薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工工法

胡文利 李虎章 帖军锋 韦顺敏 黄福艺

1 前言

三峡永久船闸闸室衬砌墙为29～34m的高薄壁直立墙，其结构复杂，钢筋密度大，工艺质量要求高，施工难度大，高空交叉作业，安全隐患多，工期要求紧。武警水电一总队为保证施工质量和安全，加快施工进度，针对工程项目的特点，进行了科研攻关，最终永久船闸南线一级、二级闸室薄壁衬砌墙采用了单侧分离式液压滑模施工工艺，有效地解决了以上施工难题。填补了国内单侧滑模技术的空白，获得了国家专利（专利号：ZL 00 2 29509.1），2000年获三峡总公司三峡工程科研成果奖。该项技术在类似工程中得到了推广应用。

2 工法特点

薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工工法的特点如下。

（1）适用于薄壁高直立混凝土墙结构。

（2）滑模采用单侧分离式结构。

（3）施工连续，加快了施工进度。

（4）混凝土表面经原浆压光处理后外观质量良好无气泡、麻面等常规缺陷。

（5）安装操作方便，现场布置灵活。

（6）工作面可实现封闭施工，安全性高。

（7）施工成本低。

3 适用范围

本工法适用于薄壁高陡、直立结构的混凝土浇筑。

4 工艺原理

薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模采用双轨预埋结构支撑系统。模体系统与辅助系统采用分离式结构。采取短行程多滑升的方法确保了结构表面平整度满足规范要求。

本装置由模体系统、操作平台系统和液压系统组成。其中模体系统包括支撑架、模体、抹面操作平台和导轨等；操作平台系统包括支撑架、液压控制平台、混凝土受料平台、材料中转平台等；液压系统包括液压控制台、油路、千斤顶等。

