某国外水利工程地下厂房交通竖井多井滑模施工技术研究1.docx
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某国外水利工程地下厂房交通竖井多井滑模施工技术研究1
某国外水利枢纽工程
地下厂房交通竖井多井滑模施工技术研究
目录
1、
项目立项背景----------------------------------------------------------------------------------1
2、
国内外同类技术比较-----------------------------------------------------------------------3
3、
多井滑模设计和施工技术特点、难点-----------------------------------------------3
3.1
多井滑模设计和施工技术特点-----------------------------------------------------3
3.2
多井滑模设计和施工技术难点----------------------------------------------------3
4、
施工布置与滑模设计-------------------------------------------------------------------------------4
4.1
施工布置-------------------------------------------------------------------------------4
4.2
滑模设计----------------------------------------------------------------------5
5、
多井滑模整体滑升设计制作特点-----------------------------------------------8
6、
多井滑模安装方法-------------------------------------------------------------------------9
7、
多井滑模施工方法----------------------------------------------------------------9
7.1
启滑----------------------------------------------------------------------------------9
7.2
正常滑升方法-------------------------------------------------------------------------------10
7.3
停滑措施--------------------------------------------------------------------------------10
7.4
钢筋---------------------------------------------------------------------------------10
7.5
混凝土施工---------------------------------------------------------------------------------10
7.6
模体偏移的检测和调整方法------------------------------------------------------------------12
8、
与水平洞相交岔口的滑升施工方法-------------------------------------------13
9、
滑模施工预埋件埋设方法--------------------------------------------------------13
10、
滑模冬季施工方法----------------------------------------------------------------------14
11、
滑模前期准备及施工结束拆除工作-----------------------------------------14
12、
多井滑模设计和施工技术创新点------------------------------------------------15
13、
