浅谈滑升模板在水电站竖井工程中的应用
袁永定
摘要:滑模施工是一种现浇混凝土工程的连续成型施工工艺。其施工方法是按照施工对象的平面形状,在平面上预先将滑模装置安装就位,随着混凝土的分层浇筑,利用液压提升设备将滑模装置滑离地面并使其不断向上滑升,直到需要的高度为止。滑升模板在水电工程施工中有其独特的功能和优势,它具有机械化程度高、结构整体性好、施工速度快、节约模板和劳动力、有利于安全施工等特点,滑升模板在贵州省乌江扩机项目竖井工程中得到了成功应用,对类似工程施工具有指导意义。本文主要介绍了滑升模板的构造、制造要求及其在乌江扩机项目竖井工程中的设计与施工。
关键词:乌江扩机工程;竖井;滑升模板;构造;应用
1 滑升模板的组成
滑升模板装置主要由模板系统、操作平台系统和液压提升系统这三部分组成。模板系统包括模板、围圈和提升架等,它的主要作用是使混凝土成型,并保证其表面质量符合要求。操作平台系统包括操作平台、上下辅助平台,是施工人员操作和临时堆放材料、工具等的场所。液压提升系统包括千斤顶、液压操作箱、油管和支承杆等,是液压提升的动力。
2 滑升模板系统的构造
模板系统主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时模板与混凝土之间的摩阻力。需具备很好的刚度,保证滑出混凝土表面质量及滑空时确保平台的稳定性。
2.1 模板
模板的材料可采用钢材和木材。在乌江扩机工程施工中,模板采用厚度为5mm的钢板冷弯成型,加焊∠40×4的角钢肋条制成。为了使其具有足够的刚度,每隔172mm设置一条纵向加劲肋,模板的上下口设置横肋,为保证滑出的混凝土表面平整,相邻两块模板间的接缝做成搭边。钢板与加劲肋的焊接应牢固,使之连成整体,保证接缝处的外伸搭边不会在混凝土侧压力作用下由于钢板变形而外翘,使滑升阻力增大。模板加工时应使上口略大,下口略小,具有一定锥度以减少模板滑升摩阻力。
滑升模板加工时,应具有足够的稳定性、刚度和强度,模板表面应光洁平整,接缝严密。模板制作的允许偏差见表1。
2.2 围圈
围圈沿模板横向布置在内模板外侧,上下各布置一道,分别支承在提升架的立柱上,形成闭合框。它的作用是固定模板的位置,保证模板所构成的几何尺寸与形状不变,承受由模板传来的水平力和垂直力,因此围圈要有足够的钢度,围圈必须各自形成封闭圈,防止模板提升过程中产生较大的变形。围圈由2根[8的槽钢制作,上下围圈的间距为720mm。
2.3 提升架
提升架的作用主要是固定围圈的位置,防止模板的侧向变形,承受整个模板和操作平台系统上的全部荷载并传递给千斤顶,把模板系统和操作平台系统连成一个整体。提升架是模板系统中受力最大最关键的部位,要求横梁和立柱的交接处必须有足够的刚度,交接处用螺栓连接,其螺栓位置与孔径必须精确,防止立柱在受力后产生松动变形。
3 操作平台系统的构造
操作平台既是施工人员绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板的操作场所,又是材料、工具等的堆放场所和液压控制设备的安置台。因此,操作平台系统有足够的强度和刚度,以便能控制平台水平上升。操作平台是用钢桁架梁、楞木及铺板组成。钢桁架直接支承在提升架的立柱上。在其外侧设置防护栏并张挂安全网,以便安全操作。
4 液压提升系统的构造
4.1支承杆
支承杆采用Φ25mm钢筋,并要求每一平面内接头数量少于25%,竖向筋应与圈筋做点焊处理以增大支承杆刚度。钢筋竖向偏差应小于2mm。并为保证爬杆钢筋有足够的刚度,应减少钢筋脱空距离。爬杆钢筋接头需用砂轮打平,爬杆钢筋与竖向钢筋须点焊。
4.2液压千斤顶
液压千斤顶采用QYD-35型液压千斤顶,其工作起重量为15kN,最大30kN,实际工作行程范围≥25mm。
5滑升模板制造要求
(1)钢模面板应平整、圆滑、不得有锈蚀、空洞、毛刺和焊渣。
(2)模体尾端严禁翘曲卷边。
(3)模体预组装完毕并经检查验收合格后,应刷涂或喷涂一层防锈脱模剂,并对组件进行编号。
6滑升模板的施工
滑升模板的施工,机械化程度高,要求连续作业,因此施工前必须认真做好施工准备工作。滑模施工时,必须加强管理工作,统一指挥。
