滑模工法

水运工程大型预制构件滑模工法滑模施工工艺是浇注竖向钢筋混凝土结构的一项先进施工工艺，具有投资省、施工进度快，效益好的特点。我局自1979年在广州黄埔新港二期工程深水码头大型扶壁施工中开始采用滑模工艺至今已有20多年，先后在海南八所港码头、马村电厂煤码头、解放军1994工程、三亚崖城天然气码头，北海涠洲岛轻烃外运码头工程、广西北海电厂煤码头、防城港多个迫位、防城港煤码头、厦门海沧10#泊位、华能海口电厂煤码头、等三十几项工程中应用滑模工艺进行大型水工钢筋混凝土构件的预制施工，积累了丰富的施工经验.在2005年7月，由四航局主办的“海工构件滑模施工技术研讨会”上，参加会议的国内港工行业的34位专家，在参观了我局海口华能电厂工程的沉箱滑模预制及查阅了多次的检测资料后，一致认为现在的海工构件滑模技术已经达到相当高的水平，滑模预制的构件与传统整体模板预制的构件质量水平相当，完全能满足现有港口工程质量检验评定标准（JTJ221-98）的要求，经济效益和社会效益十分明显。1工法特点 1) 模板高度小，实际高度只有1.2m，不需要传统的落地脚手架及支撑架，节省大量的非结构用材。2) 整套拼模为一次组装，多次使用，而且装拆模简便，混凝土强度达到0.050.20MPa时即可出模，加快了模板的周转使用，施工进度得到加快。 3) 整套模板由液压系统提升，混凝土保持连续浇注，可避免施工缝，结构的整体性好，施工周期短。4) 节省施工用地，施工现场简洁，有利于环保。2 适用范围1) 构件滑模施工工艺适用于水运工程大型预制构件的现场或预制厂施工，也能够满足其它各种大型现浇和预制构件的施工。2) 不仅适用于等截面结构构件，只要配以必要的异形模板及固定装置，便可对不同截面的构件进行滑模施工。3) 构件壁厚小于20cm或保护层小于3cm的，施工现场气温低于5时，不宜用本工法。4) 连续低温、大风大雨天气不宜进行滑模施工。3 工艺原理3.1 模板滑升原理在浇注混凝土的过程中，在上层混凝土浇注的同时底层混凝土已达到了一定的强度，出模混凝土能保持原有的形状，模板可以滑升以便连续浇注作业， 施工时利用一组穿心式液压千斤顶沿支承杆滑升，带动内外模板沿已浇注的混凝土面缓慢提升，混凝土浇注、钢筋绑扎、管件预埋、表面压平抹光等工作不断交替、 连续进行，以完成整个构件的浇筑和成型，模板结构见图3.1.1。注：1工作平台 2支承杆 3千斤顶 4门架 5连接螺栓 6套管 7内外模板 8抹面脚手架 9外工作平台 10支承杆及千斤顶 11内工作平台 B构件壁厚 B1模板上口宽 B2模板下口宽 H模板高度3.2 千斤顶工作原理穿心式千斤顶由缸体及活塞两大部分组成，缸体与活塞上各装有一组卡块,当千斤顶进油时，活塞上的卡块抱紧支系杆，油压将千斤顶缸体顶起带动内外模板上升，当千斤顶回油时,缸体上的卡块由于自锁角关系卡紧支承杆，活塞在弹簧的作用下，回复原位，完成一个滑升过程。通过往复循环，使千斤顶带动模板沿支承杆不断上升，完成滑模的全过程。穿心式千斤顶工作原理图如图3.2.1所示。4工艺流程滑模工艺流程图如图4.1.1所示。底模准备绑扎底部钢筋安装滑升模板系统插支承杆顶部砼二次振捣模板系统滑出砼顶面和出模砼抹面接长支撑杆及竖向筋终凝砼养护出模砼抹面浇注砼(分浆、振捣)0绑扎水平向钢筋滑升到顶NY模板系统正常滑升、调平切割支撑杆吊住模板系统模板系统吊离构件养护完 成模板系统末升等强、养护制作拼装滑升模板系统钢筋下料制作支承杆加工制作模板系统清理、保养下一构件预制图4.1.1滑模工艺流程图5施工要点 5.1 施工准备5.1.1 滑模施工前，要熟悉设计图和规范及规定要求，编写详细的施工方案，组织相关施工人员进行质量、环境、职业健康安全交底。5.1.2 混凝土配合比设计试配，除满足设计强度要求外，还应满足滑模模板施工工艺的要求，应根据不同的浇注环境设计不同的配合比，使混凝土出模强度控制在0.050.20MPa，坍落度控制在3050mm左右,出模时间控制在2 3.5h左右，初凝时间控制在44.5h左右。要宜选用泌水率小的硅酸盐或普通硅酸盐水泥、级或级粉煤灰，级配良好的碎石及细度魔术模数偏小的中砂。