薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工工法

胡文利 李虎章 帖軍鋒 韋順敏 黃福藝

1 前言

三峽永久船閘閘室襯砌墻為29～34m的高薄壁直立墻，其結構復雜，鋼筋密度大，工藝質量要求高，施工難度大，高空交叉作業，安全隱患多，工期要求緊。武警水電一總隊為保證施工質量和安全，加快施工進度，針對工程項目的特點，進行了科研攻關，最終永久船閘南線一級、二級閘室薄壁襯砌墻采用了單側分離式液壓滑模施工工藝，有效地解決了以上施工難題。填補了國內單側滑模技術的空白，獲得了國家專利（專利號：ZL 00 2 29509.1），2000年獲三峽總公司三峽工程科研成果獎。該項技術在類似工程中得到了推廣應用。

2 工法特點

薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工工法的特點如下。

（1）適用于薄壁高直立混凝土墻結構。

（2）滑模采用單側分離式結構。

（3）施工連續，加快了施工進度。

（4）混凝土表面經原漿壓光處理后外觀質量良好無氣泡、麻面等常規缺陷。

（5）安裝操作方便，現場布置靈活。

（6）工作面可實現封閉施工，安全性高。

（7）施工成本低。

3 適用范圍

本工法適用于薄壁高陡、直立結構的混凝土澆筑。

4 工藝原理

薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模采用雙軌預埋結構支撐系統。模體系統與輔助系統采用分離式結構。采取短行程多滑升的方法確保了結構表面平整度滿足規范要求。

本裝置由模體系統、操作平臺系統和液壓系統組成。其中模體系統包括支撐架、模體、抹面操作平臺和導軌等；操作平臺系統包括支撐架、液壓控制平臺、混凝土受料平臺、材料中轉平臺等；液壓系統包括液壓控制臺、油路、千斤頂等。

