北四斜井全断面滑模施工总结.doc
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北四斜井全断面滑模施工总结
一.概述
三峡工程永久船闸地下输水隧洞，分为南坡、北坡和中隔墩隧洞，共四级12条斜井（衬砌后为16条），针对三峡永久船闸地下输水系统三~五级斜井的特点，我部专门设计制作了斜井全断面变径滑模，并将其首次应用在由大理工程部施工的北四斜井。
使用该滑模系统，斜井直段的砼衬砌就可以一次浇筑成型，其洞身高度变化也将在滑升过程中自动完成。
因只需一次模板安装时间，相比较两次施工将会缩短钢筋绑扎、砼浇筑等不少时间，而且能减小施工难度，滑模台车及中梁均能够周转使用，比满堂脚手架及分开作两次滑模施工的方法有较多优势。
经我部反复研究及准备，北四斜井砼衬砌于2001年2月21日开始施工，于5月4日砼施工顺利结束（其中包括部分间断性停工时间）。
现就北四斜井滑模施工的情况作如下总结：
二.施工流程
斜井直段全断面滑模的工艺流程如下图所示：
锚杆（插筋）制安→基础验收→钢筋安装→轨道安装→卷扬系统安装→滑模台车安装调试→下部不规则体模板安装→溜槽搭设→砼浇筑→模板滑升→中梁提升→模板滑升→…（循环）→堵头模板安装→砼浇筑→滑模台车滑出→滑模拆除
三.仓位准备
1.锚杆制安
斜井施工的锚杆主要有三部分：
固定卷扬系统的锚杆、加固滑模轨道的插筋及固定起滑处不轨则体的拉筋锚杆。
施工时严格按照施工措施进行。
为缩短施工时间，锚杆造孔可穿插进行，只有底板插筋占用直线工期。
故北四斜井从2月18日至23日即完成了底板插筋施工，然后就可以开始钢筋安装工作。
插筋造孔时，各施工队根据需要增补架立筋及堵头模板处的拉筋锚杆，同时可根据需要在顶拱处设置一些插筋以便于钢筋绑扎。
2.钢筋绑扎
钢筋绑扎的原则是：
先绑扎完底板钢筋，再将边顶拱钢筋一次性绑完，但连系筋暂不绑扎，在砼浇筑时边滑边绑。
为防止底板钢筋绑扎偏高对轨道安装造成影响，焊架立筋时需控制好其精度，轨道安装后不允许出现高过设计线的正误差。
为便于下一步滑模安装，边顶钢筋安装时井口预留出约9m的一段，其余钢筋除连系筋外一次性绑扎完毕。
对于顶拱部分过短的钢筋必须给予加长处理，以免模板滑升时受影响，确实保证砼衬砌质量。
因该滑模系统由原来的油缸牵引改为爬升器牵引，钢筋施工过程中穿插进行了锚杆施工及轨道安装工作，并有一段间断性的停工时间，使得钢筋安装、锚杆施工及轨道安装时间从2月24日持续到3月22日，前后历时约一个月时间。
3.轨道安装
底板钢筋施工完毕并经监理初验后，即可开始轨道安装工作。
由测量队测量放线、准确定出轨道位置后，利用底板的插筋来安装中梁轨道。
轨道安装时需调校好锚杆位置，并将底板钢筋焊接连为一体，利用钢筋网承受部分外力，但需要将该部位处的钢筋与插筋焊接牢固并落在底板上，使力直接传递到底板。
安装后需保证轨道位置准确及轨道无扭曲现象。
上部延长轨道可在砼浇筑至井口附近时再安装，加固位置应尽量不影响正常施工及模板滑出。
4.模板安装
北四斜井全断面滑模从3月24日开始安装，至28日结束，但由于牵引系统中的液压爬升器属于新产品、新技术，为使滑模能够顺利实施，我部钢模厂对其进行了近两周的调试工作，至4月11日调试工作全部结束，并于4月16日具备了开仓条件。
1）卷扬系统安装：
采用钢丝绳通过天轮滑子的转向与上平洞中的8t慢速卷扬机相连，在滑模运行过程中用于中梁的提升工作。
天轮固定锚杆需进行拉拔试验后方能使用，每根拉力不小于10t，并将锚杆用10#槽钢从根部串联且焊接牢固后使用。
2）模板安装调试：
整个滑模系统总重（包含中梁）约16t，模板组安装完毕后，检查所有部件均齐全且位置准确后，即可将滑模台车滑至底部并上下试运行几次。
停滑状态时将中梁尾部锁定架锁定，并用四个5t手动葫芦将台车底模、顶模分别固定于中梁上，也可以作为备用牵引系统，同时将中梁前端用4根拉筋与底板锚杆固定，以防止意外事故而下滑。
3）爬升器安装调试：