为确保模体系统的垂直度，控制水平均匀上升，在操作平台上安装了筒式调平器，模体上布置了25kg监测锤。

单侧分离式滑模平面布置图和剖面图见图1和图2。

5 工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工工艺流程见图3。

图1 单侧分离式滑模平面布置图（单位：mm）

图2 单侧分离式滑模剖面图（单位：mm）

图3 薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 测量放线

测定设计结构轮廓线和细部结构位置，控制滑模系统安装定位。

5.2.2 仓面准备

1.侧面模板组立

结构缝侧面模板采用钢模，配合以木模板补缝，采用内撑内拉固定，一次组立到顶。

2.结构缝止水

水平止水：利用内外侧的钢筋网以φ16mm的钢筋搭成支撑架，再架立止水。

竖向止水：利用结构缝侧面模板进行架立，采用特制的固定架加固止水（见图4），一次安装到位。

图4 竖向止水固定架示意图

3.钢筋安装

闸室衬砌墙的基岩面侧钢筋一次安装到位，迎水面钢筋随着混凝土的上升及时安装，竖向钢筋采用直螺纹进行连接，水平钢筋人工绑扎。

4.排水管网安装

排水管网由水平及竖向排水管组成，在岩面终验后即进行一次性安装加固，方法是水平广式软管，用膨胀螺栓进行固定。竖向混凝土无砂预制管则采用插筋固定。

5.浮式系船柱等预埋件施工

浮式系船柱：由门机起吊进行一次性安装；

爬梯埋件和预埋套筒（模体支撑系统）：随钢筋安装焊接固定于钢筋网上，要紧贴模板。

5.2.3 滑模模体安装

5.2.3.1 模体安装

（1）模体构件在现场按编号存放。

（2）模体组装利用门机按顺序进行。

（3）模体的垂直度和上口平直度利用测量进行控制定位。

（4）抹面操作平台在模体滑升到一定高度后安装。

5.2.3.2 导轨安装

（1）导轨安装在模体验收合格后进行，每排导轨与模板面平行。

（2）导轨随混凝土浇筑逐段安装，采用法兰连接。

（3）导轨采用锚杆固定。

（4）导轨采用测量进行定位，其垂直度利用花篮螺栓和微调螺栓调节。

5.2.3.3 操作平台系统安装

（1）操作平台系统在导轨安装合格后进行。

（2）操作平台系统采用专项设计的脚手架支撑。

5.2.3.4 液压系统安装

（1）液压控制柜、千斤顶、高压油管及阀门在安装前进行检查清洗，防止二次污染。

（2）液压系统按千斤顶、液压控制柜、高压油管、阀门的顺序进行安装。

（3）高压油管应平顺或大弧度布置，接头连接牢固，不得松脱漏油。

5.2.4 混凝土施工

1.混凝土浇筑

混凝土采用三级配，坍落度采用低坍落度（夏季5～9cm，冬季4～7cm）。

（1）混凝土入仓：采用门塔机吊罐经受料平台溜槽入仓；根据每层的混凝土需求量控制下料量，保持储料斗和溜槽光滑、清洁。

（2）混凝土平仓振捣：采用人工平仓振捣。

2.滑升

（1）模体下部混凝土达到初凝时进行滑升；每次滑升距离为20cm，分为4个行程完成，首先滑升一个行程，观察混凝土初凝情况，满足滑升要求则完成剩余行程的滑升。

（2）每次滑升前应检查导轨的垂直度、油路及阀门的开启情况。

（3）滑升时先松动所有紧固件，统一指挥，进行滑升。

（4）滑升时注意观察脱模后混凝土的凝固情况和导轨的稳定性等。

3.滑模系统的监测、调整

（1）模体上口平直度。在模体顶面拉线控制其直线度。利用布置在模体上的3个25kg重的监测锤监测模体两端的高差，当高差超过1cm利用千斤顶进行调整。

（2）导轨垂直度：利用布置在模体上的3个25kg重的监测锤和测量仪器对导轨垂直度进行监测，利用筒式调平器、花兰螺栓和微调螺栓进行调整。

4.抹面压光

混凝土脱模后应及时抹面压光。

5.混凝土养护

（1）混凝土终凝后进行养护。

（2）利用布置在抹面平台上的水管淋水养护；冬季随着混凝土的上升采用EPE保温被进行保温。

5.2.5 滑模系统拆除

（1）滑模系统的拆除在混凝土收仓、模体滑空后进行。

（2）利用门塔机按安装的反向顺序进行拆除。

（3）施工现场设专人进行指挥警戒，并设置警示标志，拆除过程中严禁向下抛物。

6 材料、设备及劳动力

6.1 主要材料

工程主体材料为三级配混凝土，坍落度为4～9cm。主要材料见表1。

6.2 设备

主要设备见表2。

6.3 劳动力组织

劳动力组织一览表见表3。

7 质量控制

（1）成立以项目总工为首的质量管理领导小组，设专职质检人员，各工序的负责人为质量责任人。

（2）施工前进行技术交底。

（3）严格执行“三检制”。

（4）严格控制原材料质量，不合格的原材料严禁进入现场。

（5）高温季节施工严格落实温控措施。

（6）混凝土浇筑层厚不超过40cm，平仓浇筑，均匀上升；振捣保证不漏振、不过振；振捣时振捣器不得触及混凝土中的埋件。

（7）分缝止水安装误差控制在5mm以内，并加固牢固，设专人维护，防止浇筑过程中变形。