為確保模體系統的垂直度，控制水平均勻上升，在操作平臺上安裝了筒式調平器，模體上布置了25kg監測錘。

單側分離式滑模平面布置圖和剖面圖見圖1和圖2。

5 工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工工藝流程見圖3。

圖1 單側分離式滑模平面布置圖（單位：mm）

圖2 單側分離式滑模剖面圖（單位：mm）

圖3 薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工工藝流程圖

5.2 操作要點

5.2.1 測量放線

測定設計結構輪廓線和細部結構位置，控制滑模系統安裝定位。

5.2.2 倉面準備

1.側面模板組立

結構縫側面模板采用鋼模，配合以木模板補縫，采用內撐內拉固定，一次組立到頂。

2.結構縫止水

水平止水：利用內外側的鋼筋網以φ16mm的鋼筋搭成支撐架，再架立止水。

豎向止水：利用結構縫側面模板進行架立，采用特制的固定架加固止水（見圖4），一次安裝到位。

圖4 豎向止水固定架示意圖

3.鋼筋安裝

閘室襯砌墻的基巖面側鋼筋一次安裝到位，迎水面鋼筋隨著混凝土的上升及時安裝，豎向鋼筋采用直螺紋進行連接，水平鋼筋人工綁扎。

4.排水管網安裝

排水管網由水平及豎向排水管組成，在巖面終驗后即進行一次性安裝加固，方法是水平廣式軟管，用膨脹螺栓進行固定。豎向混凝土無砂預制管則采用插筋固定。

5.浮式系船柱等預埋件施工

浮式系船柱：由門機起吊進行一次性安裝；

爬梯埋件和預埋套筒（模體支撐系統）：隨鋼筋安裝焊接固定于鋼筋網上，要緊貼模板。

5.2.3 滑模模體安裝

5.2.3.1 模體安裝

（1）模體構件在現場按編號存放。

（2）模體組裝利用門機按順序進行。

（3）模體的垂直度和上口平直度利用測量進行控制定位。

（4）抹面操作平臺在模體滑升到一定高度后安裝。

5.2.3.2 導軌安裝

（1）導軌安裝在模體驗收合格后進行，每排導軌與模板面平行。

（2）導軌隨混凝土澆筑逐段安裝，采用法蘭連接。

（3）導軌采用錨桿固定。

（4）導軌采用測量進行定位，其垂直度利用花籃螺栓和微調螺栓調節。

5.2.3.3 操作平臺系統安裝

（1）操作平臺系統在導軌安裝合格后進行。

（2）操作平臺系統采用專項設計的腳手架支撐。

5.2.3.4 液壓系統安裝

（1）液壓控制柜、千斤頂、高壓油管及閥門在安裝前進行檢查清洗，防止二次污染。

（2）液壓系統按千斤頂、液壓控制柜、高壓油管、閥門的順序進行安裝。

（3）高壓油管應平順或大弧度布置，接頭連接牢固，不得松脫漏油。

5.2.4 混凝土施工

1.混凝土澆筑

混凝土采用三級配，坍落度采用低坍落度（夏季5～9cm，冬季4～7cm）。

（1）混凝土入倉：采用門塔機吊罐經受料平臺溜槽入倉；根據每層的混凝土需求量控制下料量，保持儲料斗和溜槽光滑、清潔。

（2）混凝土平倉振搗：采用人工平倉振搗。

2.滑升

（1）模體下部混凝土達到初凝時進行滑升；每次滑升距離為20cm，分為4個行程完成，首先滑升一個行程，觀察混凝土初凝情況，滿足滑升要求則完成剩余行程的滑升。

（2）每次滑升前應檢查導軌的垂直度、油路及閥門的開啟情況。

（3）滑升時先松動所有緊固件，統一指揮，進行滑升。

（4）滑升時注意觀察脫模后混凝土的凝固情況和導軌的穩定性等。

3.滑模系統的監測、調整

（1）模體上口平直度。在模體頂面拉線控制其直線度。利用布置在模體上的3個25kg重的監測錘監測模體兩端的高差，當高差超過1cm利用千斤頂進行調整。

（2）導軌垂直度：利用布置在模體上的3個25kg重的監測錘和測量儀器對導軌垂直度進行監測，利用筒式調平器、花蘭螺栓和微調螺栓進行調整。

4.抹面壓光

混凝土脫模后應及時抹面壓光。

5.混凝土養護

（1）混凝土終凝后進行養護。

（2）利用布置在抹面平臺上的水管淋水養護；冬季隨著混凝土的上升采用EPE保溫被進行保溫。

5.2.5 滑模系統拆除

（1）滑模系統的拆除在混凝土收倉、模體滑空后進行。

（2）利用門塔機按安裝的反向順序進行拆除。

（3）施工現場設專人進行指揮警戒，并設置警示標志，拆除過程中嚴禁向下拋物。

6 材料、設備及勞動力

6.1 主要材料

工程主體材料為三級配混凝土，坍落度為4～9cm。主要材料見表1。

6.2 設備

主要設備見表2。

6.3 勞動力組織

勞動力組織一覽表見表3。

7 質量控制

（1）成立以項目總工為首的質量管理領導小組，設專職質檢人員，各工序的負責人為質量責任人。

（2）施工前進行技術交底。

（3）嚴格執行“三檢制”。

（4）嚴格控制原材料質量，不合格的原材料嚴禁進入現場。

（5）高溫季節施工嚴格落實溫控措施。

（6）混凝土澆筑層厚不超過40cm，平倉澆筑，均勻上升；振搗保證不漏振、不過振；振搗時振搗器不得觸及混凝土中的埋件。

（7）分縫止水安裝誤差控制在5mm以內，并加固牢固，設專人維護，防止澆筑過程中變形。

