三峽升船機液壓自升式模板施工技術

戴志清

（中國能源建設集團有限公司工程研究院，北京 100029）

1 前言

三峽升船機具有提升高度大、提升重量大、施工精度要求高等特點，是目前世界上規(guī)模最大和技術難度最高的升船機[1]。升船機船廂室段是升船機的重點部位，船廂室平面結構布置呈規(guī)則矩形，由墻—筒體—墻—筒體—墻組成，底板上的4個塔柱為厚度較薄的墩、墻、板結構，鋼筋和埋件較多，高達146m，混凝土結構面允許偏差不超過30mm，對模板工藝提出了更高的要求[2]，因此采用何種型式的模板成為保證塔柱高精度、高質量快速安全施工的關鍵因素。在升船機現(xiàn)有施工起吊設備及其有限的前提下，經(jīng)過對滑模、大型懸臂模板和液壓自升式模板3種模板的技術經(jīng)濟比較分析，最終采用液壓自升式模板技術方案[3]。

液壓自升式模板主要由面板系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)三大部分組成。爬升系統(tǒng)包括預埋件部分、導軌部分、液壓系統(tǒng)部分。模板的頂升通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現(xiàn)。這套系統(tǒng)具有承載能力高、適合升層高混凝土墻體澆筑、一次定位、連續(xù)上升、爬升操作簡單、多層平臺可同時上升的特點[4]。本文主要介紹了升船機船廂室段塔柱筒體混凝土液壓自升式模板的施工技術并提出對模板施工技術的改進措施。該項技術的應用有效解決了三峽升船機塔柱混凝土施工工期緊、精度要求高的難題，保證了混凝土的施工進度和質量。

2 液壓自升式模板施工特性

針對液壓自升式模板的組成部分，分別介紹模板系統(tǒng)、爬升架體系統(tǒng)和爬升系統(tǒng)的施工特性。

2.1 TOP50模板系統(tǒng)

TOP50模板系統(tǒng)由膠合板、木工字梁、水平鋼圍檁、連接件及對拉系統(tǒng)組成，是典型的鋼木結合型模板，具體結構如圖1所示。在設計上相鄰大板間隙設計尺寸為0.5mm，木膠合板面板具有吸水性，不但可防止混凝土澆筑面氣泡的產生，也可縮小板縫，從而保證混凝土外觀質量。

圖1 TOP50模板系統(tǒng)組成示意圖Fig.1 Schematic diagram of TOP50 temp late system

2.2 爬升架體系統(tǒng)

爬升架體系統(tǒng)分上架體和下架體，上架體為桁架式結構，通過鉤頭螺栓與面板橫圍檁相連，架體由上至下設3層操作平臺，可作為鋼筋綁扎、混凝土振搗、模板操作及修補等的工作平臺。下架體為三角形桁架結構形式，設兩層工作平臺，分別起操作液壓系統(tǒng)、修整混凝土面和保溫被施工工作平臺的作用。

2.3 爬升系統(tǒng)

爬升系統(tǒng)包括錨固系統(tǒng)、導軌系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)。錨固系統(tǒng)主要由埋件板、高強螺桿、爬錐、受力螺栓和埋件支座等組成。導軌是整個爬模系統(tǒng)的爬升軌道，它由16#工字鋼及一組梯檔（梯檔數(shù)量依澆筑高度而定）組焊而成，梯檔間距為225mm，供上下軛的棘爪將載荷傳遞到導軌，進而傳遞到埋件系統(tǒng)上。液壓系統(tǒng)由液壓動力柜RL、環(huán)向油管及十安分配器組成。液壓動力柜RL由液壓泵、油缸、上換向盒、下?lián)Q向盒4部分組成。液壓泵和油缸對布置在爬模掛靴上的千斤頂提供升降動力。

