泄水閘墩滑模施工方案設(shè)計與實施要點

文 林，隗 收

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310005)

1 概 述

某泄水閘墩位于河床主河道內(nèi)，采用平底寬頂堰型，主要起沖沙及排漂作用。閘室為“U”型結(jié)構(gòu)，每孔閘在底板中間設(shè)1條結(jié)構(gòu)縫。閘墩上游端面修圓，并在EL246.40 m處向上游懸挑4.0 m，用于支承壩頂上游側(cè)交通橋。閘頂還布置了電纜溝槽、人行交通及檢修平臺等，各類梁均簡支于閘墩支座上(見圖1)。

圖1 泄水閘閘墩平剖圖(單位：m)

結(jié)合工程施工組織設(shè)計，泄水閘分兩個階段施工，即在二枯階段進行右岸3.5孔泄水閘閘墩施工，隨后在完成圍堰加高加厚填筑后，進行河床中間8孔泄水閘施工。閘墩施工工期較短，在施工總進度計劃中，完成右岸3.5個閘墩僅有1.5個月時間，完成河床中間8個閘墩僅有2個月時間；為此，需要對資源配置和技術(shù)方案進行優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)分析，閘墩施工難點如下：

(1)閘墩墩身長寬比為9.1∶1，難以控制上下游平直度，為力求上下游混凝土對模板作用均勻荷載，澆筑時混凝土料要上下游同時均勻入倉。

(2) 閘墩門槽插筋對滑模提升影響明顯，門槽模板易漏漿。

(3)閘墩EL230.0 m以下為C35抗沖耐磨混凝土，以上為C25普通混凝土，混凝土分段初凝時間、滑升間歇等不相同。

(4)13號閘墩下游接導(dǎo)墻，EL235.0 m以下下游面為平直面，在滑升至EL235.0 m時，需?；难b模板斷面形式。

(5)三枯階段上游圍堰蓄水，基坑滲漏量加大，基坑排水任務(wù)艱巨，施工存在安全隱患。

2 滑模設(shè)計

2.1 滑模結(jié)構(gòu)

滑模施工設(shè)備主要由提升設(shè)備、模板結(jié)構(gòu)、配套設(shè)備等組成。提升設(shè)備主要有穿心式液壓千斤頂、液壓控制臺。滑升模板構(gòu)造主要有主梁、次梁、模板、圍圈、吊欄及工作平臺，構(gòu)件材質(zhì)均用型鋼焊接拼裝成型。檢測設(shè)備有水準儀、全站儀?；＝Y(jié)構(gòu)設(shè)計如下所示(見圖2～圖5)。

圖2 閘墩滑模鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖(單位：cm)

圖3 閘墩滑模鋼結(jié)構(gòu)1-1剖面圖(單位：cm)

圖4 閘墩滑模鋼結(jié)構(gòu)2-2剖面圖(單位：cm)

圖5 閘墩滑模鋼結(jié)構(gòu)3-3剖面圖(單位：cm)

2.2 結(jié)構(gòu)驗算

2.2.1 模板

設(shè)計混凝土達到滑升強度的時間為6 h，模板滑升速度為0.3 m/1.5 h，則模板高度為：

H=T×V= 6×0.2=1.2 m

式中，H為模板高度(m)；T為混凝土達到滑升強度的時間(h)；V為模板滑升速度(m/h)。

模板采用5 mm厚、1.25 m寬鋼板，高度1.25 m，模板背肋采用∠50 mm×5 mm角鋼，模板與模板連接采用螺栓連接，模板與鋼桁架間連接采用焊接方式，優(yōu)先考慮使用大模板。

2.2.2 圍圈

圍圈采用桁架方式連接以減輕混凝土側(cè)壓力，其中桁架主邊框和腹桿均采用角鋼，其型號分別為∠80 mm×8 mm和∠63 mm×6 mm；桁架高度為1 m，寬度為1.2 m。

2.2.3 提升架

(1)千斤頂數(shù)量核算

N總=N1+N2+N3+N4+N5=200+50+100+284+50=684 kN

式中，N總為總荷載(kN)；N1為操作平臺系統(tǒng)自重，模板及鋼桁架170 kN，液壓設(shè)備30 kN；N2為施工荷載，平臺鋪板及電焊機振動泵等計50 kN；N3為卸料對平臺的沖擊力，100 kN；N4為混凝土的摩阻力，按3 kN/m2計，共284 kN；N5為風(fēng)荷載，50 kN。

n=N總/P=684/50=13.68=14只

式中，P為單只千斤頂?shù)某惺芰Γ?0 kN。

根據(jù)結(jié)構(gòu)特性，提升架為26榀，采用26只千斤頂滿足要求。

(2)支撐桿允許承載能力計算

P允=(a/k) ×(99.6-0.22L) =(0.8/1.8)×(99.6-0.22*60)= 38.4 kN

式中，P允為支撐桿的允許承載力，φ48×3.5鋼管(kN)；a為工作條件系數(shù)，取0.8；k為安全系數(shù)，取1.8；L為支撐桿計算長度，取60 cm。

實際支撐管的承受力：

P實=684/26 = 26.3 kN

P允>P實，可行。

提升架高度有1.7、2.7 m兩種。千斤頂橫梁、立柱均采用20#槽鋼，其中2.7 m提升架上橫梁為桁架式結(jié)構(gòu)；為防止模板變形，桁架上弦為∠80 mm×8 mm 角鋼，下弦及腹桿為∠63 mm×6 mm角鋼。

