耿樓水閘閘墩滑模施工技術(shù)

1、耿樓水閘閘墩滑模施工技術(shù) 呂海森 趙國民 祁文湖 摘 要 滑模施工方法已經(jīng)在水利水電工程中廣泛應(yīng)用，特別是在體形呈對稱結(jié)構(gòu)、高度在10m以上的建筑物中，如水閘閘墩、水電站進(jìn)出水口及豎井等建筑物，滑模施工具有施工速度快、質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，本文結(jié)合耿樓水閘閘墩滑模的施工，分別從滑模模體的設(shè)計(jì)、荷載計(jì)算、施工工藝、混凝土澆筑及質(zhì)量控制等方面介紹了滑模施工的一般方法，并闡述了針對閘墩線性長度較長的特點(diǎn)所采取的溫控和防裂措施。關(guān)鍵詞 閘墩 滑模 膨脹帶 防裂1 工程概況沙潁河近期治理工程耿樓樞紐工程位于安徽省太和縣境內(nèi)，樞紐由船閘和節(jié)制閘兩部分組成，其中，節(jié)制閘位于樞紐的右側(cè)，是樞紐的主要擋水建筑物

2、。水閘按照20年一遇洪水設(shè)計(jì)，閘室采用閘墩分縫三孔一聯(lián)的雙層框架式結(jié)構(gòu)，四聯(lián)12孔，每孔凈寬7.50m，縫墩之間設(shè)置進(jìn)水空腔，空腔凈寬22cm。閘室順?biāo)鞣较蜷L24.00m，閘室總寬度110.06m，底板頂高程21.00m，中隔板頂高程30.00m，厚1.0m，頂板頂高程39.50m，厚0.9m，中墩厚1.3m，縫墩、邊墩厚度均為1.2m。工作閘門為平面鋼閘門，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉；閘室上、下游設(shè)檢修門槽；檢修閘門為疊梁式平面鋼閘門，12孔共用兩扇，電動葫蘆配自動抓梁啟閉。閘頂上游側(cè)布置有檢修平臺，檢修平臺高程39.50m，下游側(cè)布置公路橋，橋頂高程39.65m。工作門啟閉機(jī)房為排架結(jié)構(gòu)，啟閉機(jī)平

3、臺高程55.50m。2 閘墩施工方案按照常規(guī)的施工方法，水閘16個閘墩如果采用散模施工，那么需要投入的腳手架將達(dá)到400t，投入的模板面積在8000m2以上，而且還需要專門制作和加工墩頭圓弧異形模板至少12套,施工工期至少需要三個月；另一方面，縫墩間進(jìn)水空腔寬度只有22cm，常規(guī)的施工方法很難解決其模板的組裝和拆除問題。為了確保工程進(jìn)度，并有效解決縫墩間進(jìn)水空腔的施工難題，通過技術(shù)論證和比較，閘墩采用了滑模進(jìn)行施工。考慮到滑模施工特點(diǎn)，將每聯(lián)閘室閘墩分為兩組進(jìn)行整體施工，即每組施工結(jié)構(gòu)體由一個邊墩（縫墩）和一個中墩組成，并制作和組裝兩套滑模體及設(shè)備，具體如圖1所示。審稿：王開義 由于閘室中隔板

4、布置在高程 EL 29.0030.00m位置，為滿足滑模施工的連續(xù)性，閘墩滑模施工至高程EL29.00m時(shí)，采用預(yù)留插筋和板窩的施工方式，板窩深度為15cm，板窩采用“快易收口網(wǎng)”進(jìn)行免鑿毛軟處理，中隔板的預(yù)留插筋穿過“快易收口網(wǎng)”并斷開，并將預(yù)留鋼筋折90°彎并緊貼網(wǎng)壁放置，且其伸出長度不超過滑模面板。當(dāng)閘墩滑模體運(yùn)行至EL30.00m高程后可同步對中隔板進(jìn)行施工。 圖1 節(jié)制閘閘墩滑模施工總平面圖(單位：mm)3 閘墩滑模模體設(shè)計(jì)節(jié)制閘閘墩滑模采用100×100cm的矩形桁架梁作為模板的圍囹，桁架梁主梁采用80×8角鋼，腹桿采用63×6角鋼，除墩頭圓

5、弧模板采用4.75mm鋼板外，其余部位模板均采用P3015組合鋼模板，鋼模板由專業(yè)模板生產(chǎn)廠家按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工，模板間采用螺栓連接?；ｓw提升架采用“開”字型和“F”型兩種，“開”字型提升架立腿為18槽鋼，高度為4.0m,中部橫梁采用2×14槽鋼，上部橫梁采用18槽鋼；“F”型提升架主梁采用 18槽鋼，高度為1.8m，提升架結(jié)構(gòu)詳見圖2。提升動力采用10t穿心式千斤頂，千斤頂及滑模體施工組組裝平面布置詳見圖3。圖2 提升架結(jié)構(gòu)圖(單位：mm)(a)先澆筑縫墩滑模施工組模體組裝圖(b)后澆筑縫墩滑模施工組模體組裝圖圖3 滑模施工組模體組裝圖(單位：mm)支承桿（俗稱爬桿）采用48&

