1、耿樓水閘閘墩滑模施工技術 呂海森 趙國民 祁文湖 摘 要 滑模施工方法已經在水利水電工程中廣泛應用，特別是在體形呈對稱結構、高度在10m以上的建筑物中，如水閘閘墩、水電站進出水口及豎井等建筑物，滑模施工具有施工速度快、質量好、成本低等優點，本文結合耿樓水閘閘墩滑模的施工，分別從滑模模體的設計、荷載計算、施工工藝、混凝土澆筑及質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所采取的溫控和防裂措施。關鍵詞 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，樞紐由船閘和節制閘兩部分組成，其中，節制閘位于樞紐的右側，是樞紐的主要擋水建筑物

2、。水閘按照20年一遇洪水設計，閘室采用閘墩分縫三孔一聯的雙層框架式結構，四聯12孔，每孔凈寬7.50m，縫墩之間設置進水空腔，空腔凈寬22cm。閘室順水流方向長24.00m，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，卷揚式啟閉機啟閉；閘室上、下游設檢修門槽；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。閘頂上游側布置有檢修平臺，檢修平臺高程39.50m，下游側布置公路橋，橋頂高程39.65m。工作門啟閉機房為排架結構，啟閉機平

3、臺高程55.50m。2 閘墩施工方案按照常規的施工方法，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，縫墩間進水空腔寬度只有22cm，常規的施工方法很難解決其模板的組裝和拆除問題。為了確保工程進度，并有效解決縫墩間進水空腔的施工難題，通過技術論證和比較，閘墩采用了滑模進行施工?？紤]到滑模施工特點，將每聯閘室閘墩分為兩組進行整體施工，即每組施工結構體由一個邊墩（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性，閘墩滑模施工至高程EL29.00m時，采用預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”進行免鑿毛軟處理，中隔板的預留插筋穿過“快易收口網”并斷開，并將預留鋼筋折90°彎并緊貼網壁放置，且其伸出長度不超過滑模面板。當閘墩滑模體運行至EL30.00m高程后可同步對中隔板進行施工。 圖1 節制閘閘墩滑模施工總平面圖(單位：mm)3 閘墩滑模模體設計節制閘閘墩滑模采用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，鋼模板由專業模板生產廠家按照設計要求進行加工，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，提升架結構詳見圖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 提升架結構圖(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位置一根豎筋。為了便于混凝土脫模后進行混凝土養護及缺陷修補，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，外側焊接圍欄并掛設安全防護網，以確保作業人員的安全。4 滑模裝置千斤頂數量計算4.1 豎向荷載計算 滑模結構自重鋼結構：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倍的動力系數及1.3倍的不均勻系數，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計算，并需考慮附加系數，取1.5；模板與混凝土面的接觸面積，滑模高度為1.5m，內空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）數量計算 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 取支撐桿脫空長度(從混凝土表面至千斤頂底座距離)，按照“F”提升架高度

8、的0.6倍計算，即ul0.6×1.8m1.08m108cm計支撐桿的承載能力為： 千斤頂受力計算采用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 支撐桿的數量（千斤頂的數量）由于，所以，支撐桿數量（千斤頂的數量）應按照千斤頂的承載能力來計算，則(根)式中：w支撐桿所需承擔的總荷載，p支撐桿承載能力，按照千斤頂承載力計算，p5000kgc載荷不均衡系數，取0.8根據閘墩結構特征選用千斤頂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、架和提升架按設計在施工現場提前進行加工，現場加工兩套滑模施工體的時間大約為兩周。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構邊線，并在底板上彈墨線，特別是閘墩的拐點位置，如閘門槽、墩頭圓弧部位要有明確的控制點，以方便模體的組裝和校正。5.3 模體安裝當閘室底板混凝土施工完成后，即可進行滑模體的組裝，在模體組裝之前，在閘墩外側同一水平面上用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，桁架梁利用起吊設備將桁架梁按照編號放在已安裝好的支承平臺上，準確對中、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、加工廠進行制作好，滑模施工中，鋼筋采用邊滑升邊綁扎的平行作業方式，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：接地扁鋼按照設計圖紙上引至設計高程，扁鋼搭接焊長度不應小于其2倍寬度，并至少進行三面焊。垂直銅止水施工：縫墩和邊墩設置有垂直銅止水，先澆筑閘墩銅止水采用固定在滑模體上的鋼管夾進行定位和固定，銅片止水采用現場雙面搭接焊，搭接長度不小于2cm，焊縫應均勻飽滿，無漏焊脫焊。表1 滑模體組裝的允許偏差序號內 容允 許 偏 差(mm)1主梁中線22連接梁、