爬升器作为模板的牵引系统，在底模、顶模各设置了两个，每个爬升器出力不小于15t，通过固定在井口的钢绞线连续向上滑升。
4）起滑处不规则块体立模：
滑模系统安装调试正常且定位后，在起滑点与下弯段衬砌砼之间的不规则块体用小钢模和木拉条拼装，木模板上面均需钉一层5mm层板，并在边墙及顶拱靠滑模区各预留一个活动窗口，以便于滑升前观察砼面的强度。
支撑系统采用Ф12的拉筋与锚杆连接内拉为主，同时还可以使用部分钢管对撑作为辅助。
为减小后期拉筋处理难度，在拉筋上面使用橡皮锥套。
5）斜井上部滑模直接滑出，不再拼模。
堵头模板可在砼浇筑过程中安装，靠近内侧的堵头模板应比结构尺寸小5~10mm，以便台车能够顺利滑出而不对砼产生扰动。
5.开仓前准备工作
1）灌浆管安装：
灌浆管采用黑铁管点焊固定于钢筋上。
砼浇筑前，灌浆管先用铁丝准确固定在钢筋上，待滑模浇筑到位提前调整好位置后再点焊固定。
黑铁管靠近模板端宜采用具有柔性的保温被进行封堵，使黑铁管的端头不直接与滑模接触。
2）溜槽搭设：
溜槽布置时，可在底板两侧顺坡向下布置两趟。
为减小砼骨料分离，溜槽搭设时分成多段，形成三~四次跌坎，使溜槽坡度适当减小并在中间加挂溜筒或直接用溜槽使骨料转向进行二次拌和，减小骨料分离。
同时为了防止砼浇筑时飞石伤人及减少骨料分离，将溜槽用彩条布覆盖而形成负压溜槽。
3）仓位设计：
为保证砼正常浇筑和各项工序的有序进行，必须加强现场管理，责任落实到人。
每班人员配置为：
抹面工4人、振捣工兼排水工5人、溜槽维护工2人、下料工1人、电工兼养护工1人、卷扬机工1人、模板运行工3人、值班队长1人、技术员1人，其他人员2人，共计21人（未包含常白班管理人员）。
四.砼浇筑及模板滑升
北四斜井至2001年4月16日具备开仓条件，4月21日凌晨1：
30开始砼浇筑，经过模板滑升→提升中梁→再滑升这样的多次循环，历时两周时间，于5月4日晚上21：
30顺利完成了整条斜井的全断面砼衬砌。
1.砼浇筑
1）不规则块体的砼浇筑
由于仓位较小，上升速度比较快，故搅拌车每次拉3~4.5m3料为宜，减水剂为ZB-ⅠA型，砼的坍落度控制在14~16cm，并由试验室进行现场塌落度控制。
为便于脱模后观测砼面以便于确定滑升时间，当不规则块体砼浇至离滑模约20cm时，需停料3小时后再进行滑模段的下料，然后按正常速度将滑模段浇筑至距离上口约30cm，等待起滑。
为保证砼成型质量，不规则体段底板及四分之一圆弧部分均采用翻模抹面的施工工艺，边顶部分则不再进行抹面。
2）滑模区砼浇筑
正常滑升后，搅拌车每次拉4.5~6m3料为宜。
滑模区砼入仓时应尽量使砼先低后高进行，使两侧边墙及底板、顶拱的砼均衡上升，每次浇筑高度以20~30cm为宜。
下料时应及时分料，严禁局部堆积过高，以防止一侧受力过大而使模板发生侧向位移。
砼浇筑过程中若仓内有渗水时应安排专人及时将水排出，以免影响砼质量及模板滑升速度。
振捣砼时应严防漏振现象的发生，模板滑升时严禁振捣砼。
模板滑升之后及时进行抹面，安排有经验的4人分区负责抹面。
滑后拉裂部位，要仔细处理，多压几遍，保证接触良好；边墙系统错台应及时按1/30坡度修整处理，同时将灌浆管找出。
距滑模底部2米以外部位开始洒水养护。
2.模板滑升
当具备滑升条件时，利用4个液压爬升器进行模板滑升，当首次滑升比较费力时，也可以借助5t手动葫芦来辅助滑升，按照多动少滑的原则进行滑升。
根据现场施工经验，滑模区砼浇筑5~6小时后即可对不规则块体拆模，8小时左右即可进行模板滑升，砼取样试验强度只能作为参考。
从北四斜井实际情况来看，因滑模区开始阶段砼浇筑速度较快，上下几层砼强度相差不大，故第一次滑升距离较大，可将底模与顶模交叉进行滑升，分多次进行直至砼表面强度合适。
每下完一车料，就进行一次模板滑升，使仓面砼均匀上升20~30cm，每段滑升距离为15~30cm，并将每次滑升间隔时间控制在80~120分钟以内，以减少因滑升距离太长而带来的偏差，同时又能使出模面能方便地抹面。