6、#215;3.5mm鋼管，由于爬桿占用一根豎向鋼筋的位置，在施工中每一根爬桿可代替相應(yīng)位置一根豎筋。為了便于混凝土脫模后進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)及缺陷修補(bǔ)，在桁架梁下端吊掛一輔助平臺，平臺采用50×5角鋼，輔助平臺80cm寬，鋪5cm厚的馬道板，并采用16鋼筋每隔1.5m懸掛在桁架梁上，外側(cè)焊接圍欄并掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，以確保作業(yè)人員的安全。4 滑模裝置千斤頂數(shù)量計(jì)算4.1 豎向荷載計(jì)算 滑模結(jié)構(gòu)自重鋼結(jié)構(gòu)：40000kg，馬道板: 15000kg，。 施工荷載工作人員：40人×75kg/人=3000kg，一般工具：9500kg，考慮2倍的動力系數(shù)及1.3倍的不均勻系數(shù)，則施工荷載為：。

7、 滑升摩擦阻力式中：單位面積滑升摩擦阻力，滑升模板單位面積上的滑升摩擦阻力一般為150300kg/m2，本工程按250kg/m2計(jì)算，并需考慮附加系數(shù)，取1.5；模板與混凝土面的接觸面積，滑模高度為1.5m，內(nèi)空20cm，即模板與混凝土的接觸高度為1.3m，單個閘墩截面周長為54m，則每個滑模施工組模板與混凝土面的接觸面積為S140.4m2。 豎向總荷載 4.2 支撐桿（千斤頂）數(shù)量計(jì)算 支撐桿承載能力采用48×3.5鋼管，對稱布置，則支撐桿的允許承載能力為： 式中：支撐桿的彈性模量 支撐桿的截面慣性矩 安全系數(shù) 取支撐桿脫空長度(從混凝土表面至千斤頂?shù)鬃嚯x)，按照“F”提升架高度

8、的0.6倍計(jì)算，即ul0.6×1.8m1.08m108cm計(jì)支撐桿的承載能力為： 千斤頂受力計(jì)算采用10t千斤頂，對稱布置，則千斤頂承載能力為： 式中：千斤頂允許承載能力 支撐桿的數(shù)量（千斤頂?shù)臄?shù)量）由于，所以，支撐桿數(shù)量（千斤頂?shù)臄?shù)量）應(yīng)按照千斤頂?shù)某休d能力來計(jì)算，則(根)式中：w支撐桿所需承擔(dān)的總荷載，p支撐桿承載能力，按照千斤頂承載力計(jì)算，p5000kgc載荷不均衡系數(shù)，取0.8根據(jù)閘墩結(jié)構(gòu)特征選用千斤頂36臺，支撐桿36根，可滿足提升能力要求，即每組施工滑模體布置“F”提升架4個，“開”字提升架16個，其布置方式詳見圖3。5 主要施工方法5.1 模體制作閘墩滑模施工組模體主桁

9、架和提升架按設(shè)計(jì)在施工現(xiàn)場提前進(jìn)行加工，現(xiàn)場加工兩套滑模施工體的時(shí)間大約為兩周。5.2 測量定位滑模模體組裝前，先采用全站儀測量定位閘墩的體形結(jié)構(gòu)邊線，并在底板上彈墨線，特別是閘墩的拐點(diǎn)位置，如閘門槽、墩頭圓弧部位要有明確的控制點(diǎn)，以方便模體的組裝和校正。5.3 模體安裝當(dāng)閘室底板混凝土施工完成后，即可進(jìn)行滑模體的組裝，在模體組裝之前，在閘墩外側(cè)同一水平面上用32鋼筋焊接一個寬度不小于1.2m支承平臺，平臺距離地面高度為35cm，桁架梁利用起吊設(shè)備將桁架梁按照編號放在已安裝好的支承平臺上，準(zhǔn)確對中、找平，并依次安裝模板、提升架及千斤頂?；ｓw組裝的控制精度具體詳見表1。5.4 鋼筋綁扎鋼筋先在