5.2 滑模设计滑升模板、操作平台和液压系统按液压滑动模板施工技术规范设计。应特别注意模板整体刚度要足够, 千斤顶的总数量应按千斤顶的最小数量的两倍确定，千斤顶最小数量须满足下式：n（N+F*A）/P (5.2.1)式中：n千斤顶最小数量（台）； F混凝土与模板阻力（kg/m2），与模板类型、锥度、混凝土出模强度等有关（一般取150300kg/m2）； N滑模装置总荷载（kg）； A模板总面积（m2）； P千斤顶允许承载力（kg），常用的千斤顶为3000kg。5.3 滑模加工及组装5.3.1应首先按滑升模板、操作平台和液压系统设计图纸在工厂加工围圈、腹杆、提升架和组合钢模板等各零部件并验收合格后，运至施工现场准备组装；选型、采购千斤顶、液压台、油管等外购件并检验合格，确认全部千斤顶的行程一致。5.3.2 组装场地应平整和水平，组装前应将场地打扫干净，在地上放出构件轮廓在水平面上的投影线及提升架的位置的大样。组装应首先将围圈和腹杆组装成框架，将调整框架水平后安装提升架，形成滑升模板系统的骨架，整个骨架加固好后安装组合钢模板，模板下口宽度即构件的壁厚，模板应呈现上大下小的锥度，模板面必须向内侧倾斜1左右。模板安装完成后，按要求就模板尺寸和锥度进行阶性段验收，验收合格后，再安装内外工件平台、千斤顶、输油管路和液压台等。整个系统装配完毕后应进行联动试运转，并按要求进行验收，验收合格才能正式投入使用，液压系统应密封良好，不漏油。5.3.3 滑模模板系统可根据设备的起吊能力分为整体安装及分体安装，设置吊点应保证模板起吊时各吊点受力相等且模板不发生塑性变形，必要时可使用吊具，吊具应经设计。5.3.4 如有构件有底座，可另行加工模板，施工时不随滑模提升。5.4钢筋加工和绑扎5.4.1 钢筋按设计要求加工。单根钢筋长度应方便施工过程绑扎，一般竖向钢筋不宜超过3m，水平钢筋不宜超过7m，水平钢筋两端有弯钩的，应分段接驳，以方便穿插。加工好的钢筋半成品按单个构件所需数量运至施工现场，分类摆放、标识。5.4.2在底模上放出大样，绑扎底层钢筋，竖向钢筋绑扎高约3m，水平钢筋绑扎至与滑模模板上口齐平。5.5支承杆加工支承杆可选用25mm圆钢或25mm热轧带肋钢加工。圆钢爬杆外设随滑模系统一起提升的套管可在滑模完成后回收再利用。热轧带肋钢则不能回收，可代替竖向结构钢筋（应征得设计单位意见）。支承杆分段接高，同一水平面支承杆接头个数不应超过支承杆总根数的1/4。圆钢支承杆两端可分别加工成M161.5mm的内外螺牙，扣丝连接。热轧带肋钢筋支承杆可两端开坡口，用电弧焊焊接，也可采用电渣压力焊焊接，接头应顺直，焊口打磨光滑，以确保千斤顶顺利通过。 5.6模板安装5.6.1 模板安装前，应在表面均匀涂刷脱模剂。5.6.2 有底板（座）构件应先安装底板（座）模板。5.6.3 套装滑模模板系统时，将滑模整体吊升至绑扎好的钢筋笼上空，准确对位后缓缓放下，直至滑模模板坐在底模或底板搁置模板上。调整滑模使之与底板（座）模板连接平顺将两者临时连接加固。分体安装的模板应在套装后联成整体。5.6.4 底板（座）模板与滑模模板之间应采取可靠措施防止漏浆。5.6.5调整钢筋保护层，在模板上口每隔1m左右挂一个钢筋保护层限位钢管，钢管外径等于钢筋保护层厚度，钢管随模板上滑，保证钢筋保护层的厚度满足要求。5.6.6插入支承杆，每根支承杆底部应垫一块足够强度和面积的混凝土垫块，保证支承杆底部保护层满足要求，同时承受和分散支承杆的压力。5.6.7 在每根支承杆上测放调平控制标高，并固定调平限位卡。 5.7混凝土浇注5.7.1 有底板（座）的构件，底层混凝土可直接吊罐或泵送入舱。5.7.2 浇注完底板（座）混凝土后，吊装分浆平台，由人工分层分浆入舱，层厚约30cm，每层混凝土分浆完成后顶面应基本齐平，高差应控制在10 cm内。5.8 初升滑模模板内混凝土开始浇注后22.5h，底部混凝土已达到出模强度（通过制备混凝土试件，用贯入阻力仪测试，绘制时间和强度曲线确定），此时可以开始滑升模板，滑升前必须完全去除滑模模板和底侧模之间的连接。