三峡工程永久船闸地下输水系统模板工程简介.doc
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三峡工程永久船闸地下输水系统
模板工程简介
钱兴喜
（三联总公司湖北宜昌三峡〕
【摘要】三峡工程永久船闸地下输水系统体形结构复杂，洞长、井多，质量要求高，砼施工方法各异，致使模板种类多、数量大，可谓地下洞室之“模板展览馆”。
【关键词】永久船闸地下隧洞砼施工模板简介
1概述
三峡工程永久船闸地下输水系统体形结构复杂，洞长多变、井多且高、洞井相贯，分成南、中、北三条线，主要由36条竖井、12条渐变斜井、6级18段平洞及72个渐变段等组成。
隧洞总长5.5km，竖井衬砌总高2.578km，混凝土总量约50万方，钢筋约5万吨。
由于钢筋粗而密集、混凝土表面质量要求高，加之交通不便、地面干扰大，致使砼施工困难重重；同时由于井多、洞长，体形变化复杂，工期紧、任务重，各部位交叉作业、立体施工，施工方法各异，所以导致模板形式多样、数量大。
附表1三峡工程永久船闸地下输水系统模板资源配置表
序号
模板型式
单位
数量
使用部位
备注
1
竖井模板
自升式爬模
套
10
阀门井
1、表中套数皆以南北坡断面计；
2、当用于中隔墩时需两套同时使用。
2
滑框翻模
套
1
阀门井
3
滑模
套
4
下游检修井
4
悬臂模
套
6
工作阀门井
5
筒子模
套
20
检修井/水泵井
6
斜井模板
底拱滑模
套
4
斜井底拱
7
边顶拱滑模
套
4
斜井边顶
8
边顶小钢模
套
2
斜井边顶
9
全断面变径滑模
套
1
斜井全断面
10
平洞模板
边顶钢模台车
套
12
平洞边顶
11
底拱翻模台车
套
7
平洞底拱
12
底拱小翻模
套
8
平洞底拱
13
升坎段翻模
套
3
升坎段底拱
合计
套
82
模板从使用部位来划分，可分为竖井、斜井和平洞模板三种类型；模板从结构形式来分，又可分为滑模、爬模、筒子模、悬臂模、翻模、组合模及台车等。
据统计，三联总公司在永久船闸地下输水系统工程中除闸室段、渐变段、弯段、分流口等采用长规普通小钢模及木模外，共投入了约13个种类的专用模板，模板总数达约80多台套。
模板种类及套数配置见附表1。
永久船闸地下输水系统模板类型之多，数量之大，在国内水电工程地下洞室施工中尚无先例，可谓地下洞室之“模板展览馆”。
2竖井模板
永久船闸地下输水系统共有竖井36条，呈南中北三条线、六级分布，其中阀门井18条，下游检修井18条。
阀门井衬砌后又分为工作阀门井、上游检修井及水泵井，中隔墩衬砌后井的数量为南北坡的2倍，模板数量亦是南北坡之和。
竖井最高91.65m，最低54.55m，除一、六级大部分竖井为半埋藏式外，其余竖井皆为全埋藏式，竖井衬砌总高达2547m。
竖井砼施工由于井多，各部位施工条件不同，施工方法各异，致使模板配置数量大，周转复杂。
竖井模板主要采用爬模、滑框翻模、滑模、悬臂模及筒子模。
2.1竖井模板技术特性
（1）爬模爬模主要由模板、井架、工作平台、支腿及液压千斤顶组成。
模板每次浇高3.3m，油缸行程1.65m，分两次爬升到位。
工作阀门井、水泵井及上游检修井均可单独进行脱立模及爬升。
爬模是竖井模板中投入套数最多，使用最为成熟的类型。
（2）、滑框翻模及滑模滑框翻模主要由模板、围圈、提升柱、工作平台、爬杆及液压千斤顶组成。
模板由6层组成，每层高30cm。
千斤顶为GYD-35及QYD-60型，爬杆为φ25圆钢或φ48×3.5钢。
工作阀门井、水泵井及上游检修井同时往上滑升，模板经人工从下往上逐层进行翻装。
滑模除模板与围圈及提升架连为一体同步滑升外，其余与滑框翻模相同。
（3）、悬臂模板悬臂模板主要由面板、围楞、立柱、平台、调节丝杆、悬挂螺栓及预埋锚锥组成。