正常滑升后，每天滑升距离约2.5~3.2m。
在滑升过程中多次出现爬升器夹爪打滑的现象，此时可借助中梁上的备用5t手拉葫芦进行模板牵引，当滑升间隔时间不超过4小时时，也能轻易地进行模板滑升。
3.中梁提升
每个阶段滑模的有效行程约6米，每个循环时间约2天，共进行了5次提升。
当模板组滚轮走到中梁轨道端头时，就要进行中梁的提升工作。
提升时先把独立的顶模与底模用槽钢焊接连成整体，再调节模板锁定支架两边的丝杆，使其支撑在已浇筑的砼面上，并在锁定丝杆下面垫80cm长的槽钢，同时用2只5t手动葫芦将模板组与锚杆相连牢固。
松开中梁尾部锁定架的上、下、左、右支撑及前端固定拉筋，此时就可以利用卷扬机将中梁向上提升了。
提升到位后在顶模行走轮与中梁轨道之间将会拉开一个空隙，用合适的垫板加在顶模滚轮支座上使滚轮紧贴轨道，然后便可开始第二阶段的滑升。
4.模板滑升控制和纠偏
1）滑模采取多动少滑的原则，滑升过程中用水平管检查模板底线是否在同一水平面上，吊垂球检查滑模中心是否偏离了底板轨道中心线。
若发生上下偏移，应及时进行调整。
模板校正后，再使爬升器同步运行；另外，当使用5t手拉葫芦滑升时应同步运行，尽量减少滑模偏移值。
2）砼浇筑过程中必须保证下料均匀，两侧高差最大不得大于40cm。
当下料原因导致模板出现偏移时，可适当改变入仓顺序并借助于手动葫芦对模板进行调整。
3）当中梁提升后，必须调整滚轮支座垫板的厚度使滚轮紧贴中梁轨道面，不得留有空隙，并使中梁中心与轨道中心保持一致。
五.经济性比较
由于斜井施工干扰因素较多且危险性大，目前三联地下输水系统斜井直线段砼施工主要采用以下三种施工方法：
一是底拱采用滑模，边顶拱采用搭设满堂脚手架后拼装小钢模；二是底拱用滑模，边顶拱亦采用滑模；三是全断面滑模。
第一种方法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，施工又不安全、表面质量差、工期长；第二种方法分两次滑升，虽施工安全、表面质量好、方便施工，但工序重复、施工时间亦较长。
而且以上两种方法由于分两次施工，均需在底板预设插筋，而且还增加了一条纵向施工缝。
同时由于工期长，导致模板套数增加才能满足施工要求。
第三种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，单人工费一项就减少了许多，而且由于没有施工缝，质量得到了极大的提高。
目前已施工完毕的北四斜井砼表面光滑平整，得到了监理和业主的好评。
斜井三种施工工艺的主要经济性指标对比如下表：
表1斜井模板主要经济技术指标分析表
项目
模板形式
重量（t）
工期（d）
备注
单重
总重
分部
总体
1
底拱滑模
5
68
45
145
边顶小钢模
63
100
未包括拆模时间
2
底拱滑模
5
21
45
105
边顶滑模
16
60
3
全断面滑模
19
19
75
说明：
1、以上分析以三~五级南北坡斜井为例；
2、表中重量已包括滑模所需轨道，但未包括卷扬机、葫芦及爬升器等；
3、表中工期为参照二级斜井工期所得，除边顶小钢模
方法外已包括模板拆装时间。
六.存在的问题
由于斜井全断面变径滑模在水电施工行业属国内首创，虽然在北四斜井得到了成功应用，但还存在如下问题：
1）液压爬升器夹爪与钢绞线之间的配合不尽人意，模板滑升过程中经常出现夹爪打滑现象，出故障时改用备用的5t手拉葫芦进行牵引。
2）底模与顶模的搭接断为6mm厚钢板，虽然对其进行了削坡处理，但在施工过程中南侧出现了错台逐渐变大的现象，使得该段抹面后平整度稍差。
3）中梁提升后更换垫板较为困难。
4）西瓜皮部分拼模工程量较大，底拱使用120cm宽的弧形模板难以拆除进行抹面，建议改为30或60cm宽的模板。
5）西瓜皮段底板抹面无完善的抹面平台，施工人员难以落脚。
以上问题除第二个因存在系统错台而难以解决外，其它几个均可
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