操作液压台，使千斤顶爬升12个行程（约5cm），观察出模混凝土有因强度不足无坍塌或强度过高后，调整千斤顶的爬升速度，滑模模板进入正常滑升阶段。 5.9 正常滑升5.9.1 在正常滑升阶段，模板滑升和混凝土浇筑、钢筋绑扎、预埋管件设置、接长支承杆、出模混凝土表面抹光等工序相互交替进行。5.9.2模板提升速度宜控制在40cmh左右，相邻两次提升模板间隔不宜超过30min。5.9.3 各部位混凝土的顶面高度应基本一致，人工分层分浆入舱，层厚约30cm，每层混凝土分浆完成后顶面应基本齐平，高差应控制在10 cm内，且应控制混凝土顶面不低于模板上口30cm，否则应暂停滑升，等待混凝土浇注跟进，以使同一水平面上的混凝土在出模时刻的强度差异控制在较小的范围内，以便出模混凝土都能原浆抹面。模板提升后，及时对出模的混凝土表面进行抹光处理，保证混凝土的表面质量。5.9.4 钢筋绑扎速度应与滑模提升速度匹配，保证钢筋在混凝土入模前绑扎、焊接好，并检查合格。5.9.5滑模提升一定高度时，在模板桁架上挂抹面脚手架和安全网，抹面工站在脚手架上随模板提升抹面。5.9.6当支承杆上端高出千斤顶上口部分余下约50cm时，应接长支承杆，使千斤顶能继续滑升。接头处须焊接牢固、打磨光滑，或丝扣连接紧固。5.9.7预计因安装预埋件或其他原因，需放慢模板滑升速度时，应在放慢模速度前约2h通知搅拌站改用凝结时间较长的配合比拌制混凝土，保证出模混凝土强度在适宜的范围之内。5.9.8已终凝的混凝土应按规范要求进行养护，并采取措施防止表面被污染。 5.10 垂直度控制5.10.1 在整个滑模过程中应不断进行垂直度控制，即通过调平限位卡不断调平模板，使模板始终保持水平状态，从而保证构件的垂直度，在支承杆每隔25cm设置一次限位卡调平一次，待所有千斤顶的爬升均受到限位卡的限制时，将限位卡移至上一个高程，模板可继续滑升。5.10.2 对圆筒形构件，可在构件内壁竖向对称设置两条约10cm3 0cm的混凝土肋，使模板沿混凝土肋垂直上升，避免滑模过程中模板沿筒壁转动，导致支承杆失稳。 5.11 停升5.11.1 在施工过程中因施工需要或因其它原因不能连续滑升时，应采取停升措施。5.11.2 停升前，放慢混凝土浇注速度，同时进行找平，模板内的混凝土应浇注到同一水平面。5.11.3 停升时，模板每隔一定时间提升一个行程，直至模板与混凝土不再粘结为止，但不能滑空，应留2030cm混凝土在模板内。5.11.4 再继续施工时，应对液压系统进行运转检查。新旧混凝土的交接处应按施工缝进行处理。 5.12 末升5.12.1 当浇注到设计顶标高下20cm时，应放慢混凝土浇注和模板提升速度，检查模板内混凝土的平整度，及时找平。5.12.2 混凝土浇注到设计顶标高时停止浇注，将混凝土顶部找平、压实，初凝前进行二次振捣和二次抹面，防止松顶。5.12.3末升开始前并应尽可能减轻模板上的载荷，如回收多余的钢筋，撒离无关的人员和不需继续施工的工具和设备。末升的全过程，仍应使用限位卡及时调平模板。5.12.4继续提升模板，直至模板下口滑升至混凝土顶面下1020cm时停止。5.13 模板的拆除5.13.1待构件顶部混凝土强度增长到5MPa以上，拆除模板不至于损坏构件边角时，可将模板完全滑出，用吊机吊住模板，割除支承杆，吊下模板。5.13.2及时清理、检修和保养拆下的模板，重点检查焊点焊缝是否松脱，模板锥度是否符合要求。 5.14 支承杆孔的处理采用不可回收的支承杆时，应保证构件顶面的支承杆应有满足设计要求的保护层厚度，沿支承杆周围凿出相当于钢筋保护层厚度的凹坑，从根部切除支承杆后，与构件本体混凝土强度等级相同的砂浆补平凹坑，应及早处理，使修补砂浆与构件本体混凝土黏结牢固。可回收的支承杆应拔出，并用与构件本体混凝土强度等级相同的微膨胀砂浆灌满支承杆孔道。不能回收的支承杆， 5.15 混凝土养护5.15.1 滑模过程的养护可采用洒水或涂刷养护剂养护。5.15.2 构件外表面可采用洒水的方式养护，可将养护加工成与构件外型轮廓相似的框架，在管壁上钻等距离的小孔，悬挂于抹面脚手架下方洒水养护。构件内壁可用养护剂养护。