竖井滑模施工方案

一、竖井砼施工简介

由于竖井较高，施工难度大，且属抢险工程，采用常规立模分层浇筑施工进度慢，且混凝土质量难保证。采用滑模施工较立模分层浇筑方法优越，滑模施工经济实用、速度快、操作方便、结构简单、能及时抹面等优点，消除气泡、麻面及错台，砼表面光洁、平整。竖井均为全衬砌砼，厚度为基本在500-900mm之间；在竖井砼施工中采用液压滑模进行施工。用直径Φ48×3.5的钢管作为爬杆，爬杆浇筑在砼中可作为主筋使用。所以该施工工艺结构简单滑升速度快、质量容易保证、工期短、成本底在深井施工中具有明显的经济效益。

二、滑模结构原理

竖井滑模主要由：模板系统、操作平台系统、液压提升体系等组成。 其余部份都是钢结构按桁架结构设计自制的。

分料保护平台则根据现场按照分料、安全适用的原则现场用脚手架管根据施工作业队需要自制。

1、滑模组成结构 2.1.1 模板系统

模板系统包括模板、围圈、辐射梁、提升架等。模板由组合钢模板（120cm×30cm）和特种模板组成。围圈用于固定模板承受传来的水平荷载和竖向荷载，并将其传递到辐射梁、提升架上，围圈采用角钢桁架式结构，断面尺寸为90×50cm。辐射梁混凝土的侧压力大部分通过围圈传递到辐射梁上，由4根对称布置的辐射梁支撑砼的侧压力。提升架由横梁和铺板组成，周围布置栏杆、供浇筑时使用。 2.1.2 操作平台系统

操作平台系统主要包括上部受力料平台、中间操作平台及下部抹面平台。受料平台有立柱、梁和铺板组成，周围布置栏杆供浇筑时下料，上面布置液压系统。操作平台由木板铺设在两侧围圈上，上面布置各种操作设备，是浇筑砼施工人员的操作场地。抹面平台主要供砼浇筑后抹面，找预埋钢板、拆预埋盒、砼养护及质量检查用，由吊杆、横梁、脚手板及护栏组成，上吊于围圈桁架上，宽72cm。 2.1.3 液压滑升系统

液压滑升系统是滑模上的动力装置，由支撑杆（爬杆）、液压千斤顶、液压控制台和油路等组成。爬杆是千斤顶上爬的轨道，采用ф48×3.5mm钢管组成，单根长3～6m，要求同一高程上接头不超过25％，且相邻支撑杆接头应错开，接头处用丝牙连接。液压千斤顶采用穿心式楔块千斤顶（QYD-60A），通过油压反复供油和停油来完成一次循环，从而带动模板上升。液压控制台和油路系统用于操作千斤顶的运转并供给千斤顶油压。液压控制台主要由电动机、油泵、换向阀、溢流阀、压力表、开关等组成。油路系统是连接控制台至千斤顶使油液通行的通路，主要由油管、管接头、分液器、针阀等器件组成。 三、滑模设计

3.1 滑模施工设计力学计算 3.1.1 滑模型式及面板选择

根据输水隧洞进口段竖井设计断面尺寸，将滑模设计成桁架式，利用一套滑模浇筑竖井，选用桁架组装式。为减轻重量、节约成本和提高功效，选用定型小块组合模拼装起来作面板，板厚3.5mm。 （1）设计思路

外层钢筋超前，然后边绑扎内层钢筋边滑升，在距桁架3m高处设计分料平台及钢筋绑扎操作平台，并对滑模滑升摩阻力和爬杆的抗压强度计算复核。 （2）理论计算

1. 拟采用方案

a) 千斤顶：GYD-60 (滚珠式)

额定起重量：6t 工作起重量：3t 理论行程：35mm 实 际 行 程：20-30mm 工 作 压 力： 8MPa 自 重：25kg b) 支承杆：Ф48×3.5钢管

外径：48mm 内径：41mm 壁厚：3.5mm 外表面积：0.152㎡／m 重量：3.84kg／m 截面面积：4.89c㎡ 弹性模量：E=2.1×105 MPa 截面特征： J=12.296cm4 ; W=5.096cm3; r=1.58cm

根据西北工业大学对Ф48×3.5爬杆承载能力的理论计算和荷载----变形曲线分析，在滑模施工中当采用Ф48×3.5钢管作为支撑杆且处于混凝土外体时，其最大脱空长度不应超过2.5m（采用6t大吨位千斤顶，工作起重量为3t），最好控制在2.4m以内，支撑杆稳定性是可靠的（《建筑施工手册》第四版第二页P996-997）。 c) 模板采用1200高钢模板。

d) 单横梁“п”形提升架，槽钢围圈。 2. 支撑杆、千斤顶个数计算

熟料库计算：

a) 操作平台施工荷载：

操作平台面积：3.14×62=113m2

操作平台施工荷载：113×1.5KN／m2(取值)=169.5KN，相当于17t。 b) 模板与混凝土摩阻力：摩阻力系数取2.0KN／m2 3.14×12×1×1.2×2.0 KN／m2(取值)=90.4KN，相当于9t。 c) 平台实际荷载：28.82t的计算依据：