经济、社会效益-----------------------------------------------------------------------------15
14、
结论----------------------------------------------------------------------------------16
某国外水利枢纽地下厂房交通竖井多井滑模施工
技术研究报告
1.项目立项背景
某国外水利枢纽工程（TaleghanDam&HPPProjectinIran.）是我国在某国以EPC/T方式承建的以供水、防洪、灌溉为主，发电为辅的水利水电工程，该工程由大坝及其附属结构和发电厂房工程组成，工程总投资1.43亿美元。
大坝为粘土心墙堆石坝，坝高109m，填筑工程总量约1500万方。
水利枢纽工程发电厂房为地下厂房，布置在水库库区内，装机2×8900kw，地下厂房与地面副厂房、开关站通过交通竖井连接。
交通竖井设计成型断面尺寸为13×7m，井身高度为89.5m（El.1711.10~El.1800.60m）。
交通竖井在水轮机层El.1711.10m、发电机层El.1716.05m以及在El.1734.0m排水灌浆廊道层水平连接，形成通道。
交通井竖井设置有12个井孔，分为排风竖井2个、送风竖井5个、吊物孔1个、电梯井1个、楼梯井1个、电缆井1个，前室及通道井1个。
各井中最大为吊物孔，断面尺寸为4.5×4.5m，最小为右下两个送风竖井，一个断面尺寸为1.325×0.69m，另一个为0.486×0.38m。
交通竖井井壁混凝土厚度为0.8m，各井孔隔墙混凝土厚度为0.4m，井壁和隔墙均为双层配筋，混凝土标号为C25，混凝土防渗级别为W6级，混凝土浇筑总量为8000m3，钢筋总量约500t。
交通竖井设计布置比较复杂，竖井在3个不同高程上形成4个与不同井孔连通的通道，同时在井壁和隔墙中须埋设各层门框、楼梯楼板梁窝、电器通信埋管、电缆电梯埋件等大小予埋件约1500余件。
由于某国市场体制（如炸药供应不畅、爆破不及时等）和熟练劳动力严重不足等原因，导致前期工程施工滞后，工程施工工期十分紧张。
为缓解施工后期施工工期紧张的矛盾，节约劳动力，免除因为工期延误造成的罚款，必须改变原交通竖井混凝土浇筑常规模板施工的方案。
该竖井如果采用常规模板施工，由于各井尺寸不一，而其小井尺寸较小，操作非常困难，施工难度巨大，并且耗功费时费材料。
同时，由于该交通竖井布置在水库库区内，三面环水，投运后El.1780.00m高程以下全部淹没在水库水位以下，防渗要求高。
如果照原常规模板施工方案，其进度、质量和安全将不易得到保障。
我公司某项目部经过分析论证，为了保证施工工期及提高施工质量，决定对制约地下厂房施工和水库蓄水的交通竖井混凝土浇筑采用滑模施工。
交通竖井中除尺寸小于60cm右下送风竖井改为预埋钢管外，其余各孔均由滑模一次滑升施工完成。
为便于滑模施工，将各井孔二期混凝土预埋钢筋改为预埋铁板和梁窝，各井之间通行门框在滑模施工时安装完成（见图1-2）。
图1-2交通竖井滑模施工断面图
2.国内外同类技术比较
（1）国内外目前未见11个大小不同、形状各异的井孔混凝土全由液压滑模一次性整体滑升浇筑完成的文献报道。
（2）国内未见滑模施工在3个不同高程上形成4个与不同井孔连同的通道文献报道。
（3）国内未见滑模滑升过程中埋设大小预埋件约1500余件的文献报道。
（4）1999年至2000年大桥水库电站调压竖井混凝土衬砌采用滑模施工，该电站调压竖井为调压及闸门共用的三井孔（调压井，闸门井，通气孔），这在我国竖井滑模施工中结构复杂难度较高的了，其结构形式比起某交通竖井还是较为简单且施工中无横向门洞通道连接，埋设件数量也较少。
多井滑模施工目前中国国内没有资料记载，在某国国内更是前所未闻。
3.多井滑模设计和施工技术特点和难点
3.1多井滑模设计和施工技术特点
（1）12个井孔除最小井孔需要改为予埋钢管外，其余11孔井全由滑模一次性滑升浇筑完成，加上各井孔大小形状尺寸不一，多井滑模整体滑升技术对模体设计和施工是很大的挑战。
（2）由于竖井结构设计布置复杂，滑模施工要在3个不同高程上形成4个与不同井孔连通的门洞通道，与竖井连接最大门洞通道宽度大于6m，已经占竖井对接边13m长度的一半，为防止滑模滑升过相交门洞通道时周边模板一边悬空，模体承受的混凝土侧压力不平均引起变形，平台构架设计制作强度要足够，施工时要采取必要的措施。
（3）滑升过程中在井壁和隔墙中须埋设各层门框、楼梯楼板梁窝、电器通信埋管、电缆电梯埋件等大小予埋件约1500余件，这给滑模设计和滑模施工增加很大的难度，而且滑模模体设计时必须留出预埋门框的埋件位置以方便施工操作。