3 液壓自升式模板施工技術

三峽升船機液壓自升式模板的施工主要包括面板拼裝、模板安裝、模板驗收、模板退模、模板爬升、模板保護等。本文主要介紹面板拼裝、模板安裝、模板爬升的施工方法。

3.1 面板拼裝

面板使用從芬蘭進口的多層熱壓表面覆膜膠合板，為了減少面板拼縫，采用專門訂制的與模板升程相匹配的大尺寸面板。面板拼裝在專設的拼裝廠進行。拼裝區(qū)設預拼裝區(qū)及拼裝平臺，預拼裝區(qū)采用混凝土硬化地平，主要用于爬模結構的拼裝；拼裝平臺采用方木，厚木板（厚度不小于50mm）在混凝土硬化的地平上搭設。拼裝平臺必須牢固且水平，表面不平度不超過1mm。拼裝平臺專用于面板的定位拼裝，面板拼裝順序為：放置水平鋼圍檁→木工字梁→芬蘭板→自攻螺釘固定。面板拼裝采用卷尺通過勾股定理計算來檢測面板拼裝的精度。由于模板面板采用芬蘭板，芬蘭板可多次周轉使用，所以需在每個環(huán)節(jié)加強對面板的保護。

3.2 模板安裝

1）錐體埋設。液壓自升式模板錨錐埋設固定后將蛇形筋旋入定位錐內，旋入的尺寸以蛇形筋標識為準。當液壓自升式模板掛錐位于凹槽或凹槽附近時，先期將掛錐周邊的凹槽采用混凝土澆滿，待液壓自升式模板脫離該掛錐后，由人工鑿除掛錐周邊混凝土形成凹槽。當液壓自升式模板掛錐位于樓板梁預留洞時，利用洞內塔柱墻體鋼筋網(wǎng)加焊鋼板的形式固定加長B7螺栓及爬模掛靴。當液壓自升式模板掛錐位于結構門洞內時，采取在門洞側墻預埋多卡錨錐，后期采用型鋼支撐的方式固定加長B7螺栓及爬模掛靴。

2）掛靴安裝。固定懸掛靴的部件為通用爬升錐和B7高強螺栓，預埋錐體按照設計圖紙埋設準確。

3）爬升架體安裝。模板的安裝工作均在平臺上進行，爬升架體共有5層平臺，從上到下分別為+1、+2、0、-1、-2平臺。首先安裝0平臺，將0平臺主支撐體系掛在已安裝固定好的懸掛靴上，插入安全銷鎖緊。然后將+1、+2平臺依次安裝在0平臺之上，依次將-1、-2平臺懸掛在0平臺鋼構件上。爬升架體各平臺分布如圖2所示。

圖2 爬升架體分布圖Fig.2 Distribution chartof climb frame body

4）面板系統(tǒng)安裝。用起吊設備吊裝面板，用勾頭螺栓將其與+1、+2平臺的橫貫鋼梁相連。

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5）對拉桿安裝。待爬升架體、面板等安裝到位后，再通過對拉桿定位固定面板。安裝對拉桿時先安裝聚氯乙烯（PVC）套管，并且伸出模板5～10 cm，然后再將高強螺桿穿過PVC套管通過螺栓固定。高強螺桿必須與模板面各向垂直，且不與任何鋼筋、埋件干涉。將高強螺桿均勻壓于兩工字木梁間，且不能采用普通鋼筋替代高強螺桿。

6）液壓自升式模板定位、調整及固定。通過測量儀器檢測模板上口寬度是否達到設計要求，定位調整檢查項目和標準。定位調整過程中遇有混凝土上口定位面與已安裝鋼筋、埋件干涉時，先對混凝土定位面、鋼筋、埋件進行處理，消除干涉因素后方可進行調整、固定。

3.3 模板爬升

1）導軌爬升。首先將上部提升裝置控制手柄向上推動至“Profile”!位置，使導軌與上部提升裝置咬合固定就位，千斤頂驅動下部提升裝置向下運動，直至下部提升裝置嵌入導軌方形槽內；然后將下部提升裝置控制手柄向下推動至“Profile”!位置，使下部提升裝置和導軌咬合固定就位，千斤頂驅動下部提升裝置向上運動直至上部提升裝置再次自動與導軌咬合固定就位，依次往返實現(xiàn)導軌頂升。導軌爬升示意圖如圖3所示。