1) 提升架： [14 1.6m×1根×30套×14.53kg／m=697kg [12 0.55m×2根×30套×12.059kg／m= 397kg

[14 0.9m×1根×30套×14.53kg／m=392kg [14 0.14m×2道×30套×14.53kg／m=122kg

Ф38×3 0.06m×30套×2.589 kg／m=4.66kg [14 6m×2道×30根×14.53kg／m=5230kg （10mm厚钢板）0.25 2 ×3.14×0.01×7850=15.4 kg

2) 围圈及平台檩条[8

「3.14×12×1×4道」×14.53kg／m=219kg

3) 平台板

平台木板（50mm）按照荷载规范600-700kg／m3

113 m2×0.05m×0.7t／m3 =4.0t 4) 模板系统

模板：3.14×12×1×1.2×40kg/m2=1808kg 5) 6) 7) 8)

千斤顶 30台×25 kg／台=750kg 高压油管 300kg 液压控制台 150 kg

内吊架、平台（取530mm宽，距外库壁100mm），施工荷载标准值(包括自重及有效荷载)取2.0 KN／m2 3.14×12×1×0.53×2.0=39.94KN (相当于4.0t)

9) 斜撑 [6.3 1.5m×1根×30套×6.633 kg／m=298.5kg 10) 料斗支架向平台直分散混凝土所产生的集中荷载W

取值： 1.混凝土重力密度ν=25 KN／m3

2.料斗内混凝土表面至料斗口德最大高度h=1.3m 3.卸料时料斗口至平台卸料处的最大高度h=0.5m 4.料斗口面积A=3.14r2=3.14×0.152=0.071 m2

5.卸料口下放可能堆积的最大混凝土量0.15 m3 =25×「（1.3+0.5）×

0.071+0.15」=6.95KN，相当于0.695t

滑模施工总荷载： 17t（操作平台施工荷载）+9（摩阻力）+28.82t（滑模装置实重） =36.8/t

d) 支承杆采用Ф48×3.5mm钢管，允许承载力： P0=( a／K) ×(99.6-0.22L)=31.92KN 式中P0-----------支承杆允许承载能力 a为工作条件系数，取0.8 K 为安全系数，取2.0 L 为支承杆长度，取90cm

e) 液压提升系统做需的千斤顶和支承杆的最少数量可按照以下公式计算： n=N／P N为总垂直荷载

P为单个千斤顶的计算承载力

按支撑杆允许承载力或千斤顶的允许承载力（为千斤顶额定承载力的二分之一），两者取其最小者 f) 千斤顶数量确定：

GYD-60滚珠式千斤顶工作起重量为P0 =30KN；支承杆允许承载能力P0 =31.92KN 计算时，P0 取最小值为30KN作为支承杆脱空长度大于2.5m时，必须采取的加固措施，则圆库所需千斤顶最少数量为:

n=N／P=36.8t／3t=13台，实际采用千斤顶30台。 按照以上理论计算，共需用千斤顶个数为25-30台。

该液压系统向千斤项加压时通过控制台面板上控制按纽控制，使其油泵输出的高压油通过电液换向阀到主油器，经针阀到分路油管；再经支路到分油器，经支路油管进入千斤顶使千斤顶加压向上滑升，滑升时要注意千斤顶的同步差。

四、滑模的安装 4.1竖井滑模的安装

在竖井下弯段砼施工前进行竖井滑模的安装，滑模安装完毕经有关部门验收，合格后进行空滑，利用脚手架管加固，边加固边滑升直至空滑到竖井直段；经测量校正后进行滑

模整体加固，加固完拆出脚手架管进行下弯段施工； 4.2调压井滑模的安装

利用调压井隔离平台作为安装施工平台进行滑模的组装，材料设备用十吨吊车从井口运送至平台，人员从引水洞进入上弯段，制作安装一安全爬梯供人员上下隔离平台使用。 五、滑模的施工

为确保滑模施工的连续性，在竖井砼施工前对整个竖井进行一次全面检查及欠挖处理、危石处理、岩面清洗，经验收后方可进行砼的施工。水、电供给均考虑利用现在已有的系统，并根据情况进行改造、完善，满足施工要求。滑模施工时：人员、钢筋、材料均由井口用吊笼往下输送，操作人员必须经过一定训练了解操作技能，熟悉操作方法及保养规程，并能准确的理解施工中的信号及通讯；经考试合格后方准进行操作。下面分别对施工中的信号及通讯、液压系统、砼下料及振动系统、模板滑升、电力系统、抹面系统分别进行简介。