（4）该交通竖井设计布置在水库库区内，三面环水，El.1780.00m以下常年淹没在水中，这无疑对混凝土浇筑质量要求是很高的，必须尽量减少滑模施工时停滑次数和处理时间，减少施工缝数量，提高处理质量。
3.2多井滑模设计和施工技术难点
交通竖井多井混凝土浇筑采用滑模施工有如下技术难点：
（1）多井滑模施工要使多井水平同时提升的滑模设计制作方法目前在国内外尚无资料考证。
（2）由于井壁混凝土结构为双层钢筋布置，滑模施工要解决快速绑扎井壁钢筋的问题，而且如何消除井内快速运输安全威胁也是棘手的问题。
（3）多井孔滑模施工时如何解决隔墙钢筋绑扎，混凝土分料入仓与施工运输、人员操作的干扰矛盾问题。
（4）如何解决多井滑模施工时多井多点埋设1500多件预埋件的施工方法问题，要做到1500多件预埋件无差错。
（5）解决保证冬季零下20度左右严寒竖井滑模施工的方法问题。
（6）如何解决多井滑模施工时模体滑升位移及扭转观测方法和纠正方法问题。
4.施工布置与滑模设计
4.1施工布置
滑模施工混凝土在El.1738.00高程以下采用泵送混凝土经模体分料平台料斗入仓浇筑，在此高程以上采用由井口料斗经井壁溜管到模体的方式入仓，混凝土由现场90型混凝土拌合站生产，再由6m3/次混凝土搅拌运输车送到井口混凝土料斗，滑模施工所需钢筋、木材等材料由工地库房及加工场供应。
井口设置滑模施工吊装系统，吊装系统包括卷扬机3台（2台5t卷扬机1台3t卷扬机）、井口平台和吊装桁架以及井口混凝土料斗。
井口布置的3t卷扬机牵引材料吊蓝，其钢绳挂钩也可用于混凝土溜管更换的辅助吊具。
（1）移动平台
在井口吊装系统和井下滑模模体之间设置一移动平台，该平台由工字钢和槽钢制作，木板铺设走到板，平台设置一混凝土料斗，混凝土料斗上接混凝土溜管，下挂混凝土溜筒接分料平台料斗。
该移动平台由井口吊装系统的2台5t卷扬机牵引，可在井中慢速升降，是超前安装井壁钢筋的活动平台，滑模施工混凝土及模体所需材料都通过移动平台中转（见图4-1）。
图4-1交通竖井滑模移动平台平面布置图
（2）混凝土输送及模体滑升
在不能采用泵送混凝土入仓时采用由井口料斗入仓的方式输送混凝土。
滑模施工所需混凝土到达井口后的输送通道是经过安装在井壁的8”溜管到移动平台混凝土料斗，从移动平台混凝土料斗挂装溜筒一直挂接到模体分料平台的混凝土料斗中，模体分料平台料斗下接分支溜槽，各支分支溜槽到模体墙体及周边各点下料入仓。
滑模施工所需混凝土到达井口后经溜管、移动平台料斗、挂装溜筒、分料平台料斗、分支溜槽到仓位。
移动平台在滑模施工中一直悬挂在离滑模模体最上层分料平台的混凝土料斗上方约5m处，模体滑升时，先逐步取掉挂装溜筒，模体滑升3m后，将井壁溜管去掉一节（每节3m），然后将移动平台升高3m，再挂接溜筒，这样循环施工，滑模就可以不断的向上滑升。
（3）人员通行及材料运输
从井口到模体安装人行扶梯，为维护井壁溜管人员施工方便，人行扶梯安装在井壁溜管旁边，上下人员及维护人员都从人行扶梯通行。
滑模施工时所需钢筋、支承杆和修补材料等均由汽车运到井口，由井口安装好的吊蓝吊运到井下移动平台上，再由人工转运到模体。
4.2滑模设计
滑模设计严格按照SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》执行。
4.2.1滑模总拉力T计算
（1）滑模装置自重力480KN
（2）施工荷载200KN
（3）模板摩阻力300KN
T=
（1）+
（2）+（3）=980KN
4.2.2支承杆和千斤顶的设计计算
计算支承杆允载力P:
P=40*αEJ/[k（L0+95）2]KN
经计算P=35.8KN
计算千斤顶数量S：
S=T/（ａP）=980/（0.7*35.8）≈39（只）
ａ——使用条件系数，取值0.7
根据液压系统操作情况共布置40只千斤顶。
计算单只千斤顶额定承载能力p0：
p0=980/40≈24.5KN
根据以上计算，只要选用单只提升力为50KN液压穿心千斤顶就符合千斤顶允载能力≥2p0的要求。
结论：
模体共设置40支YCQ-7型滑模液压千斤顶（卡片式，提升力70KN），经计算40根支承杆承载总重量P>140t，滑模施工是安全的。
4.2.3滑模模体
滑模模体重48t，由平台系统、模板系统、液压千斤顶、提升架系统与辅助系统组成。
（1）平台系统
平台系统从上到下为分料平台、主平台、钢筋平台、抹面平台。
各平台用木板铺设走道板。
分料平台为超前绑扎焊接隔墙竖向钢筋、分配混凝土料的平台，模体需用的材料通过它暂存，该平台由由[10槽钢制作，在主平台桁架上固定支撑，在平台中部设置一组混凝土集中料斗，料斗上口接混凝土溜筒，出口接分支溜槽送料，
