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自升式爬模研制与应用
www.xlc.cn 网载 周 宇 钱兴喜xlc786@126.com 010-60134324
摘要：三峡工程永久船闸地下榆水系统竖井多且高，混凝土施工难度大，自升式爬模作为一种新型的施工手段，使用效果良好，具有较大的实用价值。
关键词：竖井；自升式爬模；研制；应用；三峡工程
1 概况
三峡工程永久船闸地下输水系统竖井数量多、井身高，体形复杂，工期紧，断面尺寸大小不同的36条竖井呈南中北3条线，分6级水平对称布置。 竖井高度最大为91.65m，最低54.55m，除少数竖井衬砌后伸出地面外，其余皆为埋藏式，外伸段最高约32m。
竖井混凝土衬砌总量约20万m3，钢筋约2万t，施工从1999年3月开始，要求2001年9月全部结束，工期为两年半。时间紧，任务重，施工干扰大，如何多快好省地进行施工，资源的合理配置特别是模板的选型设计显得尤为重要，竖井施工能否按期完成直接制约着金结安装的进行，从而影响到整个工程的进展情况。
由于竖井数量较多，且各具特点，在竖井混凝土施工中配置了多种模板形式，自升式爬模作为其中的一种，在使用中体现出了较大的优越性，具有自身独到之处。
2 结构特点及工作原理
2.1 结构特点
自升式爬模主要由模板、井架、中部平台、下部平台、支腿、脱立模撑杆及液压系统组成。模板浇筑层高3.3m。
(1)模板分角模和直边模。角模由钢板制作成一体，直边模由标准小钢模与骨架组合而成，标准模板主要选用P3018和p6018，模板间用U型卡扣紧，骨架用8#槽钢制作而成，模板与骨架用螺栓相连。模板高3.6m，与下部成形混凝土搭接30cm。模板通过撑杆与井架连为一体。
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(2)井架分为4层，用型钢制作后连为一体，为解决部分竖井钢筋等施工材料由井底往上吊运的问题，在井架中部留有一定的净空；当钢筋等从井口由上往下吊运时，则把井架上 口用型钢封闭，作为堆放钢筋等材料的平台。大井井架为了便于吊装，分成几块制作，现场拼装成整体，接头用螺栓连接；小井井架由于形体尺寸较小，重量较轻，可做成一整体。井架置于中层平台上，用螺栓相连。
(3)中、下层平台用油缸相连，支腿固定于平台端部，可进行水平伸缩，支腿外伸后置于井壁预留孔内。
(4)液压系统由泵站、液压油缸及管路组成。油缸中部铰接，最大行程达2m，两端分别与中下层平台相连。为便于操作，对工作阀门井模板配置了4个油缸及1个泵站，水泵井及检修井模板各配置2个油缸并共用1个泵站。油缸每次伸缩1.65m，分两次完成整个升模过程。
对南北坡而言，每个阀门井由工作阀门井、水泵井及上游检修井各1个组成，各井模板自成一体，可单独进行爬升。南北坡阀门井爬模结构布置见图l。
2.2 工作原理 |
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图l 爬升模板布置图
A--水泵井 B一检修井 C一工作阀门井 D 油缸位置
1一角模 2一模板 3一井架 4一撑 |
爬模运行步骤主要分为脱模、升模、校模三个过程。
(1)脱模 脱模前把模板与井架之间的固定支撑拆除，然后利用手动撑杆把模板拉离混凝土面约5cm。脱模时，先脱角模，然后再脱边模。
(2)升模 升模前检查各部位有无卡阻现象，清除相关障碍物，承力支腿应伸人孔内一定长度，确保稳定受力。升模时，下层平台先不动，把中层平台支腿水平内收离开混凝土面，开动液压泵站让油缸带动中层平台、模板及井架向上顶升1.65m，把中层平台支腿外撑人预留孔内承力，然后把下层平台支腿内收脱离井壁，油缸回油把下层平台往上提升1.65m，到位后把支腿外撑固定，完成一半升模。重复前面步骤即可完成整个3.3m的升模过程。爬模爬升工作原理见图2：