5.15.3 拆除模板后，在构件顶部安放养护水管洒水养护，构件太高时，可设置加压水泵，增加供水压力，保证潮湿养护不少于15d。6 主要设备和机具构件滑模施工的设备和机具配置，应按模板内能在2.5h左右浇满混凝土，即1h能滑升每小时浇注构件高度40cm所需的浇注的混凝土量确定搅拌站、运输车辆及起重设备的配置，其中起重设备尚应考虑除混凝土以外其他需要其辅助作业的工作量。由于滑模一旦开始，所有设备需要连续不间断地工作数十个小时，因此在设备工作性能的配置上要考虑一定的富余，易损坏的设备和寄机具必须有备用件。以单件重3000t， 18个内腔的沉箱滑模预制施工为例，配置主要机具如表6.1.1。 设备名称规格单位数量备注滑模模板及操作平台套1提升架套156液压千斤顶GYD35型或QYD35型个156备用30个液压控制台72型台1备用1台高压油管8mm2500mm条156备用30条高压油管 16mm25000mm条2备用2条针阀 8mm个156备用30个无缝钢管 25mmm120用作平台上的输油管调平器及限位卡套156备用30套插入式振动器1.1 kW台18备用4台混凝土搅拌站50m3/h台1备用1台装载机ZL40或ZL50台1混凝土运输机械2m3以上运输车辆台4混凝土吊斗2m3个4备用1个起重机械2530t门吊台2模板吊具套1发电机组150200kW台1备用用电源楼梯式爬梯套1供人员上下操作平台 主要机具表 表6.1.17劳动力组织 滑模施工劳动力组织要适应施工周期短、循环快的符合多工种协同作业，劳动强度大，持续时间工作长的特点，人员配置要依据滑模施工的效率确定，即按滑升速度40cmh的所需要的混凝土浇注、钢筋绑扎、抹面及相应的测量控制、液压系统控制等各工种的工作量确定所需要的人员数量，并按每日倒班的次数加倍。所有作业人员应实行混合编制，统一指挥，既有明确分工，又要互助协作。以单件重3000t， 18个内腔的沉箱滑模预制施工为例，配置主要劳动力数量如表7.1.1。 劳动力组织数量表 表7.1.1工 种人数(人)工 作 内 容备 注模板工16模板拼装、安装、检修钢筋工602钢筋加工、绑扎、焊接混凝土工182混凝土振捣抹面工302抹面每个内腔1人、箱外12人液压操作工62液压系统控制、限位卡设置起重工22起重指挥平台上下联络电工22照明、动力电源安装及检修普工182混凝土分浆和清理、挂斗等机械工82操纵搅拌站、吊机、运输车辆等测量工22测量、放样及沉降位移监测安全环保监督员12安全与环保监督质检员12质量检查技术员22施工技术交底、施工过程的管理总指挥12施工现场资源调配和各工种的指挥、协调 注：上表中人数为班制人数。 8质量要求 8.1 滑模装置的验收标准滑模模板制作及滑模模板组装检验标准遵照交通部港口工程质量检验评定标准(JTJ22198)，具体采用其中的滑动模板(JTJ221988.2)。8.2 构件验收标准滑模施工应随时进行质量检查和隐蔽工程验收。检验标准遵照交通部港口工程质量检验评定标准(JTJ22198)，具体采用其中的钢筋工程(JTJ221989)、混凝土工程(JTJ2219810)。8.3 主要质量控制技术措施8.3.1 施工前必须进行全面、系统的策划，从混凝土配合比的设计、人员、设备的配置，出现异常情况的应急预案等均应有详细的准备。施工前必须向全体施工人员分层次和班组进行详细的技术、安全交底，并进行必要的岗前培训，必要时进行实操演练，确保施工人员了解滑模的施工安排，职责分工及质量要求。8.3.2 每次整体滑模模板安装前都必须复核检查模板的锥度是否符合要求，绝对不能严禁出现倒锥现象，以免滑模模板滑升过程中拉裂混凝土或卡模。应注重设备的维修保养，确保各种设备的完好率。施工前准备工作应逐项检查落实。8.3.3 模板系统的滑升应根据事先策划的速度科学控制，施工过程中及时调整各个环节，确保混凝土在适当的强度范围内出模，以便于原浆抹面，保证构件的外观质量。初凝前出模太慢，混凝土出模后较干硬，不利于抹面，并会拉裂混凝土；太快，出模混凝土强度低，会导致塌落。8.3.4 支撑杆应保持平顺、竖直，焊接接头必须打磨光滑，确保千斤顶能顺利通过。漏油的千斤顶必须及时更换，以免造成对混凝土