2.2.4 掛架

采用φ18鋼筋制作掛架2 m×1 m(高×寬)，每間隔1 m布設(shè)1個上鋪木板掛架，用于出模后混凝土修飾。

2.3 工藝流程優(yōu)化

通過研究，優(yōu)化了滑模施工的工藝流程(見圖6)。

圖6 閘墩滑模施工工藝流程

3 滑模施工技術(shù)要點

3.1 滑升準備階段

在閘墩滑模施工前，組織技術(shù)交底，強調(diào)責(zé)任、統(tǒng)一指揮；強調(diào)質(zhì)量控制要點。

根據(jù)滑模架體設(shè)計圖紙，檢查加工成型后的滑模架是否滿足要求，包括千斤頂?shù)臄?shù)量及位置、模板的平整度及是否涂刷脫模劑、連接型鋼的焊接是否牢靠等。

開倉前進行模板校核、鋼筋及預(yù)埋件的檢查驗收，并以此為澆筑過程中的質(zhì)量檢查標準，嚴格按照《水工混凝土施工規(guī)范》進行質(zhì)量檢查及驗收。

3.2 滑升澆筑階段

(1)混凝土拌制。嚴格控制混凝土塌落度、和易性及級配，混凝土砂率過低、骨料粒徑不連續(xù)均容易導(dǎo)致堵管；試驗人員應(yīng)對拌制混凝土全程質(zhì)控。

(2)混凝土運輸?；Ｉ仙俣葢?yīng)控制在0.3 m/1.5 h，平均入倉混凝土料為12 m3/h，過早運輸至現(xiàn)場會導(dǎo)致混凝土塌落度嚴重丟失，影響泵送混凝土正常進行。通常情況下，在提升滑模20 min前通知拌合站拌制，當(dāng)混凝土運輸至現(xiàn)場時及時入模。

(3)混凝土澆筑?；炷翝仓弯摻钸B接同步進行，在完成一段鋼筋套筒連接后，隨即進行現(xiàn)場取樣，并檢查相應(yīng)分布筋間距。每段滑升完成后，均對主筋間距進行調(diào)整。同時，利用全站儀、水準儀每天兩次對模板進行校核，確保模板在滑升過程中出現(xiàn)偏差及時糾正。

(4)修飾及流水養(yǎng)護。混凝土出模后，及時進行抹面，局部出現(xiàn)蜂窩麻面、空洞掉塊現(xiàn)象，先鑿除松散部位后，采用原漿混凝土砂漿進行修補，以保證混凝土永久外觀質(zhì)量?；炷亮魉B(yǎng)護及時且不間斷，養(yǎng)護用水必須潔凈，否則，與混凝土終凝后，混凝土表面將不可修復(fù)。

3.3 滑升后階段

混凝土澆筑至EL246.40 m后，在混凝土初凝后及時脫開所有模板，對上層施工縫面進行處理。吊出滑模設(shè)備后，重新布置養(yǎng)護水管管路，保證養(yǎng)護時間不低于28 d。

3.4 異常情況處置

滑模施工過程中，按照要求對滑模生產(chǎn)及滑模質(zhì)量進行過程追蹤，詳細記錄滑模施工出現(xiàn)異常情況的外部條件。綜合分析可能導(dǎo)致異常情況的原因，并在后續(xù)施工過程中嚴格控制(見表1)。

針對出現(xiàn)的異常情況，結(jié)合分析的原因，采取了如下措施：

(1)掉塊現(xiàn)象。對掉塊部位進行鑿除，并用清水沖洗干凈，取同標號同性能混凝土進行修補、壓光，并保持濕水養(yǎng)護；將滑出混凝土面的模板采用人工清理，打磨光滑，經(jīng)驗收合格后方可繼續(xù)澆筑混凝土。

表1 異常情況原因分析表

(2)閘墩表面出現(xiàn)輕微錯臺。對錯臺部位采用人工打磨，保證表面光滑。同時，檢查液壓系統(tǒng)各油管管路，對不能正常工作的液壓千斤頂進行及時更換，嚴格控制滑升速度。對閘墩軸線進行復(fù)測，每天兩次，并出具校模單，提前預(yù)防因滑升系統(tǒng)控制不當(dāng)造成的軸線偏差。

(3)塌落度控制。嚴格控制混凝土拌和時機，在滑模開始提升前10 min，開始拌和混凝土，一次拌和量只限制為20 cm層厚的設(shè)計用量；不得一次拌和過量混凝土，導(dǎo)致現(xiàn)場等待時間過長。

4 方案實施效果

閘墩滑升模板施工完成后，質(zhì)量評定等級全部合格，優(yōu)良率90.9%。閘墩墩身達到了精品工程的要求，其形體優(yōu)良，圓弧頭迎水面光滑平順，門槽側(cè)面棱角分明，混凝土表面光澤亮潔，外光內(nèi)實，克服了傳統(tǒng)組合模板施工混凝土表面氣泡的缺陷。

同時，右岸3.5孔泄水閘16～18號標準閘墩、河床中間8孔泄水閘8～15號標準閘墩混凝土滑升模板施工時間均超進度計劃完成，為閘墩牛腿施工、預(yù)制梁吊裝、排架柱施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程等贏得了寶貴的工期。

5 結(jié) 語

針對泄水閘閘墩墩身自身結(jié)構(gòu)特點與工程施工難點，為了保質(zhì)保量、快速高效進行閘墩混凝土澆筑，設(shè)計了滑模結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了施工工藝，有效處置了滑模施工技術(shù)方案實施過程中的異常情況，控制了滑模混凝土施工速度，節(jié)省了施工工期，取得了明顯的社會效益與經(jīng)濟效益。