（8）為確保墻后排水管網通暢，排水管網與巖面或補缺混凝土不留縫隙，以免水泥漿堵塞；設專人維護，在澆筑過程中水平排水管進行通水保護。

（9）導軌安裝定位要精確，安裝要垂直。

（10）導軌的安裝精度為總高度的1/2000，累計誤差小于10mm。

（11）連接上下導軌的最大抗拉部位需要上兩個螺帽，并確保緊固。

（12）模體進入現場前，對每個構件進行檢查校正，現場按照各種配件的規格、型號分門別類存放，整齊有序。

（13）模體安裝定位要準確。

（14）模體安裝完畢后進行復測，保證上口的平直和定位的準確度。

（15）混凝土水平運輸：為滿足混凝土入倉強度及溫控要求，供料要及時，減少現場入倉等待時間，高溫季節運輸車加設遮陽棚。

（16）嚴格控制混凝土坍落度，根據不同氣溫及時調整。混凝土初凝時（手按無痕不沾手）開始滑升。

（17）要求進行原漿壓光，反復5～6道，直至混凝土表面光滑平整。

（18）每次開始滑升先滑升單個行程，觀察混凝土凝固情況，確定初凝后再滑升剩余行程。

（19）每次滑升首個行程時觀察上下平臺的穩定性滿足要求后再滑升剩余行程。

（20）嚴格控制滑模的滑升速度。滑升速度與季節氣溫變化、混凝土的性能指標及來料速度有關。

（21）每次滑升后檢查模體兩端的高差和導軌垂直度是否滿足要求，累計誤差超過10mm進行調整。

（22）利用筒式調平器調整模板系統的水平度。

（23）利用花籃螺栓調整導軌的較大偏差。

（24）利用微調螺栓調整千斤頂的滑升高程，使所有千斤頂基本處于同一高程。

（25）澆筑時要對混凝土表面進行流水養護，養護的時間不少于28d。

（26）低溫季節混凝土抹面完成后利用抹面平臺立即覆蓋保溫，并對當年澆筑的混凝土進行保溫。

8 安全措施

（1）成立安全管理小組，設立專職安全員，建立安全管理體系，制訂安全管理措施。

（2）施工前進行專題安全教育、安全培訓、安全技術交底。

（3）現場采用全封閉施工管理，施工人員進入施工現場必須佩戴安全防護用品，非施工人員未經許可不得進入施工現場。

（4）嚴格按照工藝順序施工。

（5）中轉平臺上材料堆放的位置及數量應符合施工組織設計的要求，不用的材料、物件應及時清理運至地面。

（6）所有人員必須經專用交通梯進出工作面，嚴禁攀爬腳手架和鋼筋骨架。

（7）設備操作人員必須持證上崗，非專業人員嚴禁操作。

（8）門塔機吊裝作業時，必須有專人指揮，吊臂下嚴禁站人，吊物重量不得超過額定荷載。

（9）操作平臺上必須設置安全網（安全網隨支撐架上升及時安裝），交通通道和施工工作面必須搭設封閉式防護棚，防止墜物傷人。

（10）夜間施工，照明用電采用低壓安全燈，電壓不應高于36V。

（11）操作平臺和工作面上的一切物品，均不得從高空拋下。

（12）安全員應跟班監督、檢查安全施工情況，發現隱患及時責令整改，必要時下達停工整改通知。

（13）所有設備必須定期檢查和維修保養，嚴禁帶病作業。

（14）現場做好防火、防爆、防破壞等措施。

（15）采取防雨防雷措施。遇雷電和六級以上大風時，停止施工，施工人員必須撤離工作面，嚴禁逗留。

（16）當遇到雷雨、霧、雪或風力達到五級或五級以上的天氣時，不得進行滑模裝置的拆除作業。

（17）安全事故處理堅持“四不放過”原則。

9 環境保護措施

（1）成立環境保護領導小組，落實國家和地方政府有關環境保護的法律、法規。

（2）加強對工程材料、設備和工程廢棄物的控制與治理。

（3）施工現場做到各種標牌清楚、標識醒目、場地整潔。

（4）滑模安裝與拆除過程中，防止液壓油泄漏污染環境。

10 效益分析

采用薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工技術，加快了施工進度，縮短了工期，保證了施工質量，減少了勞動力，提高了勞動效率，降低了施工成本，取得了良好的經濟效益和社會效益。

11 工程實例

三峽永久船閘閘室襯砌直立墻屬薄壁襯砌混凝土結構，襯砌墻高29～42m，厚1.5m，標準塊寬12m（個別塊11m、24m），倉內布置有系統錨桿、浮式系船柱、內外鋼筋網等。結構復雜，混凝土無法直接入倉，高空交叉作業，施工安全隱患多，為此采用了薄壁直立墻混凝土單側分離式滑模施工技術。三峽永久船閘南線一、二閘室襯砌墻設計共分84塊，均采用了該施工技術。該技術靈活布置，克服了巖石面因支護原因交面不一致造成的工期延誤，同時提高了單個工作面的施工進度，最終在保證施工質量的前提下，提前完成了船閘閘室襯砌墻的混凝土施工。

閘室襯砌墻采用的混凝土配比見表4。

各月滑模滑升的平均速度曲線見圖5。

圖5 各月滑模滑升平均速度曲線

混凝土質量檢查情況如下。

（1）采用ZC3-A型回彈儀檢測，混凝土強度均超過設計強度。

（2）采用S1R-2型彩色顯示地質雷達檢測，襯砌墻混凝土與巖石面結合良好。

（3）采用SWS-1A型面波儀檢測混凝土的密實度及均勻性良好。

（4）混凝土質量等級評定為優良。