滑模技术在水工建筑物工程中的应用

李光前，王帅兵，靳小兵

（中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710000）

1 工程概况

新疆阜康抽水蓄能电站为日调节抽水蓄能电站，工程位于新疆昌吉州阜康市境内。工程为一等大（1）型工程，枢纽建筑物主要有：上水库主坝混凝土面板堆石坝、上水库库尾副坝工程、上水库库盆工程，下水库混凝土面板堆石坝、库尾拦沙坝、下水库泄洪排沙洞/导流洞、下水库放空洞、补（充）水工程，上、下水库电站进/出水口、输水隧洞、地下发电厂房和地面开关站工程，上、下水库沟谷泥石流拦挡设施等建筑物。电站装机容量1200MW（4×300MW），选用机组台数为4 台，单机容量为300MW 的立式单级可逆混流式水泵水轮机。

下水库进/出水口采用一洞两机的布置方案，总宽度为56.2m，共设两个岸坡竖井式进/出水口，平行布置，中心间距为27.5m。下水库进/出水口由防涡梁段、调整段、扩散段、闸室段组成。

2 滑模设计

根据下水库进/出水口闸门井体型结构，滑模设计由内、外两侧组成，内侧模板轮廓尺寸8.6×3m（横向×纵向），外侧模板轮廓尺寸14×14m（横向×纵向），外侧滑模与内侧滑模间采用高架梁连接为整体。为便于模板组装、拆卸及滑升，减小混凝土摩擦阻力，模板设置成锥形体形式，内模上口大于下口，外模上口小于下口。提升架选用“F”型架，“F”提升架与桁架梁焊接，使用角钢加固。滑模盘分为操作盘和辅助盘，为保证操作盘的强度和刚度，选用∠70×70×7 角钢加工制作成复式桁架梁（截面尺寸100cm×100cm），桁架梁宽100cm，高100cm。在桁架梁上铺δ=2.5mm 钢板形成操作平台。

选用HY-100 型千斤顶，设计承载能力为10t，支撑杆数量与千斤顶数量匹配，共设置36 个，其中内模部分12 个，外模部分由6 个变为24 个。支撑杆轴线与千斤顶轴线保持一致，偏斜度允许偏差2%。同一高度上支撑杆接头数应≤总数的1/4，因此第一批埋入混凝土内支撑杆长度规格分为4种，分别为3m、4m、5m、6m，错开布置。正常滑升时，每根爬杆长3.0m，要求平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端＜350mm 时，采用焊接方法接长钢管支承杆。焊接方法：钢管上端平头，下端倒角2×45°；接头处进入千斤顶前，先点焊3 点以上并磨平焊点，通过千斤顶后进行围焊；接头处加焊衬管，衬管长度应＞200mm。辅助系统包括混凝土预埋件、预埋管处理和养护、偏差测量、水平控制测量等装置。中心测量需要有测量队提供每天测一次滑模偏差数据。由滑模技术员利用水准仪或水平管、重垂线测量，观察模体的水平位移，进行模体校正[1]。

3 滑模施工

3.1 总体施工方案

下水库1#、2#进/出水口闸门井EL1746.5～EL1773.75m 采用滑动模板进行浇筑施工，滑模盘模板采用厚度为5mm 钢板及50×5 角钢制作而成，滑模盘采用70×70×7 角钢加工制作成复式桁架梁，内盘及外盘同时进行起滑，滑模高度为1.2m。钢筋、门槽预埋钢板、通气孔模板等随滑模上升进行安装。浇筑采用8m3混凝土罐车进行水平运输，HBT60 泵机+布料机入仓方式，Φ70/100振捣器平仓振捣，局部采用Φ50 振捣器振捣。

3.2 起滑面处理

滑模组装前，完成EL1746.5m 高程混凝土面凿毛和冲洗工作。

3.3 测量放线

待底面冲洗干净，达到组装条件时，进行测量放线工作，由测量队给出设计轮廓线和十字中心线。

3.4 滑模组装

利用布置在EL1736.50m 岩坎平台TC8039 型塔机将滑模整体放至闸门井周边回填面上进行组装。组装完毕进行验收后，完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装，模板封堵。

3.5 工作面悬吊系统形成

施工现场需敷设一趟3×25+1×10 电缆，提供380 伏电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生砼粘模事故，电缆随门槽内部上引至滑模盘处，并针对特殊情况现场设置一台200kW 发电机作为备用电源。

3.6 钢筋制安

钢筋在钢筋加工场地内加工完成后，水平运输利用汽车吊装车，板车运输至进水口材料堆放平台，垂直运输利用塔机吊放至滑模盘面上。前期钢筋施工从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部，起滑后，采用边滑升边进行钢筋安装平行作业的方式，钢筋绑扎超前混凝土30cm左右。钢筋绑扎、混凝土浇筑、滑模滑升等工序平行作业连续进行，为使钢筋的安装速度能满足滑模的要求，竖向钢筋接头采用套筒连接，水平钢筋接头采用套筒或焊接。