在引水道下弯管混凝土浇筑完成并达到相应强度之后进行;在下弯管段混凝土上覆盖彩条布,并搭设脚手架人工平台;在引水道上弯管段处设卷扬机,先将工作盘吊入始升位置,四周用接筋固定,之后依次拼装提升装置及滑模模板;滑升模板始升位置应距下弯管段处混凝土30cm,之间用散拼木模板过渡;拼装完成之后,爬升1~2个行程,并做好施工记录。
6.1滑升模板的组装
滑升模板组装前必须清理好现场或地坪,测出引水道截面的轴线及模板的位置线和标高等。把主要轴线引至适当地点,设立控制点,然后进行滑模组装。滑升模板组装的顺序如下:
(1)安装操作平台。
(2)安装提升架、围楞:将提升架安放至设计位置,使之都位于同一水平面上,用水平尺及线锤检查其水平度、垂直度及其中心位置是否符合要求;然后再安装围楞,先上后下,与提升架相联。
(3)绑扎钢筋、安装模板:绑扎竖向钢筋和模板高度内的水平钢筋,同时安设预埋件;安装模板,模板在安装前表面应涂刷脱模剂(木钙粉:水=1:1),减少滑升摩阻力。
(4)安装液压控制台、千斤顶及油路。
(5)插入支承杆进行空载试升。
(6)安装精度控制系统。
(7)安装下料平台。
(8)安装溜槽或MY-BOX。
(9)滑升至适当高度后,安吊装辅助平台。
(10)安装养护水管,挂设安全网。
滑模安装后,应对其组装质量进行检测,其组装精度应满足表3要求。
6.2模板滑升的施工过程
6.2.1模板的安装
首段钢筋的绑扎是在模板组装时进行,以后钢筋随模板的上升而分段进行绑扎。绑扎钢筋的长度为3m,钢筋的安装位置、间距、保护层及各部分钢筋的大小尺寸,均应符合设计图纸的要求。
钢筋安装就位后,即可开始进行模板安装,模板安装时必须按设计图纸进行测量放样,安装过程中,必须设置足够的临时固定设施,以防倾覆。支架必须支承在坚实的地基上,并有足够的支承面积,斜撑应防止滑动。模板与混凝土接触的面板,以及各块模板接缝处,必须平整严密,以保证混凝土表面的平整度和混凝土的密实性。且应逐层校正下层偏差,模板下端不“错台”,模板面板均应涂脱模剂。模板搭边采用15mm错缝形式,在试拼装后应对每一块模板编号做记录,以备下次使用,并在使用前对上次搭边处残留混凝土进行清理。模板安装允许偏差如表4。
6.2.2混凝土施工
竖井段混凝土施工按自下向上的程序进行。混凝土拌制、运输及入仓根据施工详图及技术要求确定的混凝土标号、级配、坍落度、温控要求指标及现场原材料性质,由实验室试验确定混凝土配合比并开出配料单,拌和站按配料单拌制混凝土,并重新在施工现场确定混凝土初凝时间,乌江扩机工程竖井段所需混凝土在柴沟拌和站进行拌制,由混凝土运输罐车运至引水道上平段,在引水道上平段做存料斗,通过MY-BOX和溜筒将混凝土送至滑模上斗容为1m3的受料斗内。再由可移式溜槽送入施工仓内。
浇筑混凝土运输路线为:柴沟混凝土拌和站→交通洞→5#支洞→引水道上平段→卸料台。混凝土浇筑均由溜筒及MY-BOX入仓。
利用滑动模板浇筑混凝土,必须将竖井分为若干浇筑段,确保各段在同一时间内的浇筑厚度基本相同,每层浇筑厚度为30cm。
模板第一次试提升前,初始浇筑混凝土的总厚度应满足混凝土自重超过模板与混凝土之间摩擦阻力的要求,一般为60~70cm(分2~3层浇筑)。浇筑后约隔3~5h(具体时间根据施工时的气温确定)混凝土强度达到1.0~3.0kgf/cm2后,既可提升3~5个千斤顶行程。并根据现场混凝土的初凝时间,脱模后用手指在新浇混凝土上试压,以轻压留下指痕为好。试提升的速度应尽量缓慢均衡,并对模板结构和液压系统进行一次全面检查。待一切正常后,即继续浇筑。每浇筑30cm高度,提升3~5个千斤顶行程,直到混凝土表面距模板上口10cm左右,即转入正常滑动。而后可继续绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板,如此循环操作,连续作业,直到完成竖井混凝土浇筑为止。
应注意滑模保持同步滑升,并且混凝土层厚控制在30cm均匀上升,在滑升过程中加强测量工作并做好施工记录。每滑升30cm进行一次测量工作,并做好施工记录,具体做法如下:①在钢筋上设定位卡及吊垂线进行精度控制。②利用单独调节千斤顶进行纠偏工作。
模板滑动速度根据混凝土凝固时间和脱模强度、施工时气温及其变化、施工劳动力和机械配置情况以及混凝土拌和、运输和浇筑能力来确定。在正常情况下,一般每日可滑动3m。
6.2.3停滑措施
