滕 飛， 黃 小 丹， 秦 武， 張 懷 仁

(1. 中國長江三峽集團(tuán)公司機(jī)電工程局，四川 成都 610042；2.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091；3.水利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心，河南 鄭州 450045)

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液壓自動(dòng)爬升模板在向家壩升船機(jī)施工中的應(yīng)用

滕 飛1， 黃 小 丹2， 秦 武1， 張 懷 仁3

(1. 中國長江三峽集團(tuán)公司機(jī)電工程局，四川 成都 610042；2.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091；3.水利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心，河南 鄭州 450045)

向家壩升船機(jī)船廂室段主要承重結(jié)構(gòu)為高聳薄壁筒體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工高度大、精度要求高、模板用量大，故模板型式的選擇是保證筒體結(jié)構(gòu)混凝土施工質(zhì)量和安全的關(guān)鍵因素。經(jīng)綜合對比分析，筒體結(jié)構(gòu)施工采用了液壓自動(dòng)爬升式模板，通過實(shí)踐證明該模板在保證施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)上，可提高施工功效，是大型高聳混凝土結(jié)構(gòu)比較有效的施工措施和技術(shù)手段。

向家壩；升船機(jī)；設(shè)計(jì)布置；應(yīng)用效果

11 概 述

向家壩水電站通航建筑物型式采用一級全平衡齒輪齒條爬升螺母柱保安式垂直升船機(jī)，由上游引航道、上閘首(包括擋水壩段和渡槽段)、船廂室段、下閘首和下游引航道(含輔助閘室與輔助閘首)等五部分組成，全長約1 530 m。升船機(jī)按Ⅳ級航道設(shè)計(jì)，最大過壩船隊(duì)為2×500 t級一頂二駁船隊(duì)，最大過壩單船為1 000 t級機(jī)動(dòng)貨船，最大提升高度114.2 m。

升船機(jī)主要金屬結(jié)構(gòu)及船廂設(shè)備布置于船廂室段，船廂室段位于升船機(jī)上、下閘首之間，船廂室段由四個(gè)高138 m(高程255～296 m為筒體結(jié)構(gòu)與大體積擋水結(jié)構(gòu)相結(jié)合，高程296～393 m為純筒體結(jié)構(gòu))的筒體作為承重結(jié)構(gòu)，四個(gè)筒體結(jié)構(gòu)對稱布置在船廂室兩側(cè)，每個(gè)筒體結(jié)構(gòu)順?biāo)鞣较蜷L47.2 m，垂直水流方向?qū)?4 m(高程296 m以上)，上、下游兩個(gè)筒體結(jié)構(gòu)間距19.6 m。在筒體結(jié)構(gòu)上安裝有齒條、螺母柱、縱導(dǎo)向、對接鎖定及平衡重等金屬結(jié)構(gòu)埋件及設(shè)備，這些金屬結(jié)構(gòu)埋件及設(shè)備均沿筒體高程方向安裝。升船機(jī)筒體結(jié)構(gòu)為1～2 m厚薄壁型混凝土墻體結(jié)構(gòu)，鋼筋密集，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工高度大、精度要求高、難度大，模板用量大，故模板型式的選擇是保證筒體結(jié)構(gòu)混凝土高質(zhì)量、安全、快速施工的關(guān)鍵因素。

2 模板的選取

升船機(jī)筒體結(jié)構(gòu)要達(dá)到美觀、精確、快速施工的目的，宜采用整體大型模板施工。大型模板主要有整體滑模、大型懸臂模板和自動(dòng)爬升式模板三種模板方案。

2.1 整體滑模

滑模施工與常規(guī)施工方法相比具有施工速度快、自動(dòng)化程度高、上升不需起重設(shè)備、節(jié)省大量的模板和搭設(shè)腳手架所需材料、可不停歇地澆筑至設(shè)計(jì)高程等特點(diǎn)。因此，對混凝土拌和、運(yùn)輸能力和入倉強(qiáng)度要求高，強(qiáng)調(diào)施工過程的連續(xù)性，避免中途停歇而造成混凝土初凝與模板粘結(jié)等事故?；Ｖ饕m用于高度較大，豎直方向結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則及結(jié)構(gòu)斷面尺寸變化小的建筑物，如豎井、墩柱等。

整體滑模施工的優(yōu)點(diǎn)主要是上升速度快、結(jié)構(gòu)表面平整光滑、外觀質(zhì)量好，一次立模可澆筑至設(shè)計(jì)高程。筒體結(jié)構(gòu)施工采用整體滑模施工的缺點(diǎn)：

(1)船廂室筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)大量的鋼筋綁扎、預(yù)埋件的安裝、后澆筑樓板凹槽的設(shè)置，制約了滑模的連續(xù)上升，混凝土無法連續(xù)上升；