分料平台构架在竖井隔墙处设计时留有空间余量，隔墙竖向钢筋绑扎和液压穿心千斤顶支承杆安装都很方便（见图4-2）。
图4-2交通竖井滑模分料平台平面布置图
主平台布置液压系统，千斤顶维护及混凝土平仓振捣在主平台进行，焊接电焊机等机具布置在主平台上，该平台设有通往各井的通道。
主平台由[14槽钢制作，为便于运输设计分块制作，工地用螺栓连接拼装为整体结构。
各井都有各自的钢筋平台和抹面平台，钢筋平台为水平钢筋绑扎焊接平台，该平台也由[14槽钢制作，各井的钢筋平台都用螺栓与主平台悬挂连接为整体（见图4-3）。
主平台与千斤顶平面布置图钢筋平台平面布置图
图4-3交通竖井滑模主平台与钢筋平台平面布置图
各井抹面平台用拉杆挂在钢筋平台下，该平台由角钢制作，是供脱模混凝土修抹及养护使用的平台。
（2）模板系统
各井均形成各自的模板系统。
模板系统由模板、围圈组成。
模板高度为120cm，用钢板与角钢制作，根据各井形状设计有角度、弧形和平板等模板，其宽度按各井周长特点设计为每块为200~500mm左右，模板保持一定的脱模斜度，相邻模板之间用螺栓连接，模板与围圈用挂钩连接，围圈由[12.6槽钢制作，围圈与提升架用支托（角钢）相连。
（3）液压千斤顶、提升架系统
模体共设置40支YCQ-7型滑模液压穿心千斤顶，千斤顶通过液压胶管、阀等部件形成液压系统，用一台YJH-WF100C型液压泵站供油。
该型液压穿心千斤顶为双回路结构，此结构爬升力大，每次爬升行程5cm，回位也很彻底，对模体在滑升中减少倾斜和调整有很好的作用。
千斤顶与提升架用螺栓连接，与提升架一起沿井周边及中部墙体布置，间隔约1.5m左右。
提升架为“F”型提升架和“开”型提升架，“F”提升架26组，靠岩壁沿井周布置，“开”型提升架14组，沿各井隔墙布置，提升架与主平台和模板围圈用支托（角钢）及螺栓连接。
液压穿心千斤顶支承杆选用外径ø48mm，壁厚δ=3.5mm~4mm的钢管，杆接头选用δ=8mm钢管采用公母螺扣连接方式，支承杆制作长度L=3~6m，启滑时制作四种不同长度安装，安装的“F”型提升架支承杆在设计时已替代一根竖向钢筋永久埋入混凝土中，为保证支承杆的稳定性，要求施工时每根支承杆与岩壁锚杆和水平钢筋点焊为整体，增加支承杆抗弯强度和增大其允载力，“开”型提升架支承杆设在墙体中部，它虽然也埋入混凝土中但不替代钢筋，“开”型提升架支承杆竖向每隔1m左右用钢筋将支承杆和两边墙体水平钢筋焊接连接。
（4）辅助系统
模体动力（如液压系统电机、振捣器等）与照明用电均由井口电源由胶套电缆接到模体刀闸开关板上，模体滑升时，动力照明电缆随着使用长度变短收卷，模体通讯由手持话机传送，另外模体施工用风和用水均由井口预留管路供给（见图4-4）。
图4-4交通竖井多井滑模施工布置图
5．多井滑模整体滑升设计制作特点
多井滑模的设计一大技术难题就是怎样将11个小井的滑模连接成整体结构同时滑升，该滑模采用主平台带多点（多井）悬挂式钢筋平台的设计方法，使得每个小井滑模为独立单元，都有钢筋平台（水平钢筋绑扎）、液压千斤顶及提升架（根据设计确定数量）、圈梁、异型模板（根据结构设计组合模板形状）和抹面平台。
施工人员可从主平台上沿通道下到各自小井的钢筋平台和抹面平台上。
主平台为钢桁架结构，每个小井的钢筋平台也为钢桁架结构，各小井钢筋平台与主平台采用M16螺栓连接，这样各井钢筋平台与主平通过螺栓连接为整体。
抹面平台是由挂钩挂在钢筋平台上。
当操作人员启动液压泵站使主平台的所有液压千斤顶同时沿支承杆向上爬升时也带动了提升架向上爬升，提升架又带动主平台向上运动，在主平台的带动下，各井的钢筋平台和抹面平台都同时上升，在提升架的作用下各井的围圈及模板也同时向上运动滑升，这样就实现了多井滑模整体滑升。
由于主平台和各井钢筋平台设计制作有足够的强度，在施工时不会发生变形（见图5-1）。
图5-1多井滑模结构示意图
6.多井滑模安装方法
滑模模体各部件制作完毕后，分部件编号，运到井底在滑模启滑处安装，安装顺序如下：
a）在测量放线定出安装位置之后用架管、方木和板材搭设一定高度平台。
b）平台桁架安装，测量配合找正，桁架安装完毕后再安装固定上下围圈。
c）模板系统安装，先装提升架及围圈，最后挂模板，抹面平台待模体滑升到一定高度时才能挂装。
d）液压系统安装，安装液压千斤顶、液压泵站、液压管路及各主、支油路的截止阀，空载运转液压系统合格，插装支承杆。
上述设施安装完毕后，再完善井口设施，装好移动平台，使之具备施工条件。
7.多井滑模施工方法
7.1启滑