圖3 導軌爬升示意圖Fig.3 Schem atic diagram of guide rail to climb

2）爬升平臺。首先將下部提升裝置控制手柄向上推動至“Platform”!位置，使下部提升裝置與導軌咬合固定，千斤頂頂升上部拉升裝置向上運動帶動整個爬架系統(tǒng)向上運動，直至上部提升裝置與導軌再次自動咬合并固定就位；然后將上部提升裝置控制手柄向下推動至“Platform”!位置，使上部提升裝置將整個爬架系統(tǒng)固定在導軌上，千斤頂驅動下部提升裝置向上收縮，直至下部提升裝置與導軌自動咬合固定，依次往返從而實現(xiàn)平臺頂升。操作平臺爬升示意圖如圖4所示。

圖4 操作平臺爬升示意圖Fig.4 Schematic diagram of operation p latform to climb

4 液壓自升式模板改進措施

1）模板爬升架加密。模板單塊長度大，使得模板橫向剛度差，爬升架布置間距過大，造成中心線偏差及截面偏差較大。通過提高模板橫向剛度，減小爬升架間距即加密定位錐，以增加模板爬升架懸臂外伸端的精度控制。特別是拐角部位調整爬升架，盡可能在縱橫向墻交叉處布置爬升架。

2）控制收倉面上口平整度。為確保爬模合模時其底腳模板緊貼混凝土面，減少漏漿，采取在混凝土澆筑完畢模板脫模后，對混凝土收倉面進行拉線檢查平整度，對于不平整部分進行打磨處理，實現(xiàn)混凝土面平順過渡。

3）模板上口精度控制及內拉桿的配置。自升式爬模設置3道對拉桿，對拉桿采用統(tǒng)一配套的高強螺桿，第一道對拉桿距底部混凝土模板底口40 cm，第一道與第二道間距為1.2m，第三道對拉桿距模板上口75 cm。為了加強模板上口精度控制，在升船機爬升模板上口設置可調節(jié)的、標準長（1.0m）鋼制對撐（見圖5），該鋼制對撐具有雙向限位功能，即可防止向外跑模又可防止向內收縮，以此滿足模板上口精度要求。

圖5 雙向限位調節(jié)鋼對撐Fig.5 Two-way lim itadjustment relative steelbrace

圖6 轉角部位模板加固布置（單位：mm）Fig.6 Temp late reinforcementarrangement in corner parts（unit：mm）

5）爬模的保護改進。為了保護芬蘭板上口邊緣，在芬蘭板上口邊緣采用2 cm厚的木板遮蓋或采用角鋼將芬蘭板上口邊緣包裹；對于面板切割邊緣和對拉桿孔周邊采用丙烯酸漆或防水油漆封邊兩次，并且拉桿孔、面板邊緣在每倉混凝土施工完畢后重新涂刷防水漆。對周邊磨損的孔先打磨平整，再封邊兩次，面板破壞處及時采用含樹脂成分的原子灰抹平，以保護芬蘭板發(fā)脹。

為了減小模板吊裝變形，在模板吊裝運輸時采用制作的專用平臺托架，同時為了避免鋼絲繩磨損爬架防腐漆和損壞芬蘭板邊緣，起吊時采用纖維軟體吊帶進行掛裝。

5 液壓自升式模板過板梁及牛腿處結構措施

自升式爬模適用于圓筒狀墻體、橋墩和豎井等墻體光滑無凹凸結構混凝土。但是升船機塔柱筒體內含有各種用途的板、梁和牛腿等結構，并且塔柱內還設置各種凹槽結構。因此，為了確保自升式爬模連續(xù)使用，必須優(yōu)化特殊結構（即將筒體內的板、梁及牛腿結構采取預留凹槽的形式）以滿足爬模施工條件。以高程84.50m條帶牛腿及84.00m高程平臺板梁為例說明預留凹槽及鋼筋施工。