5.1砼施工中的信号及通讯

调压井竖井砼施工均属于深井施工，通讯就显得十分重要； 它分两部份：1/：井口对外，2/：井内对井口。

井内对井口又分：1/：吊笼系统，2/：下料系统，3/：井下操系统对平台卷扬操作系统。 下面着重讲吊笼系统的通讯：吊笼系统采用电铃的间隔次数作为讯号；在施工前统一约定如：一停、二下、三上升。

电钤采用双回铃控制：在吊笼里面与卷扬机控制系统处均安装电铃，同时接通电源同时发出电铃声；如吊笼需向下时，在吊笼里面按二次电铃，此时吊笼里的电铃与卷扬机操作系统处的电铃同时响二次，操作系统人员听到铃声相应回二声铃后操作卷扬机使吊笼向下；同理一下停，三下上升。

下料系统也是采用双回铃控制，施工前统一约定如：一停止下料、二下料；

在井内滑模控制系统及砼下料系统处均安装电铃，同时接通电源同时发出电铃声；当需要下料时滑模控制系统按二次电铃，此时下料口处的电铃与滑模操作系统处的电铃同时响二次，操作系统人员听到铃声相应回二声铃后便开始下料；需要停止下料时滑模控制系统按一次长铃声操作人员便停止下料。

注意：吊笼系统及下料系统的电铃在井口要离开一定的距离分别布置；以免发生误会发生意外。

5.2液压千斤顶的使用

千斤顶同步差的调整可通过控制台截止阀进行调整，也可通过千斤顶侧边的截止阀调整，一般情况在滑模安装完毕后必须试滑调整；并在滑升过程中要仔细观察并做微调，以保证滑模的爬升质量；检查时可通过仪器检查整体要保持水平，也可通过普通水平管进行检查。

5.3、砼下料及振动系统

砼输送采用8〃普通厚壁管溜送，中间每隔12米长设置安装相应的砼缓降器，砼下料时应注意在圆周上对称均匀下料或在圆周上均匀三角形下料和多点下料，以免由于下料不均发生偏斜，在整个圆周应均匀上升；在平仓过程中配备铁锹、三角抓等必要的工具进行平仓，尽量不用振动器平仓，以免出现漏振、过振、骨料分离等质量事故。 砼振捣必须内实外光，振动器选用变频插入式振动器，振动棒的插入深度在振动第一层砼时以振动器头部不碰到老砼（或基岩）面，但相距不超过5cm左右为宜；振动上层时则应插入下层砼5cm左右，使上下两层结合良好；振动时间以砼不再显著下沉水分和汽泡不再逸出并开始泛浆为准。 5.4、模板的滑升

5.4.1：初次滑升模板及测量加固

模板在安装时必须在设计断面上要求精确的对中、平整、经验收合格后要进行加固，为防止砼下料不均匀对模板产生不均匀的侧压力使模板发生移位，在浇筑前对模板上口、下口要进行加固；上口周围用手动丝杆顶住模板与岩石进行加固，下口内侧可焊挡块进行；首次爬升时松开上口手动丝杆即可进行爬升。模板的测量也可从井口引竖中心线至滑模平台上，用钢卷尺水平管吊垂引点校核模板，垂线在井口固定好，并对井口测量点要进行保护；在施工过程中施工专业人员要随时对模板进行检查，发现问题及时处理；滑升一段距离应由测量人员进行体型及对中、平行进行一次综合检查；发现问题及时处理。 5.4.2、滑板的初次滑升

滑模的初次滑升要缓慢进行，滑升过程中对液压系统模板结构以及有关设施在负载条件下做全面的检查发现问题及时处理，并严格按以下步骤进行；在第一次浇筑3cm厚的水泥砂浆，接着按分层浇筑的原则浇筑，当厚度达到80cm时开始滑升3—5cm，即千斤顶一次到二次行程；并检查脱模的砼凝固是否合适，若爬升过早容易起驺，抹面后仍会起驺，若爬升过晚砼达到一定强度根本无法抹面，一般情况当砼强度达到0.1~0.3Mpa时滑模即可进行滑升，滑升应循行“多动少滑”的原则进行；根据现场的施工经验砼首次入仓经5~6小时后就可进行初次滑升，滑出的砼面若用手按会留下明显的手印，这样利用原浆进行抹面，即节省材料人工又可使砼表面光滑，能较好地保证砼的质量。 5.4.3、模板正常滑升

滑模从初次滑升正常后施工转入正常滑升，应尽量保持连续施工，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度，日滑升高度控制在3米~5米范围，滑升过程中要有专人检查滑升情况观察爬升杆上的压痕和受力状态是否正常，检查滑模中心及模板的水平度。 5.4.4、滑模的纠偏