滑模启滑准备工作一定要充分，竖向钢筋要超前绑扎焊接一定距离，水平钢筋绑扎到千斤顶下卡头部位，支承杆与水平钢筋要点焊牢固，模板要清理干净，初滑前要涂上脱模剂，模板与底板基础空出部分用常规模板支护对接，局部空间用木板条和水泥袋封堵不留空隙。
以上准备工作完成后，混凝土开始入仓浇筑，在混凝土浇到60~70cm高时，预测混凝土达到脱模强度即可启动滑模。
当滑模模体底部空间超过2m时，可安装抹面平台（养护用水管也同时装上），滑模施工进入正常滑升阶段。
7.2正常滑升方法
滑模正常滑升施工要严格按照DL/T5110-2000《水电水利工程施工规范》、DL/T5144-2001《水工混凝土施工规范》和SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》执行，过门洞等滑升施工要遵照调压井滑模专项技术措施执行。
7.3停滑措施
滑模施工中因故停滑时间较长时要作停滑处理，先在同一标高将混凝土浇平，将模板提升至底边离混凝土面约10~20cm位置，清理干净模板，涂上脱模剂，将钢筋绑扎至一定高度，仓内混凝土面凿毛，清理干净，按施工缝处理。
7.4钢筋
滑模施工钢筋制作考虑运输和安装最长4~6m，水平钢筋的绑扎焊接随模体滑升在钢筋通道平台上进行。
钢筋安装除按规范要求外，在模体调整偏斜位移时，要随着偏的方向逐步调整钢筋位置，既要留出模板位移的位置，又要保证保护层尺寸。
7.5混凝土施工
滑模混凝土在不影响强度的情况下，要求有良好的和易性和较大的坍落度。
根据施工特点，滑升前在工地实验室做好不同的初凝时间的配和比（或是配好添加剂的掺量并列出掺量表）。
7.5.1滑模混凝土施工配合比
由于受现场混凝土浇筑强度的不同和施工环境变化的影响，现场试验室为保证混凝土的现场施工质量，采用不同掺量的SIKA520外加剂的施工配合比来应对不同的施工环境，现场试验室特推荐三种不同的施工配合比。
混凝土编号
强度等级
每方混凝土原材料用量（Kg/m3）
水泥
砂
小石
中石
水
外加剂
外加剂掺量（％）
A
C25
359
637
517
776
158
0
0%
B
C25
359
637
517
776
158
1.795
0.5%
C
C25
359
637
517
776
158
2.872
0.8%
7.5.2推荐滑模混凝土施工配合比的凝结时间测定
（1）凝结时间测定时的其他参数
混凝土编号
混凝土坍落度（cm）
混凝土温度（℃）
砂浆温度（℃）
试验气温（℃）
A
10.5
28
25
23
B
12.5
29
26
23
C
18
30
27.5
23
（2）凝结时间的测定
混凝土编号
测试时间
15:
00
17:
00
18:
00
19:
00
19:
30
20:
00
21:
00
A
经过时间（hour）
0
17:
00
18:
00
19:
00
19:
30
20:
00
21:
00
经过时间（Min）
0
120
180
240
270
300
360
贯入力N
0
2
6
86
90
200
620
贯入力MPa
0
0.02
0.06
0.86
0.9
2
6.2
B
测试时间
16:
30
17:
30
18:
30
19:
30
20:
30
21:
30
22:
00
经过时间（hour）
0
17:
30
18:
30
19:
30
20:
30
21:
30
22:
00
经过时间（Min）
0
60
120
180
240
270
300
贯入力N
0
0
1
5
45
255
445
贯入力MPa
0
0
0.01
0.05
0.45
2.55
4.45
C
测试时间
18:
00
20:
00
21:
00
22:
30
23:
00
0:
00
1:
00
经过时间（hour）
0
2:
00
21:
00
22:
30
23:
00
6:
00
7:
00
经过时间（Min）
0
120
180
270
300
360
420
贯入力N
0
0
2
15
35
45
185
贯入力MPa
0
0
0.02
0.15
0.35
0.45
1.85
7.5.3三种不同滑模混凝土施工配合比的测试结论
混凝土编号
测试结论
A
根据滑模施工技术规范对脱模强度的要求，贯入阻力应为0.5-3.5MPa，
由此确定正常情况下脱模时间为210—330分钟之间（3.5-5.5小时）
推荐脱模时间4-5小时（气温23。
C）。
B
根据滑模施工技术规范对脱模强度的要求，贯入阻力应为0.5-3.5MPa，
由此确定掺SIKA5200.5%情
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