苗尾水电站冲沙兼放空洞闸门井滑框翻模施工技术研究

燕如生　李汉涛

摘 要：水电工程深井高塔闸门井因体型复杂、插筋多等因素的影响，滑模施工受到限制，而传统的组合钢模3m分层浇筑施工，耗时长、工效低，施工速度慢、成本大，施工进度难以满足工期要求，而且施工质量、安全皆不能得到有效的保证。本文针对深井高塔水工闸门井施工难题提供了一种新型滑框翻模施工技术，为今后类似工程的施工具有重要的参考价值。

关键词：闸门井；滑框翻模；技术研究

1.工程概况

苗尾水电站冲沙兼放空洞闸门井从冲沙兼放空洞底部EL.1332.5m至塔顶EL.1414.8m总高度为82.3m，闸门井内从上游至下游依次布置有检修闸门门槽、事故闸门门槽及通气孔，检修闸门及事故闸门门槽两侧沿竖向均布置有二期混凝土插筋。闸门井EL.1369.5m以下为地下竖井结构，EL.1369.5m以上为大体积混凝土塔体结构，竖井开挖断面为13.8m×12.7m（矩形断面），属于典型的深井高塔水工闸门井结构。

为满足电站防洪度汛要求，2014年5月31日前冲沙兼放空洞闸门井混凝土必须从EL.1348m浇筑至EL.1386m，按工期安排40天内需完成38m混凝土浇筑，如果采用传统的组合钢模板3m分层浇筑施工，耗时长、工效低，施工速度慢、成本大，施工进度无法满足工期要求，而且施工质量、安全皆不能得到有效的保证。同时该闸门井门槽体型结构复杂、门槽外露插筋埋件多、塔体施工面积大、下部竖井（可连续浇筑）与上部塔体（需分层浇筑）整体施工差异大、工程质量要求高，采用常规滑模施工也无法满足施工要求。技术人员经过认真研究和方案比较，决定闸门井EL.1348.0m～EL.1369.5m竖井段混凝土采用滑框翻模连续施工技术，施工段长度为21.5m。

2.滑框翻模技术原理

滑框翻模施工技术是在常规滑模施工技术基础上优化研究的一种新型施工技术，首先根据闸门井结构特征（体型结构复杂、外露埋件多、施工面积大、下部竖井与上部塔体施工差异大）进行滑框翻模框架系统、模板系统、分料系统及提升系统设计，再由加工厂按设计加工制作，最后在施工现场组装调试完成后投入运行。

闸门井滑框翻模施工过程中，模板框架系统在液压千斤顶及仓内预埋爬杆的作用下向上滑升，滑升过程中模板与混凝土之间不产生滑动，而是模板与滑杆之间相对滑动，即只滑框不滑模。当滑杆随围圈滑升时，模板附着于新浇筑的混凝土表面而留在原位，待底层混凝土达到脱模强度后，滑杆向上滑升一层模板高度，人工拆除底层模板，模板清理后翻转至顶层使用，依此进行循环操作即可达到混凝土连续浇筑的目的。

3.滑框翻模施工技术

3.1 滑框翻模系统设计

滑框翻模系统根据闸门井结构特征按模块化分系统设计，由框架系统、模板系统、分料系统及提升系统组成。

（1）框架系统

滑框翻模框架系统自上而下由分料平台、主平台、提升架、围圈、滑杆、辅助平台、悬吊平台组成。

分料平台布置在主平台上，主要用于分料系统的布置及钢筋等施工材料的临时堆放；主平台是结构体系的核心，作为液压千斤顶的承力点，是承载其他各部分机构、构件的受力载体，也是施工时主要操作平台，可绑扎钢筋、混凝土入仓振捣，同时也是液压千斤顶及液压泵站集中操作的工作平台，平台由梁、 三角斜杆及铺板等主要构件组成；提升架顶面与主操作平台梁底连接，侧面与各层围圈连接，用于提升主平台以下框架部分；围圈主要用来将提升架连成整体形成框架结构，同时固定滑杆，是闸门井浇筑体型的有力保证；滑杆作为框架系统与模板间的相对滑升结构，竖向布置，与围圈间采用连接杆连接，可随围圈滑升，滑杆与模板间不连接，只作承压接触，相当于模板的支承系统，抵抗混凝土的侧压力，同时约束模板位移；辅助平台设置在提升架底部，主要作为立模、翻模施工平台；悬吊平台悬挂在框架底部，主要用于拆模、混凝土修整平台。