（8）为确保墙后排水管网通畅，排水管网与岩面或补缺混凝土不留缝隙，以免水泥浆堵塞；设专人维护，在浇筑过程中水平排水管进行通水保护。

（9）导轨安装定位要精确，安装要垂直。

（10）导轨的安装精度为总高度的1/2000，累计误差小于10mm。

（11）连接上下导轨的最大抗拉部位需要上两个螺帽，并确保紧固。

（12）模体进入现场前，对每个构件进行检查校正，现场按照各种配件的规格、型号分门别类存放，整齐有序。

（13）模体安装定位要准确。

（14）模体安装完毕后进行复测，保证上口的平直和定位的准确度。

（15）混凝土水平运输：为满足混凝土入仓强度及温控要求，供料要及时，减少现场入仓等待时间，高温季节运输车加设遮阳棚。

（16）严格控制混凝土坍落度，根据不同气温及时调整。混凝土初凝时（手按无痕不沾手）开始滑升。

（17）要求进行原浆压光，反复5～6道，直至混凝土表面光滑平整。

（18）每次开始滑升先滑升单个行程，观察混凝土凝固情况，确定初凝后再滑升剩余行程。

（19）每次滑升首个行程时观察上下平台的稳定性满足要求后再滑升剩余行程。

（20）严格控制滑模的滑升速度。滑升速度与季节气温变化、混凝土的性能指标及来料速度有关。

（21）每次滑升后检查模体两端的高差和导轨垂直度是否满足要求，累计误差超过10mm进行调整。

（22）利用筒式调平器调整模板系统的水平度。

（23）利用花篮螺栓调整导轨的较大偏差。

（24）利用微调螺栓调整千斤顶的滑升高程，使所有千斤顶基本处于同一高程。

（25）浇筑时要对混凝土表面进行流水养护，养护的时间不少于28d。

（26）低温季节混凝土抹面完成后利用抹面平台立即覆盖保温，并对当年浇筑的混凝土进行保温。

8 安全措施

（1）成立安全管理小组，设立专职安全员，建立安全管理体系，制订安全管理措施。

（2）施工前进行专题安全教育、安全培训、安全技术交底。

（3）现场采用全封闭施工管理，施工人员进入施工现场必须佩戴安全防护用品，非施工人员未经许可不得进入施工现场。

（4）严格按照工艺顺序施工。

（5）中转平台上材料堆放的位置及数量应符合施工组织设计的要求，不用的材料、物件应及时清理运至地面。

（6）所有人员必须经专用交通梯进出工作面，严禁攀爬脚手架和钢筋骨架。

（7）设备操作人员必须持证上岗，非专业人员严禁操作。

（8）门塔机吊装作业时，必须有专人指挥，吊臂下严禁站人，吊物重量不得超过额定荷载。

（9）操作平台上必须设置安全网（安全网随支撑架上升及时安装），交通通道和施工工作面必须搭设封闭式防护棚，防止坠物伤人。

（10）夜间施工，照明用电采用低压安全灯，电压不应高于36V。

（11）操作平台和工作面上的一切物品，均不得从高空抛下。

（12）安全员应跟班监督、检查安全施工情况，发现隐患及时责令整改，必要时下达停工整改通知。

（13）所有设备必须定期检查和维修保养，严禁带病作业。

（14）现场做好防火、防爆、防破坏等措施。

（15）采取防雨防雷措施。遇雷电和六级以上大风时，停止施工，施工人员必须撤离工作面，严禁逗留。

（16）当遇到雷雨、雾、雪或风力达到五级或五级以上的天气时，不得进行滑模装置的拆除作业。

（17）安全事故处理坚持“四不放过”原则。

9 环境保护措施

（1）成立环境保护领导小组，落实国家和地方政府有关环境保护的法律、法规。

（2）加强对工程材料、设备和工程废弃物的控制与治理。

（3）施工现场做到各种标牌清楚、标识醒目、场地整洁。

（4）滑模安装与拆除过程中，防止液压油泄漏污染环境。

10 效益分析

采用薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工技术，加快了施工进度，缩短了工期，保证了施工质量，减少了劳动力，提高了劳动效率，降低了施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。

11 工程实例

三峡永久船闸闸室衬砌直立墙属薄壁衬砌混凝土结构，衬砌墙高29～42m，厚1.5m，标准块宽12m（个别块11m、24m），仓内布置有系统锚杆、浮式系船柱、内外钢筋网等。结构复杂，混凝土无法直接入仓，高空交叉作业，施工安全隐患多，为此采用了薄壁直立墙混凝土单侧分离式滑模施工技术。三峡永久船闸南线一、二闸室衬砌墙设计共分84块，均采用了该施工技术。该技术灵活布置，克服了岩石面因支护原因交面不一致造成的工期延误，同时提高了单个工作面的施工进度，最终在保证施工质量的前提下，提前完成了船闸闸室衬砌墙的混凝土施工。

闸室衬砌墙采用的混凝土配比见表4。

各月滑模滑升的平均速度曲线见图5。

图5 各月滑模滑升平均速度曲线

混凝土质量检查情况如下。

（1）采用ZC3-A型回弹仪检测，混凝土强度均超过设计强度。

（2）采用S1R-2型彩色显示地质雷达检测，衬砌墙混凝土与岩石面结合良好。

（3）采用SWS-1A型面波仪检测混凝土的密实度及均匀性良好。

（4）混凝土质量等级评定为优良。