造成模板偏移主要有三种原因：一是由于下料及振动不均匀导致作用在模板上的侧压方不均衡使模板发生偏移；二是由于千斤顶不同步发生模板偏移甚至发生扭转，如不及时纠正会随着模板的上升而发生偏移造成不良后果；三是千斤顶回位不完全，造成每个行程爬升高度不相同造成模板偏移、扭转。

针对产生的原因不同应进行相应的纠正及预防措施。

首先下料时应尽量使砼先低后高进行，并注意分料不要过分集中，浇筑入仓内的砼应随浇随平不得堆积；应采用多点下料均匀上升使其整个圆周砼上升速度保持一致，这样作用于模板上的侧压力就能相互消除以保证滑模的爬升质量，同理振动器的振动也应对称均匀。

在安装完成后对整个液压系统进行调试，保证每个千斤顶的爬行速度保持一致；在施工中同时还应注意每个千斤顶的回位是否完全，若回位不完全可用锤敲击千斤顶上方及支撑杆使其复位彻底，以保证每个千斤顶每个行程相同，避免模板发生偏斜及扭转现象。 总之在模板滑升过程中纠偏要首先分清原因，缓慢进行不可操之过急，以免砼表面出现仄线及裂纹。

5.4.5、抹面平台

滑模下层设有抹面平台，滑模不断往上滑升则露出的砼面就要利用人工进行抹面；砼表面的质量主要是靠人工抹面来实现，所以要加强抹面人员的责任心的管理工作；抹面的好坏还要掌握好滑模的爬升时间，过早、过晚都会影响抹面质量。并在抹面平台上沿周边布置一趟洒水花管，进行砼养护。 5.4.6、用电系统

进入模板的主电源、分电源及照明电源的电源线全部使用电缆线；机械用电使用380V电压如：液压控制台的油泵电机、振动器及电焊机等。

工作面照明则采用36V安全电压供电照明。

主电源直接进到具有防雨功能的开关柜因洞内会有渗水，开关柜一定要装漏电保护装置，注意高底压电源应分开布置。

井内应备有应急灯作为井内紧急照明。

在井口配备有75KW柴油发电机作为备用电源，若发生停电通讯中断，应断开外部电源空气开关，合上备用电源空气开关启动柴油发动机备用电源，恢复动力设备的供电及通讯供电。 5.4.7、使用注意事项

1: 控制台：液压控制台以注入68#抗磨液压油，液压油必须保持清洁并定时清洗和更换滤芯，经常检查油位避免油泵吸入空气。

2: 应经常检查油位油温发现漏油查明原因及时处理，油温不超过60度，油温过高应检明原因加以消除。

3: 滑升前必须进行检查发现下列情况查明原因处理后方可滑升如：盘面堆积大量砼、钢筋、模板内砼没有浇均匀、盘面中心偏差状况不明等。 4: 电机运转正常后电液阀方可换向进入工作状态。

5: 液压控制台使用时应避免雨淋，并应有可靠接地保护。 5.4.8、液压千斤顶

1: 在使用前爬杆上一定要装限位器，支撑杆表面严禁涂抹任何防锈油脂或沾油。 2: 在滑升过程中偶而出现两支撑杆偏斜造成活塞复位困难时，可敲击千斤顶上方支撑杆使复位彻底，之后应校正支撑杆避免再次发生活塞复位困难的现象再次发生。

3: 注意保护千斤顶顶部清洁，防止砼砂浆顺支撑杆流入千斤顶内影响千斤顶的正常使用。 5.4.9、滑模的支撑

滑模在模板校正后周围应用手动撑杆把模板与岩面撑牢，以免模板在下料及振动时模板发生偏斜现象。

由于一些原因需滑模在中途停止时间较长，应注意一定要把滑模在往上滑升，使其大部份模板离开砼只留10cm左右在砼面上，并及时清理离开砼面模板上的砼，避免由于滑模停时间太长而无法爬动的重大事故。

5.4.10、滑模停滑处理

滑模停滑包括正常停滑及特殊情况下的停滑。正常停滑指滑模滑升至预定桩号停滑，特殊情况下的停滑包括出现故障及其他意外因素引起的停滑。停滑后，在砼达到脱模强度时，将滑模全部脱离砼面，防止模体与混凝土粘在一起，并清理好模板上的砼、涂刷脱模剂。因特殊情况造成的停滑，混凝土面按施工缝进行处理。 5.4.11、滑模施工安全隐患及处理措施

施工中材料运输及人员上下安全存在隐患，采取在井口设置安全施工平台，在滑模上部设置封闭安全平台，在滑模底部抹面平台位置用安全网全部封闭的安全处理措施。

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