底拱翻模施工技術(shù)

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1 、概況
    三峽永久船閘地下輸水系統(tǒng)由3條（襯后為4條）輸水隧洞和36口豎井組成，其中包括16口斜井及72個(gè)漸變段，隧洞總長(zhǎng)約5 500m。隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，洞洞交叉，洞井相貫，斷面多變，其中平洞標(biāo)準(zhǔn)段襯砌斷面為11種之多，最長(zhǎng)一段直洞長(zhǎng)度僅約為128 m。標(biāo)準(zhǔn)段除有少部平洞外，其余均為坡比1∶7或1∶8的斜坡段，斜坡升降處均為圓弧過渡，進(jìn)出口處還設(shè)有平彎，72個(gè)漸變段共有19種不同的尺寸。
    1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    平洞底拱除閘室段為方形、漸變段為兩條小圓變方或方變小圓、T型管及十字管為兩條45°倒角外，其余標(biāo)準(zhǔn)段底拱均為寬5 m，兩側(cè)為R50 cm的反圓弧，南北坡襯砌厚60 cm，中隔墩襯砌厚100 cm。標(biāo)準(zhǔn)段底拱斷面結(jié)構(gòu)見圖1。
    1.2 施工步驟
    平洞混凝土施工程序分為兩步：先澆底拱，后澆邊頂拱。底拱澆高70～90 cm，圓弧上去20～40 cm，以便邊頂模板搭接。澆筑長(zhǎng)度南北坡為8 m，中隔墩為12 m。
    1.3 表面平整度要求
    由于通航后隧洞表面要承受高達(dá)30 m/s水流的沖刷，為提高混凝土表面的耐久性，澆筑后混凝土表面平整度質(zhì)量要求高。表面平整度用3 m直尺檢查，Ⅰ類區(qū)垂直水流方向的起伏差小于3 mm，平行水流方向的起伏差小于5 mm，縱坡≤1/50，不允許在混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面、水汽泡及直徑或深度大于5 mm的氣孔洞。
    2、初期施工及試驗(yàn)情況
    永久船閘地下輸水隧洞從1999年9月29日第1塊底拱結(jié)構(gòu)混凝土開始澆筑。底拱模板結(jié)構(gòu)反弧部分R50 cm及邊墻采用定型鋼模板，兩邊用桁架相連，底板3 m段采用人工刮平抹面。底拱定型模板結(jié)構(gòu)見圖2。
    由于混凝土澆筑時(shí)，反弧部分汽泡難以排出，聚積吸附在模板表面，脫模后在混凝土表面出現(xiàn)大量的水汽泡、麻面；同時(shí)中部桁架密集，人工刮平抹面困難，致使底板平整度較差，極大地影響了混凝土表面質(zhì)量。
針對(duì)初期底拱澆筑中出現(xiàn)的表面質(zhì)量問題，進(jìn)行了各種相關(guān)試驗(yàn)，包括不同的振搗時(shí)間，模板開孔，木模板和在鋼模板加內(nèi)襯等幾種條件的試驗(yàn)。
    為了保證試驗(yàn)效果，還在鋼模板及木模表面鋪定吸濕性好的土工織物和生白布，但土工織物和生白布只能周轉(zhuǎn)2～3次，成本高，且無法徹底解決表面平整度及水汽泡。經(jīng)多次試驗(yàn)，我們認(rèn)為，只有改變常規(guī)的施工方案改善工藝措施才能消除底拱混凝土表面水汽泡，因此，我們采用新的施工方法——底拱翻模抹面技術(shù)。
    3、底拱翻模
    底拱翻模抹面技術(shù)投入使用后，在施工中得到了不斷完善和發(fā)展。目前，底拱翻模主要分為底拱翻模臺(tái)車和底拱小翻模兩種結(jié)構(gòu)形式。
    3.1 底拱翻模臺(tái)車結(jié)構(gòu)
    底拱翻模臺(tái)車為整體結(jié)構(gòu)，主要由模板、臺(tái)車架、拖板、撐桿、行走輪、支架及軌道等組成，見圖3。
    模板包括R50 cm反弧段、高40 cm邊墻及50 cm底板直段，面板厚6 mm。模板每塊長(zhǎng)2 m，模板間用螺栓連接。
    臺(tái)車架主要由型鋼組成，分為4 m一段，底部拖板導(dǎo)軌固定于臺(tái)車架上。行走輪移動(dòng)時(shí)固定于臺(tái)車架上；澆筑時(shí)在臺(tái)車架兩端用鋼凳支撐住。
    手動(dòng)撐桿用于模板支撐及脫立模，當(dāng)用手動(dòng)撐桿把模板脫空后，換用1～2 t手拉葫蘆把模板拉攏臺(tái)車架，并用掛鉤把模板固定于臺(tái)車架上。
    拖板長(zhǎng)約2.7 m，寬50 cm，上置2只1.1 kW平板振搗器。刮板前后往返運(yùn)行時(shí)用1 t手拉葫蘆進(jìn)行牽引。
    軌道采用［12槽鋼。后部軌道置于底板混凝土上，前部軌道置于已綁扎的底板鋼筋上。軌道前后循環(huán)，重復(fù)使用。
    3.2 底拱小翻模結(jié)構(gòu)
    底拱小翻模主要由模板、背肋、拉筋、樣架、刮軌及支架等組成，見圖4。
    模板同樣包括R50 cm反弧段、高10 cm邊墻及底板。模板面板厚3 mm，高55 mm，每塊模板長(zhǎng)1.2 m，模板相互間用∪形卡相連。