每块悬臂模板宽慰2~3m，模板每次浇高3.3m，悬臂模板主要用于工作阀门井内模及竖井外伸段的外模，模板提升用吊车或行车。
（4）、筒子模筒子模主要由模板、平台、撑杆、支腿及预埋螺栓组成。
模板每次浇高3.3m，模板用吊车等进行整体提升。
筒子模主要用于水泵井、上游检修井及下游检修井。
2.2竖井模板使用性能情况
从几种竖井模板使用情况来看，滑框翻模及滑模由于连续滑升，不需脱立模及缝面处理，工序少，速度快；但钢筋堆放、绑扎困难，模板易跑偏，需随时纠偏，投入人力多。
悬臂模板及筒子模由于重量轻，造价低,钢筋好绑扎，体形较易保证；但调校模板较困难，钢筋无地方堆放，分层浇筑，脱立模需外力提升及缝面处理，工序多，配件易损失，投入人力较多。
自升爬模由于液压自行爬升，钢筋易堆放、好绑扎，速度较快，体形易保证，砼表面质量好，投入人力少；但分层浇筑，需缝面处理，工序多。
综合比较几种竖井模板在使用中的性能指标，自升式爬模最适宜于竖井施工，滑模次之。
附表2为竖井几种模板使用性能指标对比表。
附表2阀门井模板使用性能对比表
序号
模板类型
重量
（t/套）
劳力组合
（人/班）
月浇高度
（m）
备注
1
滑框翻模
50
40～45
25
1、表中模板单位以南北坡阀门井计；
2、滑模及悬臂模未计爬杆及锚筋重量。
2
悬臂模及筒模
35
30～35
9.9
3
自升式爬模
36
25～30
19.6
3斜井模板
永久船闸地下输水系统共有斜井4级12条（衬砌后为16条，中隔墩一分为二）。
除二级斜井长21.9m，底板倾角54.5°、顶拱倾角57.6°，高度由5.5m渐变至6.7m外；三~五级斜井均为长35.2m，底板倾角56.9°、顶拱倾角57.5°，高度由5m渐变至5.4m；二~五级斜井顶拱半径均为R2.5m，底板与边墙均为半径R0.5m的圆弧过渡。
斜井混凝土施工除北4、北5采用全断面变径滑模全断面一次浇筑外，其余皆分为底拱及边顶拱二次浇筑。
二次浇筑施工模板底拱均采用滑模，边顶拱除2级斜井采用边顶小钢模外，其余3~5级斜井均采用边顶拱滑模。
3.1斜井模板技术特性
（1）、底拱滑模底拱滑模主要由模板、支架、平台、轨道及牵引系统等组成。
模板长1.5m，宽5m；轨道用φ114×5钢管，安装于底拱边墙钢筋上；滑模牵引用2只5t手拉葫卢。
（2）、边顶小钢模主要由满堂脚手架、小钢模、托撑及扣件等组成。
脚手架用φ48钢管，顶拱弧形模板宽30cm、长196cm、圆弧半径R250cm，边墙模板用标准小钢模；脱立模均由人工进行。
（3）、边顶滑模边顶滑模主要由模板、台车架、轨道及牵引系统等组成。
模板长1.5m，宽5m，轨道为P24，固定于底拱砼面支座上，轨道平行于顶拱母线；滑模下放及钢筋运输、绑扎用1台8t卷扬机牵引，滑升时用2只10t手拉葫卢牵引。
（4）、全断面变径滑模全断面变径滑模主要由边顶模、底拱模、中梁、行走轮、液压爬升器、牵引系统及轨道装置等组成。
模板长1.2m，中梁长14.7m，每次有效行程6m。
边顶模及底拱模各用2只钢绞线液压爬升器牵引，爬升器牵引力每只为15t，钢绞线为φ15.24mm，中梁用1台8t慢速卷扬机牵引。
轨道用［12槽钢，前轮轨道固定于底板钢筋上，后轮轨道置于底拱砼面上。
3.2斜井模板使用性能情况
边顶小钢模由于整条斜井边顶搭设满堂脚手架并拼装小钢模，既费工、费时、成本高，施工困难又不安全、表面质量差、工期长。
边顶滑模利于钢筋运输及绑扎，操作简单，施工安全、表面质量好、施工速度较快。
以上两种方法由于分两次施工，工序重复，增加对纵向施工缝面的处理。
斜井全断面滑模由于滑升过程中自动完成收分，使底拱和边顶拱一次浇筑成形，大大减少了工序、缩短了工期，而且由于没有施工缝，质量得到了极大的提高，但斜井全断面滑模不宜于钢筋运输及绑扎，操作较复杂、运行要求较高。
附表3为斜井模板使用性能指标对比表。