5.1 預留凹槽設計

1）板、梁預留方式。樓板預留槽深20 cm，樓板梁伸入墻體的范圍全部預留，后期與樓板梁一起澆筑，并且為了保證后期混凝土澆筑密實，墻體預留槽頂部預留1∶2的坡度。

2）條帶牛腿、獨立牛腿預留方式。牛腿預留槽深20 cm，并且為了保證質量，預留槽向牛腿以下10 cm，預留槽頂部預留1∶2的坡度。

5.2 模板布置

1）塔柱模板。由于條帶牛腿、板梁等結構全部采取預留方式，塔柱自爬升模板可連續(xù)爬升。

2）預留凹槽模板施工。樓板和條帶牛腿預留凹槽采用免拆金屬模板網(wǎng)制成，金屬網(wǎng)自身剛度較小，采用木條作為支撐骨架，并在凹槽空檔內填充保溫被，以避免凹槽被混凝土漿填充。樓板梁穿墻孔洞以及梁底獨立牛腿凹槽均采用木板隔縫形成孔洞、凹槽。后期拆除預留孔洞或凹槽內的保溫被、木條以及木板，并對孔洞周邊、局部凹槽進行人工鑿毛。

5.3 鋼筋處理

樓板、樓板梁水平鋼筋采用直螺紋套筒形式預留，且不錯接頭，預留的鋼筋帶直螺紋套筒，后期使用直鋼筋將樓板鋼筋接長恢復。牛腿主筋采用正反絲直螺紋套筒連接，其中套筒后期施工，先期預埋的鋼筋車直螺紋正絲，后期使用帶反絲的拐子鋼筋將牛腿預埋鋼筋接長，為便于直螺紋接頭施工，將牛腿三面環(huán)鋼筋改為兩根拐子筋，兩根拐子筋之間采用不錯接頭搭接焊連接；牛腿拉筋彎折在預留凹槽內，后期恢復。墻體豎向鋼筋可從免拆金屬網(wǎng)穿過。預留凹槽及鋼筋施工示意圖如圖7所示。

5.4 凹槽、門洞與爬模掛錐干擾處理

當爬模掛錐位于凹槽或凹槽附近時，先將掛錐周邊的凹槽采用混凝土澆滿，待爬模脫離該掛錐后，由人工鑿除掛錐周邊混凝土形成凹槽。

當爬模掛錐位于板梁臨時預留洞時，利用洞內塔柱墻體鋼筋網(wǎng)加焊鋼板的形式固定加長B7螺栓及爬模掛靴。

圖7 預留凹槽及鋼筋施工示意圖（單位：mm）Fig.7 Schematic diagram of reserve groovesand the construction of steelbar（unit：mm）

當爬模掛錐位于結構門洞內時，在門洞側墻預埋多卡錨錐，后期采用型鋼支撐的方式固定加長B7螺栓及爬模掛靴。

6 結語

液壓自升式模板應用于水工混凝土施工在國內外尚屬首次，與傳統(tǒng)施工方法相比，它具有方便施工、提高工效、節(jié)約成本、保證工程質量和施工安全的特點。經(jīng)過施工過程中對液壓自升式模板不斷完善、改進液壓自升式模板施工技術，使得塔柱筒體混凝土精度逐漸提高，最終滿足設計要求。截至目前，升船機塔柱筒體混凝土已全部施工完成，液壓自升式模板共周轉使用41次，實踐證明該項技術在三峽升船機的引進、消化、吸收是成功的，同時通過改進液壓自升式模板的功能，加強模板部分承載結構，完善輔助配套設施等有效保證了三峽升船機施工進度目標，并且整個施工過程安全平穩(wěn)，混凝土體型偏差均控制在設計允許范圍以內，混凝土表面光滑，整個施工期間未出現(xiàn)安全、質量事故，安全、質量、進度均創(chuàng)一流施工水平，得到了業(yè)界的廣泛好評。

[1] 孫精石，周興華，趙德志，等.關于升船機的調查研究[J].水道港口，2001，22（3）：141-145.

[2] 朱 虹，鄧潤興.三峽升船機總體布置設計[J].人民長江，2009，40（27）：48-50.

[3] 梁仁強，李 鋒.三峽升船機施工技術研究與實踐[J].人民長江，2011，42（16）：51-55.

[4] 張良杰.高層建筑液壓爬升模板[C]//施工企業(yè)模板與腳手架應用技術交流會論文集，2007.