（2）模板系统

模板用于提供混凝土浇筑时的体形样模，模板与滑杆之间为承压接触，不作固定连接，考虑模板拆装及翻模方便，模板均按小型组合钢模板设计，竖向分层，水平分块，横向布置，每块横向长度均不超过150cm，模板间采用U型卡连接，同时在门槽插筋埋设位置设置模板拼缝，拼缝两侧模板采用半孔设计，拼缝后形成插筋孔用于门槽插筋布置。本套滑框翻模分为三个井筒，即检修门槽井、事故门槽井和通气孔，模板也分别配置，检修井和事故井门槽插筋间距为50cm，为与插筋间距相匹配，模板按30cm和20cm两种高度配置，各有4层模板，安装使用时两种模板交替搭配，总高200cm；通气孔模板高度为30cm，共6层，总高1800mm。

（3）分料系统

分料系统是混凝土受料、入仓的浇筑系统，由集料仓、旋转料斗、分料盘、溜槽（八个）组成，八个溜槽沿井内八个方向布置，分料系统布置在分料平台上。分料系统的设计使混凝土能够在井内四周对称均匀下料，同时保证了混凝土连续入仓浇筑。

（4）提升系统

提升系统作为滑框翻模向上滑升的动力系统，主要由液压驱动设备、液压控制系统、爬杆及限位调平系统组成，液压驱动系统选用QYD-60液压千斤顶（38台）；液压控制系统由液压泵站、油管、截止阀、分油器等组成，爬杆为φ48×3.5mm无缝钢管；限位调平系统由自动停压器及限位器组成，自动停压器为一种筒型套，安装在千斤顶缸盖上，限位器采用十字扣件，布置在各爬杆同一标高处，液压千斤顶爬升至限位器后能停止爬升，从而起到自动调平的作用。

3.2 滑框翻模施工

（1）滑框翻模施工工艺流程

滑框翻模施工工艺流程詳见图1。

图1 滑框翻模施工工艺流程图

（2）滑框翻模施工工艺

滑框翻模安装

滑框翻模系统制作完成并进场后，先在闸门井塔前平台地面上进行框架系统整体拼装，框架拼装完成并进行体型校核后由M900塔机整体吊装至竖井内，整体框架以主平台大梁临时支撑在井内EL.1348m已浇混凝土面上，根据井内混凝土设计结构边线对框架位置进行校核调整，然后以框架系统为骨架及操作平台，进行井内模板系统、分料系统及提升系统安装。考虑爬杆稳定，滑框翻模安装时模板拼装高度为1.5m（门槽模板为6层，通气孔模板为5层）。

整套滑框翻模系统拼装及校核结束后，对液压系统进行通油调试，并空滑2～3个千斤顶行程，确定结构及液压系统一切正常后方可投入使用。

钢筋安装

闸门井竖井钢筋连接均采用直螺纹套筒机械连接，竖向钢筋和横向水平钢筋分步安装，竖向钢筋提前安装，横向水平钢筋需结合滑框提升进行安装。

竖向钢筋安装：考虑到滑框顶部分料平台与主平台的距离为3.5m，同时便于人工快速安装，竖向钢筋单根下料长度控制在4.5m。竖向钢筋安装可穿插在其余各工序间进行，当主平台上升至竖向钢筋接头位置就可进行上部竖向钢筋安装。

横向钢筋安装：横向水平钢筋应按减少钢筋接头的原则进行下料，滑框每向上提升一层模板高度，安装一层模板高度的横向水平钢筋，保持横向水平钢筋绑扎至主平台底部即可，严禁安装主平台以上横向水平钢筋。靠岩壁横向水平钢筋可随竖向钢筋提前绑扎，不受滑框影响，靠模板侧的横向水平钢筋在滑框爬升后穿插在各工序间进行绑扎。

混凝土浇筑

混凝土采用进水口M900塔机配合滑框翻模分料系统入仓。混凝土采用平铺法进行浇筑，每层浇筑厚度为30cm，下料时利用分料系统沿井内四周对称下料，均匀摊铺，下料后及时进行平仓和振捣。由于空间狭小、钢筋较密集，浇筑时注意振捣质量，局部采用加强振捣或辅以人工振捣密实，以防止漏振产生蜂窝、麻面质量缺陷。混凝土在振捣过程中严禁振捣棒碰触爬杆、周边模板及埋件。

