况时，应立即停止提升操作，检查原因并及时进行处理。在滑升过程中，操作平台应保持水平，提升中各千斤顶的相对高差不得大于20mm且相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于10mm。正常滑升阶段的混凝土浇筑与绑扎钢筋、洞口预留、管线敷设、支撑杆连接及加固、混凝土浇筑、模板提升施工等各道工序之间应相互交替进行，紧密衔接以保证施工顺利进行。在滑升过程中，应及时清理粘结在模板上的砂浆。

4.1.3 完成滑升

当模板滑升至距终止高程约1m左右时，滑模即进入完成滑升阶段。此时应放慢滑升速度，准确找平混凝土，以保证顶部高程及位置的正确。混凝土浇筑结束后，模板继续上滑，直至混凝土与模板完全脱开为止。

4.2 滑模预防和纠偏措施

4.2.1 防止混凝土下料不均匀导致模板偏移的措施

在初次滑升前，在模板对中、调平、固定垂线后，需要对初次滑升模板的上下口进行加固处理：上口周圈用A40丝杆顶住模板进行固定；模板下口内侧焊挡块进行限位，周圈共设六个，均匀布在模板下口外侧。当准备滑升时，松开上口丝杆，即可进行滑升。

在整体滑升过程中，混凝土下料对称均匀，必须遵守入仓、平仓、振捣、滑升的顺序，每次下料高度不超过30cm，下一层振捣一层，提升一次，并保证模板内有一定厚度的混凝土，控制好混凝土的下料速度和滑模的滑升速度，一般控制模板中混凝土高度在90cm左右，即滑空高度不超过30cm。

4.2.2 防止爬杆摆动的措施

利用井身内结构钢筋或系统锚杆焊A16钢筋，钢筋一端焊接A50mm圆环套住爬杆，并沿井壁四周均匀布置，每2m一圈，当模板上升到此位置时割断，模板继续上升。另外爬杆与内层结构主筋(环向钢筋)间绑扎连接。

4.2.3 对千斤顶不同步进行限位的措施

模板在滑升过程中发生偏移最主要的原因就是由于千斤顶不同步而造成模板发生倾斜，即模板中心线与井身的中心线不重合。可采取：①每个千斤顶在安装前必须进行调试，保证行程一致；②在每个千斤顶上安装限位装置，即在井口的千斤顶上部30cm处安装限位器，安装限位器时用水准仪找平，保证模板在30cm行程中行程一致，从而使整个模板水平上升而不发生偏移。

4.2.4 千斤顶纠偏的措施

在滑升过程中，通过垂线发现模板有少量偏移(一般在±1cm以内)，利用千斤顶来纠偏。如发生向一侧偏移，关闭此侧的千斤顶，滑升另一侧，即可达到纠偏目的。在纠偏过程中，要缓慢进行，不可操之过急，以免混凝土表面出现裂缝。

在模板整个滑升过程中，由每班设置专人负责检查模板情况，做好本班观测数据记录。发现偏移，应及时进行纠正，防止累计出现大的偏移。

4.3 特殊停滑处理措施

当滑模施工出现故障及其它因素引起停滑时，应采取以下措施：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1h左右整体提升一次，每次提升20mm～30mm，如此连续进行4h以上，直至混凝土与模板不会粘结为止，并清理好模板上的混凝土、涂刷脱模剂。因特殊情况造成的停滑，混凝土终凝前不能恢复浇筑时混凝土面按施工缝进行处理。

4.4 滑模拆除

滑模浇筑完成后，利用竖井穹顶设置的天锚采用葫芦吊住滑模机架，首先拆除抹面吊架平台，而后在竖井井口支垫木方，拆除模板液压千斤顶和爬杆后，将机架下放到一定高度，拆除围圈和吊架，最后拆除机架平台，整个拆除过程是由下向上逐步拆除，边拆除边转运到指定存放处。

5 总结与体会

液压爬升滑模用于竖井混凝土施工中，可使混凝土衬砌作业达到安全、优质、高效，节省材料，减轻劳动强度的施工效果。同时竖井滑模施工是一个系统而复杂的工程，需注意以下几个方面的问题：

(1)施工前，需做好混凝土配合比、外加剂的试验工作，测定混凝土的塌落度、凝固时间，计算出浇筑强度和滑升速度，选择合理的资源配置。

(2)滑升过程中要对液压装置、模板结构以及有关设施的负载条件作全面的检查，重点检查爬杆有无弯曲情况、千斤顶和油管接头有无漏油现象、模板倾斜度是否正常等。

(3)施工过程中，滑模上尽可能少地堆放材料，严格控制不能超过设计荷载，材料堆放要对称均匀布置，以防止滑模受力不均产生倾斜。

(4)混凝土浇筑过程中，混凝土要均匀入仓且及时平仓振捣，高差不超过30cm，同时根据混凝土的入仓速度调整分层厚度。

(5)滑升过程中，每班应检查模板偏移情况，及时进行纠正，防止累计出现大的偏移。如发生较大偏移，应按渐变原则进行纠正，一次纠偏不能过大，否则会造成局部变形过大。

(6)值班班长应做好施工记录，交接班时向下一班施工人员详细介绍本班施工情况，使其准确掌握混凝土的脱模强度，确定模板的提升时间和速度。

(7)要设置备用电源，保证现场突然停电时井内施工人员的安全撤离。

相信通过大量工程不断的积累与总结，竖井滑模施工技术将进一步完善和提高。