(2)筒體結(jié)構(gòu)平面尺寸大，滑模需設(shè)置較多的支承桿和頂升液壓設(shè)備，且頂升同步性要求高，筒體結(jié)構(gòu)高精度要求，施工將難以控制；

(3)筒體結(jié)構(gòu)倉面面積大，高度高，混凝土入倉強(qiáng)度大、不間斷施工時(shí)間長，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以保證施工的連續(xù)性；

(4)滑模施工過程中，一旦發(fā)生支承桿失穩(wěn)等技術(shù)故障，將會(huì)發(fā)生混凝土初凝、模板粘結(jié)阻滑現(xiàn)象，致使整個(gè)倉位停頓，且事故處理耗時(shí)長，處理困難；

(5)起始滑模安裝工作量大，對施工組織和施工管理有較高的要求等。

2.2 大型懸臂模板

懸臂模板施工的優(yōu)點(diǎn)有：

(1) 采取措施后，可適應(yīng)有一期埋件和超出結(jié)構(gòu)邊線埋件的施工工況；

(2)筒體結(jié)構(gòu)上升過程中可以逐層消除施工誤差，整體上升精度相對有保證；

(3)混凝土沒有連續(xù)上升的強(qiáng)度壓力。

筒體結(jié)構(gòu)采用懸臂模板施工的缺點(diǎn)：

(1) 模板安裝工作量大，每層澆筑完成后需起重設(shè)備起吊輔助安裝，并占用一定直線工期，本工程布置的設(shè)備起吊能力在鋼筋起吊、預(yù)埋件安裝以及后期金結(jié)安裝已經(jīng)達(dá)到飽和，沒有足夠的起吊設(shè)備分配給模板；

(2)增加每層結(jié)合面處理工序，平均上升速度慢；

(3)埋件部位需采用專門加工制作的模板；

(4)層面結(jié)合處建筑物外觀稍差，對外觀質(zhì)量有影響。

2.3 自動(dòng)爬升式模板

自動(dòng)爬升式模板是依靠自身的提升機(jī)構(gòu)上升，結(jié)合了大型懸臂模板和滑模工藝及施工特點(diǎn)，具有懸臂模板和滑模共同的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用狹小場地超高層建筑物的施工。

采用自動(dòng)爬升式模板施工主要優(yōu)點(diǎn)為：

(1) 采取一定措施后，可適應(yīng)有一期埋件和超出結(jié)構(gòu)邊線埋件的施工工況；

(2) 筒體結(jié)構(gòu)上升過程中可以逐層消除施工誤差，施工精度有保證；

(3)可群體分段或單獨(dú)自行上升，完全獨(dú)立于起重設(shè)備施工，減少了吊車工作壓力；(4)筒體結(jié)構(gòu)模板分組爬升，各層平臺(tái)始終處于封閉空間，安全性能非常好。

其主要缺點(diǎn)為：

(1)模板初期安裝工作量較大；

(2)模板造價(jià)較高。

三種模板特點(diǎn)比較見表1。

表1 三種模板特點(diǎn)比較

通過對這三種模板施工的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，根據(jù)對現(xiàn)場施工機(jī)械配置、施工進(jìn)度要求、施工質(zhì)量安全等各因素的全面綜合評估，最終確定選用世界上最大的專業(yè)模板制造商之一奧地利多卡模板有限公司生產(chǎn)的SKE50型液壓自動(dòng)爬模作為筒體結(jié)構(gòu)薄壁墻體施工專用模板。該模板在施工階段始終依附在建筑物結(jié)構(gòu)面上，依靠自身的液壓系統(tǒng)自動(dòng)爬升，完全獨(dú)立于垂直吊裝設(shè)備施工。

3 模板設(shè)計(jì)與布置

3.1 模板的設(shè)計(jì)

SKE50型液壓自動(dòng)爬模系統(tǒng)由四大部分組成：模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、工作平臺(tái)，如圖1所示：

模板面板系統(tǒng)選用TOP50大面積模板系統(tǒng)，混凝土標(biāo)準(zhǔn)層高度H=3.5 m設(shè)計(jì)，面板設(shè)計(jì)高度為3.65 m。面板寬度按模數(shù)設(shè)計(jì)，最寬可達(dá)6 m。該爬模主要參數(shù)見表2。

表2 SKE50型液壓自動(dòng)爬模主要技術(shù)指標(biāo)

圖1 SKE50型液壓自動(dòng)爬模示意圖

3.2 模板的改進(jìn)

根據(jù)以往現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)和施工需要，向家壩升船機(jī)筒體結(jié)構(gòu)自升模板在廠家模板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)：