3.7 预埋件安装

滑模施工段闸门井门槽插筋主要为C25 螺纹钢筋，插筋外露长度25cm，锚固一起混凝土90cm。为确保闸门井混凝土连续滑升，门槽插筋埋件EL1746.5m～EL1773.75m 段调整为预埋埋板形式，钢板厚度为8mm，一、二期混凝土内锚筋长度不变，锚筋与钢板焊接。结合门槽插筋分布，两排插筋处设置30cm、40cm（长）×10cm（宽）钢板[2]。

3.8 混凝土运输

滑模施工用混凝土由下水库HZS120 型拌和站提供，混凝土运输包括水平运输和垂直运输，水平运输采用8m3混凝土罐车运到现场，垂直运输采用布置在EL1728m 底板的HBT60 泵机顺门槽接泵管至仓内的布料机下料。

3.9 施工强度分析

闸门井滑升范围内浇筑面积171.35 m2，滑模按照每层铺料厚度0.3m 计算。则每层需混凝土V=0.3×171.35=51.41m3。

1）拌和强度计算：下水库120 拌和系统设计生产强度120m3/h，实际机械生产利用率取0.7，则生产效率为：120×0.7=84m3/h。

综上所述，生产强度84m3/h ＞所需强度51.41m3/h，满足闸门井滑模施工。

2）入仓强度计算：闸门井滑模施工期间配置6 台8m3罐车，施工现场距离下水库拌和系统约3.5km，8m3混凝土运输车从下库拌和站至施工现场约30min。则：6×2×8=96m3/h，考虑罐车运输过程影响，按80%计算则实际运输强度：96×0.80=76.8m3/h。则运输强度满足要求。

采用HBT60 泵机泵送混凝土入仓，泵机理论工作效率60m3/h，按照目前工地混凝土泵机泵送经验，目前HBT60 泵机实际工作效率40m3/h。闸门井每层理论覆盖所需时间为=51.41/40=1.29h（约77.4min），考虑现场施工时人员振捣及布料机布料对其影响，覆盖完一层所需时间取T 覆盖=1.67h（约100min）。

1#、2#闸门井4 月份和5 月份进行滑模浇筑，根据阜康气象站气象要素得知历年4 月、5 月平均气温分别为11.8℃、18.7℃，查新疆阜康抽水蓄能电站输水发电系统混凝土施工技术要求（第D 版）得知，混凝土浇筑时根据现场气温，混凝土允许间歇时间T允许=135min。

则T 覆盖

综上所述，现场配置满足滑模施工要求。

4 滑模系统转场

4.1 布料系统转场

布料系统在滑模滑升至EL1773.75m 高程后进行拆除，先拆除布料机，再拆除泵管。泵管分节拆除，布料机从与内模加固部位拆除，塔机辅助进行。作业人员利用旋转楼梯上下作业，人工钢丝绳栓紧拆卸物料，控制吊点部位，保证起吊平衡。滑模上升至EL1773.75m 时，进行受料平台拆除，电焊机切割锚固点，塔机吊钩栓紧拆卸物料。拆卸过程时下方不得有人，确保施工安全[3]。

4.2 滑模模体拆除

当混凝土浇筑到设计高程，将模体滑空，模体拆除均采用塔机进行作业，模体总重量约28t 左右，将外模及三孔分解后，外模重约16t，内模约12t，1#闸门井滑模施工完成后将滑模内模与外模拆除后用塔机吊至2#闸门井起滑点部位进行重新组装。

5 施工进度计划

根据阜康抽水蓄能电站2022年施工进度计划，对下水库进出水口混凝土施工进行了初步的安排，根据现场实际情况下库进出水口闸室段1#、2#闸门井混凝土施工工期安排，下库进/出水口闸门井施工进度计划，见表1。

表1 下库进/出水口闸门井施工进度计划

6 应用情况

滑模技术在阜康抽水蓄能电站下水库1#、2#进/出水口闸门井混凝土施工中得到了良好的应用，包括进度、质量、安全，环保等方面。闸门井滑模施工实际开工时间为2022 年5 月1 日，完工时间为2022 年6 月18 日，滑模施工总工期比原计划工期缩短23d，其中滑行时间1#、2#闸门井各缩短10d，转场时间缩短3d，工期效益显著；施工质量可控，滑模的连续施工减少了施工缝，使建筑物整体性更加平顺、线性更加流畅，滑行后人工抹面/修补施工,避免了蜂窝、麻面、流沙等外观质量缺陷的产生，成品外观质量好；滑动模板四周有操作平台、辅助平台以及防护栏杆，组成一个良好的围护结构，最大程度上保证了施工人员的安全，且操作简单、运行稳定、安全可靠、便于运输，安装和拆除；滑模技术节能环保，不会对环境造成污染，符合当今施工新形势的要求。

7 结语

建筑物滑模技术提供了一种高效、便捷、低成本的施工方法，该技术已运用到本工程的调压井洞衬、电缆竖井洞衬以及进/出水口防涡梁段中墩混凝土施工中，滑模技术的全面推广将为水工建筑物混凝土施工带来巨大的工期效益并降低施工成本。