液压系统工作压力为16MPa，额定流量37L/min，功率11kW。油泵、电机及各种控制阀集中布置于泵站上，采用多路换向阀进行方向控制，换向操作方便可靠；为便于装拆，管道皆采用高压软管连接。多路换向阀每联控制一只油缸，当需要几支油缸同步运行时可把多路换向阀同时打开，油缸同时上升；当每只油缸上升不同步，需单独进行调整时，可把其余控制阀关闭后进行微调，待处于同一水平高程后再同步上升。在爬升过程中，各井位油缸应同步运行，高差不允许大于10cm，若超过则应及时调整，防止同步误差过大造成模板倾斜、受力不均及卡塞。液压系统工作原理见图3。
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图2 爬升运行原理图
l一井架 2--模板 3一撑杆 4－预留孔
5一中层平台 6一油缸 7一下层平行台 8一支腿 |
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图3 液压原理图
l一油缸 2--多路换向阀 3一油阀 4一电机
5一压力表 6--调速阀 7一油箱 滤油器 |
(3)校模 模板爬升就位后根据测量控制基准进行校模。对于模板垂直度的调整，利用油缸进行局部微调把中层平台调整水平，把支腿垫平稳；模板形体尺寸利用手动螺旋丝杆进行涧整。各部调校平直后把模板与井架之间的固定支撑上牢、上全，防止浇筑时模板局部发生变形，影响混凝土成形质量。
3 施工实践
自升式爬模自1999年9月12日第一套投入竖井混凝土施工以来，相继又有9套投入使用，爬模不仅用于南北坡，还用于中隔墩，是用于竖井混凝土施工的几种模板形式中数量最多的。从使用效果来看，自升式爬模具有以下特点：
(1)液压爬升，无需起吊设备；
(2)操作简单，安全可靠，脱、立模快；
(3)整体性好，浇筑速度快，混凝土体形易保证。
自升式爬模带有液压系统，虽然一次性投入成本稍高，但由于脱立模无需吊机，节省了大量人力物力，加之施工速度快，综合成本反而较低。在竖井混凝土施工中，虽然钢筋密集，振捣、布料十分困难且需处理少部分欠挖，但自升式爬模还是创造了每月浇筑6层高19.8m的好成绩。
表1为自升式爬模技术经济分析，以南北坡阀门井为例，平均高度以70m计。
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表 1 |
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| 模板型式 |
重量
（t/套） |
造价
（万元） |
劳力组合
（人/班） |
月浇高度
（m） |
周转
次数 |
模板摊销
（元/m3) |
|
| 爬升模板 |
36 |
33.4 |
25～30 |
19.8 |
2～3 |
18.9～12.6 |
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目前，自升式爬模正向月浇筑7层高23.1 m迈进，确保了竖井施工进度按期完成。
4 结语
在三峡永久船闸地下输水系统竖井施工中，自升式爬模作为一种模板形式，在竖井施工中独树一帜，丰富了竖井混凝土浇筑的施工手段。但以下几个方面还可进一步改进和完善：
(1)增大浇筑层高度，比如增高为4.5～6m，可减少缝面处理次数，提高施工速度；小钢模可选用通用性及互换性更好的P3015和P3012；液压油缸行程可控制在1.5m，分3～4次爬升到位，油缸行程减短有利于受力稳定及降低造价。
(2)模板用小钢模及小型钢组合而成，刚度及强度不足，需在模板及井架之间设置许多手动丝杆和固定支撑，可考虑增大模板及背肋刚度，加大撑杆截面，减少支撑数量，提高脱立模速度。
(3)若钢筋等吊运不穿过井架，井架结构还可进一步优化，以便减轻重量，节约材料，且可形成整体工作平台，利于材料堆放及作业。
今后，在不同类型的竖井施工中，自升式爬模还可进一步得到发展，根据需要设计成不同的高度及断面。为此，相信本文具有一定的借鉴和参考价值。
作者简介：周宇，三联总公司总经理，教授级高级工程师
收稿日期：2001-05 |
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