(1)加大水平鋼圍令剛度，由原廠家設(shè)計(jì)的10#槽鋼加大為12#槽鋼，并在模板頂口增加一道鋼圍令，空設(shè)一層對拉桿，并配置軸桿裝置，方便模板頂口立模精度調(diào)整，進(jìn)一步提高筒體成形精度。

(2)增加膠合板開孔部位保護(hù)，配置專門的孔口保護(hù)件，延長膠合板使用周期。

(3)平臺(tái)靠近混凝土面設(shè)置翻轉(zhuǎn)蓋板，爬升就位后蓋板翻下，平臺(tái)與混凝土墻面完全密封。

3.3 模板的布置

升船機(jī)筒體結(jié)構(gòu)的液壓自動(dòng)爬模平面布置圖見圖2。

圖2 液壓自動(dòng)爬模平面布置圖

4 應(yīng)用效果

向家壩升船機(jī)船廂室段高程296～393 m筒體結(jié)構(gòu)混凝土總量為7.1萬m3，鋼筋制安量為1.3萬t，混凝土每倉厚度一般為3.5 m(最高兩層因布置有連系梁，故厚為3 m)，每個(gè)筒體結(jié)構(gòu)為28層，四個(gè)筒體結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，基本保持同步上升，單個(gè)筒體結(jié)構(gòu)平均每倉循環(huán)時(shí)間為13 d，最短為8 d。使用該液壓自動(dòng)爬升模板，達(dá)到了以下效果：

(1)選用的TOP50型大面積模板，最大寬度6 m，各標(biāo)準(zhǔn)模板通過連接件的連接，使各面墻體模板最終形成一塊完整的大模板，消除模板之間拼縫，極大改善了混凝土外觀質(zhì)量，澆筑出的混凝土外觀光滑平整，顏色均勻一致，很少出現(xiàn)氣泡、麻面，無掛簾、錯(cuò)臺(tái)等瑕疵，達(dá)到免裝修級別。同時(shí)，該模板體系組成簡單，組裝、拆卸快捷方便，在保證具有大鋼模體系足夠剛度與強(qiáng)度的前提下，最大化地減少了自身重量，以利于現(xiàn)場安裝和搬運(yùn)。

(2)模板和爬架始終錨固在混凝土結(jié)構(gòu)上，施工各階段具有很高的安全性。同時(shí)，寬敞的施工平臺(tái)為施工人員提供了一個(gè)安全而舒適的施工環(huán)境，模板的拆除和安裝均在安全的平臺(tái)上進(jìn)行，保證了施工全過程的安全性。

(3)模板的上升是依靠自身的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)爬升，控制簡單、安全可靠，操作方便，爬升速度快，縮短施工周期，大大提高了施工效率。立模、鋼筋綁扎等不同的工作在不同的工作平臺(tái)上同時(shí)展開，更大程度地節(jié)省了工作時(shí)間。

(4)混凝土分層澆筑，模板逐層爬升，誤差逐層調(diào)整，故其垂直度和平整度易于調(diào)整和控制，可避免施工誤差的積累，施工精度較高。

(5)自動(dòng)液壓爬升裝置免受天氣及氣候的干擾，風(fēng)速不超過70 km/h，可安全進(jìn)行爬升。

5 結(jié) 語

通過在向家壩升船機(jī)筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)用液壓自動(dòng)爬升模板的實(shí)踐表明, 該模板施工工藝符合高聳建筑施工中先豎向結(jié)構(gòu)、后水平結(jié)構(gòu)的常規(guī)做法, 并使立面結(jié)構(gòu)施工簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化和程序化,減少了按常規(guī)施工所需的大量反復(fù)裝拆、吊運(yùn)和更換模板工序, 能使塔吊有更多的時(shí)間來進(jìn)行鋼筋和其它周轉(zhuǎn)材料的運(yùn)輸,有效的解決了常規(guī)施工工藝造成的時(shí)間消耗和成本損失問題，大大提高了施工功效，同時(shí)可以有效保證混凝土澆筑質(zhì)量以及施工安全，是大型高聳混凝土結(jié)構(gòu)比較有效的施工措施和技術(shù)手段。

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2016-11-05

[TM622]；TU755.2+1；U642

B

1001-2184(2016)06-0101-03

滕 飛(1982-)，男，天津人，高級工程師，碩士研究生，從事水利水電工程建設(shè)項(xiàng)目管理工作；

黃小丹(1982-)，女，四川成都人，工程師，碩士研究生，從事水庫調(diào)度研究和管理工作；

秦 武(1984-)，男，湖北十堰人，工程師，碩士研究生，從事水利水電工程建設(shè)項(xiàng)目管理工作；

張懷仁(1984-)，男，河南許昌人，高級工程師，碩士研究生，從事工程測量工作.