斜井全断面变径滑模新工艺

摘要：三峡工程永久船闸地下输水系统斜井具有数量多、长度短、体型复杂、边墙高度逐渐变化等特点。混凝土施工采用全断面变径滑模新工艺，斜井直段一次浇筑成型，洞身高度变化在滑升过程中自动完成，比其它施工方法有较大的优势。
　　关键词：三峡船闸；斜井；混凝土施工；全断面变径滑模；研制与应用

　　1 概述

　　三峡工程永久船闸为南北双线5级船闸，地下输水系统呈南、中、北3条线平行布置，共有斜井12段（衬砌后为16段，中隔墩衬砌后一分为二）。除2级斜井长为21.9m，断面高由5.5m渐变至6.7m，底板及边顶倾角分别为54.5°及57.6°外，第3～5级斜井均为长35.2m，断面高由5 m渐变至5.4m，底板及边顶倾角分别为56.9°及57.5°；顶拱半径均为2.5m，底板宽均为5.0m，由两个半径0.5m的圆弧与直段连接而成。南北坡斜井设计混凝土厚度为0.6m；中隔墩斜井底板、两边墙设计混凝土厚度为1.0m，中隔墙混凝土厚为1.5m，正顶拱最大混凝土厚为1.2m。混凝土设计标号为90d龄期300#。图1为3～5级南北坡斜井体型断面示意图。

图1 斜井断面结构图

　　永久船闸地下输水系统工程斜井具有数量多、长度短、体型复杂、钢筋粗而密集、混凝土表面质量要求高，尤其是斜井上大下小、边墙高度逐渐变化等特点，给混凝土施工带来了极大的困难，致使斜井工期一度严重滞后，成为控制整个地下输水系统工期的关键线路。

　　根据上述特点，在斜井混凝土施工中先后采用了底拱滑模、边顶拱立定型小钢模及底拱、边顶拱二次滑模技术，为寻求解决变径斜井施工的更好方法，又进一步研制了斜井全断面变径滑模。

　　2 滑模结构及工作原理

　　2.1 滑模结构

　　斜井全断面变径滑模主要由模板、中梁、行走轮、尾部锁定架、平台、牵引系统及轨道装置等组成。滑模系统布置见图2。

图2 斜井全断面滑模布置图

　　（1）模板 模板分为底拱模板和边顶拱模板两部分。模板长1.2m，宽5m，面板厚6mm。边顶拱模板比底拱模板宽12mm，边顶模板套着底拱模板，在边墙部位相互重叠40cm，与斜井高度的变化值相同。两模板在滑升时相互独立，在中梁滑升时连为一体。

　　（2）中梁 中梁为渐变截面是本滑模的又一大特点，顶模和底模以中梁为依托。中梁上部轨道与顶拱母线平行，下部轨道与底板面平行，即上下轨道之间有0.65°的夹角。中梁长14.7m，每次有效行程为6m。中梁与行走轮及尾部锁定架相连。

　　（3）牵引系统 牵引系统分为中梁牵引系统和模板牵引系统两部分。中梁牵引用1台8t慢速卷扬机进行牵引，模板滑升用4只15t液压爬升器进行牵引。8t卷扬机固定于斜井上平洞，经顶拱天轮进行转向；爬升器沿15.24mm钢绞线进行爬升，钢绞线铆固于斜井上口。

　　（4）轨道 中梁移动时，行走轮在12#槽钢轨道上行走，轨距为2m。前行走轮轨道固定于底板内层钢筋上，并用拉筋与底板锚杆进行加固；后行走轮轨道置于已浇成型底板混凝土面上，避免混凝土面被压损，轨道重复使用。

　　2.2 滑模工作原理

　　由于斜井高度是由下往上逐渐变大的，中梁做成与斜井同样的锥度并设有上部和下部轨道，顶模和底模是相互独立的两部分。滑升时，顶模及底模分别沿上部轨道及下部轨道运行。顶模与底模在边墙结合处的面板相互搭接包容，即顶模的部分侧面板紧贴在底模侧面上，滑升时这两部分模板产生相对位移，其结果便形成了衬砌断面逐渐变大的收分效果。

　　（1）模板滑升时，把中梁定位好，前端用卷扬机拉住，后端把尾部锁定架调整受力，顶紧成型混凝土面。顶模与底模是相互独立的两部分，各由2只爬升器牵引，既可同步运动，又可单独进行滑升。

　　（2）模板滑完一个行程后，把顶模及底模联固为一体，把模板支架调整受力、顶紧底板混凝土面，松开中梁尾部锁定架及其它连接件，然后中梁用8t慢速卷扬机进行牵引就位。

　　（3）中梁就位后，把尾部锁定架支撑好，把顶模行走轮调至中梁上轨面，解除顶模与底模之间的连接，松开模板支架，至此模板又可进行下一循环的滑升。

　　由于中梁长度的限制，模板沿中梁的有效行程每次约为6m，但只要经过“模板滑升→提升中梁→模板滑升”这样的多次循环，就可以完成整条斜井的全断面混凝土衬砌。

　　3 液压爬升器结构特点

　　爬升器的使用是本滑模的一大特点。液压爬升系统主要由液压泵站、爬升器、管路、钢绞线及固定支座等组成。液压系统工作压力为14MPa，4只爬升器既可联动，又可单独运行。

　　爬升器每只额定牵引力为15t，每次行程10cm，沿15.24mm钢绞线进行爬升。钢绞线从爬升器中间穿过，用铆座固定于斜井井口支架上。爬升器主要由缸体、活塞杆及前后夹爪等组成。

　　爬升器工作时，缸体腔进油，后部夹爪抱紧钢绞线，前部夹爪松开，缸体顶着模板往上运行；回油时，杆体腔进油，前部夹爪爬抱紧钢绞线，后部夹爪松开，活塞杆往上收缩，完成一次爬升。循环往复，便实现模板的连续滑升。

　　4 滑模主要技术性能指标

　　表1 斜井全断面变径滑模主要技术性能指标