11、橫梁中線53模板裝置中線與結構物中線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，并按照要求分節向井內灌注瀝青。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常態混凝土?；炷了竭\輸采用罐車，混凝土垂直運輸采用2臺混凝土泵送至工作盤上的上料平臺，上料平臺兩側分別搭

12、設主溜槽至閘墩上方，并在閘墩正上方搭設分支溜槽入倉，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謱?、平起、對稱入倉，各層澆筑的間隔時間不得超過允許間隔時間，微膨脹帶部位先于倆側泵送混凝土入倉，同時進行振搗，振搗混凝土時，不得將振搗器觸及及支承桿、預埋件、鋼筋和模板，振搗插入下層混凝土的深度約為5cm左右，模板滑動時嚴禁振搗混凝土。5.7 滑模滑升混凝土初次澆筑和模板初次滑升應嚴格按以下六個步驟進行，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，厚度達到70cm時，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，繼續澆筑第五層又滑升1215cm，第六層澆筑后滑升20cm，若無異?，F象，便可進行正常澆筑和滑升?；５某醮位徛M行，并在此過程中對液壓裝置，模板結構以及有關設施在負載情況下作全面檢查，發現問題及時處理，待一切正常后方可進行正常滑升。滑模正常滑升每次間隔2h左右，控制滑升高度30cm，日滑升高度應控制在3.0m左右。施工轉入正?；龝r，應盡量保持施工的連續性，并設專人觀察和分析混凝土表面情況，確定合適的滑升時間，并根據以下方法進行鑒別：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系到結

14、構外表的工序，當混凝土脫模后必須立即進行，一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平或修補，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，防止發生裂縫，在輔助盤上設灑水管及時對脫模后墻體進行灑水養護。5.8 測量控制滑模在滑升過程中，受各種不均勻動力影響，模體會發生偏移，為了方便及時地觀察模體偏移，在門槽兩端中心線位置上懸掛重垂線，同時在模體的上游側懸掛兩根重垂線，墩體兩側中心位置各懸掛一根重錘線，每滑升30cm時檢查重垂線相對于初始混凝土的位移，發現偏差及時糾偏。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，拆除前應首先將盤面上的附

15、屬設備和材料移走，然后在專人的統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，并會產生混凝土干縮性大、水化熱高等現象，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生裂縫，施工中主要采取了如下措施：6.1 設置微膨脹帶在工作閘門門槽及事故閘門門槽部位設置微膨脹帶，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)微膨脹帶內澆筑混凝土采用常態二級配混凝土，混凝土中摻加SN-膨脹劑，堿含量0.55%，標準摻量8%。據水泥檢測報告所示水泥內MgO含量為4.6%，因此水泥本身就具備微膨脹效果，故而實際施工中降低了SN-膨脹劑摻加標準，避免混凝土的過度膨脹，實際摻量為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的篩網隔離，微膨脹混凝土先于泵送混凝土入倉，與兩側同時振搗。6.2 設置冷卻水管閘墩開始澆筑正直11月初，白天氣溫略高，在閘墩內部設25塑料冷卻水管，在澆筑時即開始通水，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4個溫度計，每天測量3次，認真記錄，并根據觀所測數據及時調整通水和養護措施，避免混凝土的內外溫差過大現象的發生。6.3 縮短混凝土運輸過程中的溫度回升混凝土水平運輸采用攪拌運輸車，并盡量縮短澆筑等待時間，避免日曬和等待過程中的溫升。6.4 采取有效的養護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涂刷養護劑，并在表面覆蓋塑料薄膜防止水分的散發。進入12月份后，外界氣溫逐漸降低，為防止內外溫差過大，每個滑模施工組四周采用土工布進行封閉，并在封閉的閘室內生火爐，以提高小區域內的氣溫，同時在

18、混凝土拌和站設置了一臺鍋爐，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，嚴格控制了混凝土內外溫差。由于采取了上述措施，并在施工過程中嚴格按照技術措施要求去執行，閘墩施工結束后，經檢查沒有發現一條貫穿性裂縫，局部出現有較細裂紋，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，經分析，產生裂紋的主要原因是混凝土在脫模后修補人員操作不當和養護不及時而引起的，裂紋不會對閘墩的整體質量產生影響，后期只需對閘墩表面裂紋稍作處理即可確保工程質量。7 技術保障措施（1）施工前對混凝土的配合比、外加劑進行試驗工作，測定混凝土的塌落度、初凝時間，為滑模做好技術準備。（2）從滑模組