10、加工廠進(jìn)行制作好，滑模施工中，鋼筋采用邊滑升邊綁扎的平行作業(yè)方式，鋼筋的綁扎始終超前混凝土30cm左右，為保證滑升速度，閘墩豎向鋼筋采用直螺紋套筒聯(lián)接，水平筋采用搭接焊。5.5 埋件安裝閘墩埋件安裝主要有接地扁鋼、垂直銅止水以及瀝青井等。接地扁鋼施工：接地扁鋼按照設(shè)計(jì)圖紙上引至設(shè)計(jì)高程，扁鋼搭接焊長度不應(yīng)小于其2倍寬度，并至少進(jìn)行三面焊。垂直銅止水施工：縫墩和邊墩設(shè)置有垂直銅止水，先澆筑閘墩銅止水采用固定在滑模體上的鋼管夾進(jìn)行定位和固定，銅片止水采用現(xiàn)場雙面搭接焊，搭接長度不小于2cm，焊縫應(yīng)均勻飽滿，無漏焊脫焊。表1 滑模體組裝的允許偏差序號內(nèi) 容允 許 偏 差(mm)1主梁中線22連接梁、

11、橫梁中線53模板裝置中線與結(jié)構(gòu)物中線34提升架的垂直度25模板尺寸上口±26下口±27千斤頂位置58千斤頂橫梁標(biāo)高5mm9相鄰模板的平整度2mm10操作平臺水平度10mm瀝青井施工：閘墩在后澆縫墩垂直止水位置設(shè)置瀝青井，為了便于施工和加固，瀝青井采用1.2mm厚的鋼板加工制作而成，單節(jié)長度不超過80cm，模體提升前首先安裝瀝青井，并按照要求分節(jié)向井內(nèi)灌注瀝青。5.6 混凝土澆筑閘墩混凝土主要采用二級配C25W4F50泵送混凝土，閘墩膨脹帶部位采用二級配C25W4F50常態(tài)混凝土。混凝土水平運(yùn)輸采用罐車，混凝土垂直運(yùn)輸采用2臺混凝土泵送至工作盤上的上料平臺，上料平臺兩側(cè)分別搭

12、設(shè)主溜槽至閘墩上方，并在閘墩正上方搭設(shè)分支溜槽入倉，膨脹帶混凝土采用塔吊和吊罐入倉。為了保證混凝土順利入倉，要求混凝土要有良好的和易性?；炷翍?yīng)分層、平起、對稱入倉，各層澆筑的間隔時(shí)間不得超過允許間隔時(shí)間，微膨脹帶部位先于倆側(cè)泵送混凝土入倉，同時(shí)進(jìn)行振搗，振搗混凝土?xí)r，不得將振搗器觸及及支承桿、預(yù)埋件、鋼筋和模板，振搗插入下層混凝土的深度約為5cm左右，模板滑動時(shí)嚴(yán)禁振搗混凝土。5.7 滑?；炷脸醮螡仓湍０宄醮位龖?yīng)嚴(yán)格按以下六個步驟進(jìn)行，第一次澆筑10cm厚的半骨料混凝土或砂漿，接著按分層30cm澆筑第二層，厚度達(dá)到70cm時(shí)，開始滑升36cm，檢查脫?；炷聊淌欠窈线m。第四層澆筑

13、后滑升6cm，繼續(xù)澆筑第五層又滑升1215cm，第六層澆筑后滑升20cm，若無異?，F(xiàn)象，便可進(jìn)行正常澆筑和滑升。滑模的初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過程中對液壓裝置，模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施在負(fù)載情況下作全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，待一切正常后方可進(jìn)行正?；；Ｕ；看伍g隔2h左右，控制滑升高度30cm，日滑升高度應(yīng)控制在3.0m左右。施工轉(zhuǎn)入正?；龝r(shí)，應(yīng)盡量保持施工的連續(xù)性，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，確定合適的滑升時(shí)間，并根據(jù)以下方法進(jìn)行鑒別：滑升過程能聽到“沙沙”的聲音，出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，能留有1mm左右的指印，并能用鋼抹抹平。混凝土表面修整是關(guān)系到結(jié)

14、構(gòu)外表的工序，當(dāng)混凝土脫模后必須立即進(jìn)行，一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平或修補(bǔ)，如表面平整亦可不做修整，為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，防止發(fā)生裂縫，在輔助盤上設(shè)灑水管及時(shí)對脫模后墻體進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。5.8 測量控制滑模在滑升過程中，受各種不均勻動力影響，模體會發(fā)生偏移，為了方便及時(shí)地觀察模體偏移，在門槽兩端中心線位置上懸掛重垂線，同時(shí)在模體的上游側(cè)懸掛兩根重垂線，墩體兩側(cè)中心位置各懸掛一根重錘線，每滑升30cm時(shí)檢查重垂線相對于初始混凝土的位移，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾偏。5.9 模體的拆除模體在滑升至閘室頂板底部高程，混凝土澆筑完畢后拆除滑模體，滑模體拆除采用塔吊配合，拆除前應(yīng)首先將盤面上的附