附表3斜井模板使用性能对比表：
序号
模板形式
重量（t）
工期（d）
速度
（m/d）
备注
单重
总重
分部
总体
1
底拱用滑模
5
68
40
140
4
1、本表以南北坡斜井为例；
2、表中重量已包括轨道及支座；
3、除边顶小钢模外，其余已包括拆模时间。
边顶用小钢模
63
100
2
底拱用滑模
5
21
40
90
4
边顶用滑模
16
50
3.9
3
全断面滑模
23
23
65
3.5
4平洞模板
三峡永久船闸地下输水系统平洞呈南中北三条线布置，被分流口、斜井及竖井等分成6级18段，平洞总长5140m。
平洞体形除进出口段为平顶结构、宽为6m外，其余平洞均为宽5m、顶拱R2.5m的圆弧，底板与边墙均为R0.5m的圆弧过渡，平洞一、六级高6.7m，二~五级高5.4m。
平洞混凝土施工分为底拱和边顶拱二次浇筑，底拱模板采用翻模，边顶拱模板采用钢模台车。
由于南北坡衬砌厚度较薄，为减少砼裂纹，浇筑分块长8m，中隔墩浇筑分块长12m。
4.1平洞模板技术特性
（1）、底拱小翻模底拱小翻模主要由模板、背肋及拉筋等组成；模板单块宽1.2m，背肋用φ28钢筋或φ48钢管，拉筋用M12尼龙锥套连接。
底板中部直段靠刮板及人工抹面找平、压光。
当混凝土浇筑初凝达到一定强度后，人工把小钢模按顺序逐块翻起、拆除，对砼表面进行抹面、压光，消除砼表面水汽泡和麻面。
（2）、底拱翻模台车底拱翻模台车主要由模板、台车架、撑杆、行走轮及轨道等组成。
模板单块宽2m，高90cm，底板中部直段靠拖板及人工抹面找平、压光。
当砼初凝达到一定强度时，根据浇筑顺序，用丝杆把模板逐块翻起，进行人工抹面，消除水汽泡。
台车移位时用手拉葫卢牵引，前轮在底板钢筋上行走，后轮在成型砼面行走，行走轮下垫［12。
（3）、钢模台车钢模台车主要由模板、台车架、行走轮、撑杆、液压系统及轨道等组成。
模板宽5m，高5.4~6.7m，模板脱立模皆用液压操作。
台车每节长4m，轨距宽2.5m，轨道为P24，固定于底拱砼枕木上，台车行走用2只10t手拉葫卢进行牵引。
4.2平洞模板使用性能情况
底拱砼施工的关键主要是如何解决底拱砼表面水汽泡和平整度。
底拱翻模台车整体移位，脱立模较快，但由于重量重，拆装及操作调整较困难，不易掌握翻模时间，且因隧洞短而多变，不利于弯段施工，也不利于与边顶拱台车的同步作业。
底拱小翻模虽然脱立模全靠人工，但由于重量轻，结构轻巧，拆装方便，易于掌握翻模时间，且利于弯道施工，也便于与边顶拱台车的同步作业。
边顶钢模台车由于分为4m一节，利于弯道施工、拆除及转移，只要浇筑时处理好与成型砼面的搭接，就能较好地防止漏浆和错台。
附表4为平洞模板使用性能指标对比表。
附表4平洞模板使用性能对比表
序
号
模板形式
长度
（m）
重量
（t）
工期
（d/块）
备注
1
底拱翻模台车
8
10
5
本表以南北坡平洞施工为例。
2
底拱小翻模
8
1
5
3
钢模台车
8
40
7
5结语
三峡永久船闸地下输水系统混凝土施工从1998年10月底开始，经过了近三年的时间，克服了交通不便、地面施工干扰等许多不利因素，战胜了多次洪灾，攻克了许多技术难关，取得了混凝土施工的好成绩，创造了多项国内地下砼施工的新纪录。
随着混凝土施工的不断进行，模板工程亦成功地闯过了竖井关、斜井关和平洞关。
在永久船闸地下输水系统砼施工中，不仅汇集了多种传统的模板类型，更为可喜的是又为模板家族增添了像斜井全断面变径滑模、边顶滑模，竖井自升式爬模及平洞翻模等新成员。
相信这些新型模板在未来同类施工中，将继续为砼施工的优质高效、多快好省地施工创造条件。
钱兴喜：
三联总公司副总工程师，高级工程师，来自水电十四局。
6
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