    背肋緊貼模板內(nèi)肋，以便通過拉筋把模板拉緊固定。背肋分為橫、縱向，均用1.5″鋼管，縱肋彎制而成，間距60 cm。
   刮板用方鋼或槽鋼制成。刮板導(dǎo)軌用?25圓鋼通過尼龍錐套與底板鋼筋固定，混凝土平整后把導(dǎo)軌及錐套取出，人工抹平。
    支架由1.5″鋼管通過用碗扣連接而成。支架主要用于模板拆翻、振搗、抹面及混凝土輸送泵管架設(shè)。
    3.3 底拱翻模技術(shù)參數(shù)及施工程序
    底拱翻模主要技術(shù)參數(shù)如下。
    序相同：扎筋→立模→校正→澆筑→平倉振搗→翻模→抹面→模板移裝。不同之處主要為：一是底拱臺(tái)車整體移裝，拖板導(dǎo)軌固定于臺(tái)車架上；而底拱小翻模分塊移裝，刮板導(dǎo)軌固定于底板鋼筋上；二是底拱臺(tái)車車架可作施工平臺(tái)及混凝土輸送導(dǎo)管架，而底拱小翻模需另搭設(shè)施工平臺(tái)。
    平洞底拱用翻模施工，只要根據(jù)混凝土初凝強(qiáng)度，掌握好翻模時(shí)間，把混凝土表面抹平、壓光，便可徹底消除混凝土表面水汽泡、麻面及錯(cuò)臺(tái)。
    3.4 底拱翻模工藝措施
    （1）塌落度控，制混凝土澆筑采用泵送分層平鋪入倉，澆筑層厚≤50 cm，塌落度嚴(yán)格控制在12～16 cm之間。
    （2）澆筑順序，先將混凝土澆筑至底板內(nèi)層鋼筋以下，然后改由邊墻下料，當(dāng)混凝土由邊墻圓弧模板底部溢出后，再從中間底板下料至底板高程，最后再把邊墻澆滿。
    （3）平倉振搗，混凝土入倉后，骨料有堆積的地方采用人工及時(shí)平倉分料及振搗；振搗棒作業(yè)時(shí)要求“快插慢退”，振搗時(shí)間控制在40～50 s，以混凝土不再冒氣泡且表面泛漿為止。
    （4）底板平整，收倉后，底板混凝土略高于設(shè)計(jì)高程，初步用拖板或刮板進(jìn)行平整處理，最后用抹鏟人工找平、壓光。
    （5）翻模、抹面，混凝土初凝強(qiáng)度達(dá)到0.1～0.3 MPa時(shí)，按澆筑順序逐塊翻起模板，用泥鏟抹平、壓光殘留于反弧段混凝土表面的水汽泡、麻面及錯(cuò)臺(tái)等，消除表面缺陷。
    4、施工應(yīng)用與拓展
    4.1 底拱翻模臺(tái)車施工
    底拱翻模臺(tái)車于1999年5月18日首次用于南-平洞S4塊底拱澆筑。
    底拱翻模臺(tái)車整體進(jìn)行脫立模、移位；混凝土澆筑后，按混凝土澆筑順序逐塊翻轉(zhuǎn)模板，對(duì)反圓弧面等存在水汽泡、麻面的部位進(jìn)行人工抹面、壓光，較好地解決了混凝土表面缺陷。但由于臺(tái)車重量大，移位、翻轉(zhuǎn)較困難，翻模時(shí)間較長(zhǎng)，易錯(cuò)失最佳抹面時(shí)機(jī)；模板翻轉(zhuǎn)時(shí)易對(duì)相鄰塊產(chǎn)生擾動(dòng)，在混凝土表面產(chǎn)生裂紋；同時(shí)，由于臺(tái)車架空間較小，不利于進(jìn)行拖板、抹面作業(yè)。
    4.2 底拱小翻模施工
    底拱小翻模于2001年7月20日首次投入北-N16平洞底拱施工。
    雖然模板小塊拼裝，需設(shè)置較多拉筋、搭架等，工序較繁雜，但模板重量輕，裝拆、轉(zhuǎn)移方便，時(shí)間短，易于把握住最佳抹面時(shí)機(jī)；底拱刮平、抹面施工空間大，模板翻拆時(shí)不易擾動(dòng)相鄰塊，混凝土表面無裂紋；在與邊頂拱同步施工中，利于邊頂臺(tái)車的安裝、材料運(yùn)輸及混凝土輸送，而且適用于彎道施工，所以底拱小翻模在平洞施工中顯示出較強(qiáng)的適用性。
    4.3 底拱翻模的拓展
    底拱小翻模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于地下洞室施工，所以在后來的施工中，底拱小翻模又發(fā)展應(yīng)用到平洞旁彎、升坎溢流面、漸變段、閘室段、T型管、十字管、56.9°的斜井上、下彎段及直段部分底板等。斷面形式多樣，有圓弧形、45°倒角及圓變方或方變圓等；模板既有鋼模，亦有木模。為底拱混凝土的優(yōu)質(zhì)施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
    另外，底拱小翻模除在三峽永久船閘地下輸水隧洞中廣泛使用外，還在三峽右岸地下電站廠房引水隧洞中得到了成功應(yīng)用。引水隧洞直徑為13.5 m，底拱翻模結(jié)構(gòu)見圖5。
    用底拱翻模抹面技術(shù)施工，混凝土表面光滑平整，徹底消除了表面水汽泡、麻面等，滿足了設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，還可節(jié)省大量的缺陷處理費(fèi)用和時(shí)間，減少了三峽電站通航發(fā)電后，隧洞混凝土表面在高速水流沖刷下發(fā)生氣蝕的可能性及維修的機(jī)率，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。