④框架滑升

框架滑升分为初始滑升和正常滑升两个阶段。

a.初始滑升

混凝土沿已拼装的1.2m高模板，按30cm一层分5层连续浇筑到顶，第5层混凝土浇筑结束后先试滑2～3个千斤顶行程，提升系统一切正常后将滑杆底部滑升至与底部第一层模板底口平齐，同时检查底层混凝土强度是否达到0.2MPa脱模强度，底层混凝土强度达到脱模强度后可进入正常滑升阶段，如达不到强度要求，则继续加装模板（门槽配置有8层模板共2m高，通气孔配置有6层模板共1.8m高）进行混凝土浇筑，直至底层混凝土强度达到脱模强度后进入正常滑升阶段。

b.正常滑升

底层混凝土强度达到0.2MPa脱模强度后进入正常滑升阶段，混凝土正常浇筑后，每浇筑一层混凝土，框架向上滑升一层高度，依此循环进行混凝土连续施工。框架滑升应做到垂直，均衡一致，为确保各千斤顶每次滑升总移动量一致，在每根爬杆千斤顶上部均设置有限位调平系统，滑升时爬杆上的限位器要调整到同一高程，每次滑升高度控制在30cm，与混凝土浇筑、模板的层高相一致。框架滑升通过GYD-60液压千斤顶及爬杆完成，液压千斤顶每次行程为2～3cm，滑框平均滑升速度控制在4～6cm/min。

⑤模板拆翻

框架滑升一层模板高度（30cm）以后拆除底层模板，并通过人工倒模至顶部，作为顶层模板。脱模应从中间向两边施工，确保不损伤棱角部份，拆模时先使用挂钩吊住模板再拆除模板连接件，拆除的模板及时从悬吊平台吊至辅助平台并进行模板安装，模板安装前需对模板内侧面上的灰浆进行清除，同时涂刷脱模剂。

顶层模板安装后，根据模板上设置的插筋孔进行门槽插筋预埋，并结合周边模板及钢筋对插筋进行加固。

⑥滑框翻模施工精度控制

a.水平度控制

水平度的观测采用水准仪。滑框翻模系统安装完成后采用水准仪先对主操作平台高程进行校平，保证起滑面水平。施工过程中水平度采用限位器调平器控制，在每根爬杆上距千斤顶30cm的位置均设置一个限位器，之后用水准仪对每根爬杆上的限位器高程进行校平，保证每一个限位器在同一标高，千斤顶爬升至限位器会停止爬升，所有千斤顶最后均爬升至同一标高，保证框架每次均按30cm限位滑升，以此保持滑框平台的水平。

b.垂直度控制

垂直度的观测采用全站仪。在混凝土浇筑前对滑框翻模顶层模板上口平面位置进行打点测量，当顶口偏差超过5mm时进行纠偏调整。滑框翻模每滑升1.5m需采用全站仪对滑框翻模上口边线平面位置进行测量，以此保证竖井施工的垂直度以及浇筑结构体型。

（3）塔体大体积混凝土滑框翻模施工

闸门井EL.1369.5m以上塔体大体积混凝土整体采用分层间隔浇筑施工，层内采用滑框翻模系统连续浇筑施工。分层高度由常规3m调整为4.5m，减少塔体整体分层层数；单层混凝土施工时，塔体外围结构面采用3×4.6m（宽×高）多卡悬臂大模板一次拼装到收仓高程，井内继续采用竖井滑框翻模系统，随着层内混凝土浇筑，连续进行井内滑框和翻模，穿插进行钢筋及门槽插筋安装，直至该层混凝土浇筑完成。塔体外围多卡悬臂大模板采用M900塔机提升及安装，水平施工缝面处理后，进入塔体下一层混凝土浇筑，依此逐层进行塔体大体积混凝土施工。塔体大体积混凝土层内滑框翻模施工工艺同竖井混凝土滑框翻模施工，同样能够实现层内混凝土快速连续浇筑施工。

4.施工效果评价

滑框翻模技术是对传统滑模技术的进一步优化和创新，完全适用于深井高塔水工闸门井结构，即实现竖井混凝土连续浇筑施工，又满足塔体大体积混凝土分层间隙浇筑的需要，在保证混凝土施工质量的同时，又达到混凝土快速施工的目的（竖井混凝土连续浇筑施工速度约1.5m/天，塔体大體积混凝土分层浇筑施工速度约1m/天），具有施工速度快、适应性强、施工安全、可靠性高、施工技术领先等优点。滑框翻模施工技术的应用，成功地解决了苗尾水电站冲沙兼放空洞闸门井汛期防洪度汛难题。

5.结语

滑框翻模系统在使用过程中只滑框不滑模，框架滑升过程不受混凝土凝结情况上限控制，框架系统可在底层混凝土达到脱模强度后的任意时间点进行滑升，因此，滑框翻模系统可根据现场实际施工需要随滑随停，即能实现竖井混凝土快速连续浇筑，又能满足大体积混凝土分层间隙浇筑施工的需要，可为类似工程的施工提供借鉴。