15、屬設(shè)備和材料移走，然后在專人的統(tǒng)一指揮下依次分段拆除，并確保拆除工作的安全。6 滑模施工溫控防裂措施閘墩滑模施工采用泵送混凝土具有坍落度大、水泥含量高等特點(diǎn)，并會產(chǎn)生混凝土干縮性大、水化熱高等現(xiàn)象，另外閘墩寬度為1.21.3m，長度為24m，因此沿長度方向線性收縮將成為閘墩產(chǎn)生裂縫的主要控制因素，而閘墩混凝土限裂最薄弱地帶為寬度較窄的門槽位置，為了避免閘墩混凝土因收縮而產(chǎn)生裂縫，施工中主要采取了如下措施：6.1 設(shè)置微膨脹帶在工作閘門門槽及事故閘門門槽部位設(shè)置微膨脹帶，用于抵消部分干縮變形。工作閘門槽寬度為2.02m，事故閘門槽寬度為0.8m，設(shè)置微膨脹帶的寬度為0.8m，具體如圖4所示。圖4

16、 閘墩微膨脹帶布置平面圖(單位：mm)微膨脹帶內(nèi)澆筑混凝土采用常態(tài)二級配混凝土，混凝土中摻加SN-膨脹劑，堿含量0.55%，標(biāo)準(zhǔn)摻量8%。據(jù)水泥檢測報(bào)告所示水泥內(nèi)MgO含量為4.6%，因此水泥本身就具備微膨脹效果，故而實(shí)際施工中降低了SN-膨脹劑摻加標(biāo)準(zhǔn)，避免混凝土的過度膨脹，實(shí)際摻量為1.4%，使得澆筑后的混凝土具備微膨脹性，部分抵消因干縮引起的變形。微膨脹帶混凝土與附近泵送混凝土用孔徑為1cm的篩網(wǎng)隔離，微膨脹混凝土先于泵送混凝土入倉，與兩側(cè)同時(shí)振搗。6.2 設(shè)置冷卻水管閘墩開始澆筑正直11月初，白天氣溫略高，在閘墩內(nèi)部設(shè)25塑料冷卻水管，在澆筑時(shí)即開始通水，多余水管放置在工作平臺上，隨上

17、升隨布管，進(jìn)入12月份后,外界氣溫逐漸變低，剩余的8個閘墩在施工中取消了冷卻水管。施工中在每個閘墩埋設(shè)4個溫度計(jì)，每天測量3次，認(rèn)真記錄，并根據(jù)觀所測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整通水和養(yǎng)護(hù)措施，避免混凝土的內(nèi)外溫差過大現(xiàn)象的發(fā)生。6.3 縮短混凝土運(yùn)輸過程中的溫度回升混凝土水平運(yùn)輸采用攪拌運(yùn)輸車，并盡量縮短澆筑等待時(shí)間，避免日曬和等待過程中的溫升。6.4 采取有效的養(yǎng)護(hù)和保溫措施閘墩在初期施工滑升過程中暴露的混凝土面及時(shí)涂刷養(yǎng)護(hù)劑，并在表面覆蓋塑料薄膜防止水分的散發(fā)。進(jìn)入12月份后，外界氣溫逐漸降低，為防止內(nèi)外溫差過大，每個滑模施工組四周采用土工布進(jìn)行封閉，并在封閉的閘室內(nèi)生火爐，以提高小區(qū)域內(nèi)的氣溫，同時(shí)在

18、混凝土拌和站設(shè)置了一臺鍋爐，采用熱水拌和混凝土，脫模后的閘墩表面采取塑料布和土工布雙層覆蓋的保溫措施，嚴(yán)格控制了混凝土內(nèi)外溫差。由于采取了上述措施，并在施工過程中嚴(yán)格按照技術(shù)措施要求去執(zhí)行，閘墩施工結(jié)束后，經(jīng)檢查沒有發(fā)現(xiàn)一條貫穿性裂縫，局部出現(xiàn)有較細(xì)裂紋，裂紋最大寬度不超過0.5mm，后來采用混凝土超聲波檢測儀檢測，裂紋最大深度不超過3cm，經(jīng)分析，產(chǎn)生裂紋的主要原因是混凝土在脫模后修補(bǔ)人員操作不當(dāng)和養(yǎng)護(hù)不及時(shí)而引起的，裂紋不會對閘墩的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，后期只需對閘墩表面裂紋稍作處理即可確保工程質(zhì)量。7 技術(shù)保障措施（1）施工前對混凝土的配合比、外加劑進(jìn)行試驗(yàn)工作，測定混凝土的塌落度、初凝時(shí)間，為滑模做好技術(shù)準(zhǔn)備。（2）從滑模組