如因施工需要及气候等原因,不能连续滑升时,应采取如下可靠的停滑措施:停滑时混凝土应浇筑至同一水平面上;混凝土浇筑完毕以后,模板应每隔0.5~1h整体提升一次,每次提升3~6cm,如此连续进行4h以上,直到混凝土与模板不会粘结为止,但模板的最大滑空量不得大于模板高度的1/2。
滑升模板因故障停滑后,应立即停止浇筑混凝土,检查、排除防碍滑升的障碍并根据脱模混凝土的强度要求,提升模板至混凝土位于模板下口10~20cm。
因停滑产生的施工缝按有关规范规定或设计要求妥善处理。在继续施工时,应全面检查滑模各系统,检查正常后,按第一次滑模滑升的要求进行施工。
6.2.4液压滑模的拆除
(1)采用引水道上平段设置的卷扬机(10T),提升整体液压滑模至引水道上平段与竖井交汇处。
(2)采用拉筋将滑模提升架四周固定在洞口,卷扬机仍提住滑模。
(3)采用3T电动葫芦将滑模依次拆除,并提吊至引水道上平段装车。
(4)液压滑模二次组装前,应进行彻底的清洗,并用抹布擦净水珠,对发生变形的组件应及时处理。
7滑升模板施工的技术要求
(1)滑模装置应一次组装好,直到施工完毕。其组装工作一定认真、细致、严格按设计要求及严格规定进行。
(2)混凝土浇筑前,要对滑模装置进行总体检查,具体办法是试滑升,通过试滑升可以全面检查滑模安装的质量,还可以检查工程结构基面、侧壁是否满足设计要求或有无阻碍滑升的部位,发现问题必须及时处理。
(3)浇筑混凝土必须分层、平起、对称、均匀地进行。振捣混凝土时不得触及支承杆、钢筋和模板,严禁提升模板时振捣混凝土,垂直运输设备必须在模板停滑时运行。施工过程中应防止千斤顶漏油,以免漏油污浸支承杆,并对发生漏油的千斤顶做及时更换处理。
(4)对脱模后的混凝土表面必须及时采用电动砂轮或砂纸修整,以弥补表面的蜂窝、麻面掉角等缺陷,并通过抹平压光,消除其表面的细微裂缝,以提高工程结构的质量。
(5)脱模后的混凝土必须认真做好养护工作。
(6)每次滑升前应检查并排除妨碍滑升的障碍物,否则会导致提升设备受力不均,操作平台偏移。必须保证所有千斤顶均能充分进油、回油。每滑升30cm,做一次测量纠偏及检查油压顶升工作。
(7)滑模起滑后,一般不能中途停滑。因故停滑时,必须采取停滑措施,以防止模板与混凝土粘结,施工缝应按有关规定或设计要求妥善处理。
(8)安装围圈时一定要调整好倾斜度(模板的倾斜度为其高的5‰)。
(9)每个浇筑层面上最少外露三道绑扎好的水平钢筋。并做竖向钢筋上做好混凝土分层记号。严禁钢筋倾斜、歪倒、位置变动。不能影响千斤顶的正常运行。
(10)第一批插入千斤顶的支承杆应加工成四种长度,且交错排列,使接头错开。保证同一截面支承杆的接头,不超过其总数的1/4。
(11)混凝土脱模强度为0.2~0.4MPa(试滑后确定)。
8 质量控制
滑模施工工程质量的检查,必须遵守部颁质量检查制度和规程。具体检查内容如下:
(1)混凝土浇筑前,必须对滑模装置安装的质量全面复检验收,必要时进行加载试验。
(2)混凝土的施工质量检查(包括钢筋、止排水、伸缩缝和预埋件),除遵守《水工混凝土施工规范》(SDJ207)的有关规定外,尚应检查:
①混凝土的分层浇筑厚度、模板的滑动速度等;
②脱模后的混凝土有无塌落、拉裂和蜂窝麻面;
③混凝土脱模强度(每一工作班不应少于两次)。
(3)对结构钢筋、插筋、各种预埋件的数量、位置以及钢筋、支承杆接头的焊接质量等进行检查。
(4)每滑升10m,应对建筑物的轴线、体形尺寸及标高重新进行测量检查,并做好记录。
(5)滑模施工过程中检查发现的质量问题,必须及时予以纠正和处理,并做好施工记录,作为评定施工质量和竣工验收的基本资料。
(6)因滑模施工具有施工速度快和连续作业的特点,所以应在施工过程中加强质量检查,发现问题及时纠正和处理,否则就难以保证工程质量。
(7)施工过程中的质量检查内容,应包括对滑模装置、混凝土质量(包括钢筋、预埋件、止水、伸缩缝等)、工程结构体形尺寸等。
9 结束语
采用滑升模板进行施工,模板装置一次性投入较多,对结构物立面有一定限制,结构设计上也必须根据滑模施工的特点予以配合。更重要的是在施工管理上,要有科学的管理制度和熟练的专业队伍,才能保证施工的顺利进行。
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