CN103362108A - 复杂结构多孔竖井滑模施工装置及方法 - Google Patents

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曾理
偰光恒
史志峰
陈翕和
陈芝焕
王继孝
张发斌
张保平
冯宏亮
鹿永久
郭学红
梁志昆
陆永昆
张玉彬
杨立峰
邓孝洪
高兴月
李毅
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Abstract

复杂结构多孔竖井滑模施工装置及方法。施工装置由模板组、围圈、提升架、主平台、辅助平台、楼梯、爬杆、分料平台、旋转料斗、固定溜槽、抹面平台、液压千斤顶、液压泵站、限位调平器组成。25种96块长方型及长弧型钢模面板焊腹板螺栓连接组成模板组，围圈与模板螺栓连接，及连接提升架，提升架连接主平台。千斤顶固定在主平台上，在爬杆上爬升带动整个滑模上升。旋转料斗与固定溜槽连接，不同方向给料。施工方法为滑模边爬升边浇筑混凝土，一次成形。滑升同时进行模板、爬杆垂直及平台水平位置测试及纠偏。减少工序，提高效率1.5倍，节约材料和人力，降低成本。

Description

复杂结构多孔竖井滑模施工装置及方法
一、技术领域
本发明属于水电土建工程技术领域，具体涉及大型水电工程施工的装置及方法。
二、背景技术
大型水电工程地下电站混凝土浇筑工作量大，质量要求高。溪洛渡右岸地下电站4号出线竖井开挖直径12.5m，下段砌村高度为217.95米，厚度为35cm；出线竖井内布置有管道井、电梯井、楼梯间、电梯前室、排风井、加压送风井及电缆井7个部分，各部分之间有大量的预留孔洞，结构复杂，给混凝土浇筑工作带来难题。目前国内大型水电土建地下工程较为复杂的竖井混凝土施工通常采用普通组合小钢模或定型木模板分层浇筑的常规施工方法，普通小钢模的尺寸一般为：长1.5m宽0.3m，一般以长方形为主，针对竖井而言，小钢模需制作成有一定弧度，制造大量小模板也不经济。同时制造和安装时均会产生不可避免的误差，所以浇筑出的混凝土质量也不高。就浇筑过程而言，由于普通小钢模尺寸的限制，在浇筑过程中，如果采用一次浇筑的方式完成浇筑，则需要大量的小模板，从材料角度考虑，会造成大量的材料浪费，而且安装费时、费力；采用部分小模板分层浇筑的方式完成浇筑，要反复拆装小模板，同样有复杂的工序，费时费力。需要对施工设备及施工方法进行改进。
三、发明内容
1、发明目的：克服现有的采用小模板浇筑方式所带来的复杂工序，施工成本高，工期较长的不足之处。提供一种操作方便、施工成本低、浇筑良好的施工设备及方法，该施工设备及方法能有效的减少施工工序，加快施工进度，降低施工成本，并且施工质量可靠。
2、发明的技术方案：根据复杂结构多孔竖井的实际情况，设计制造了复杂结构多孔竖井滑模施工装置。施工装置由滑模系统、布料系统、液压系统组成；滑模系统由模板组(3)、围圈(4)、提升架(5)、主平台(1)、辅助平台(6)、楼梯(9)、爬杆(14)组成；布料系统由分料平台(2)、旋转料斗(8)、固定溜槽(10)、抹面平台(7)组成；液压系统由液压千斤顶(12)、液压泵站(11)、限位调平器(13)组成；其特征是：1、模板组构成及尺寸：模板由面板、腹板构成，选用牌号为Q235的钢板制作，面板是和混凝土接触的部分，浇筑过程中面板受混凝土压力，面板的形状决定浇筑出混凝土的形状，腹板支承面板焊接在面板四周，同时腹板上钻有螺栓孔，模板之间用M12螺栓连接；溪洛渡4#竖井分为7个孔，所以模板组分为7个分组，每个模板分组都是由类型不同的模板组成；1#孔，模板有4种类型：两个弯段，两个直段，左侧直段模板长6.3m，宽1.2m；右侧直段模板长10.7m，宽1.2m；上、下两弯段模板的转弯半径5.5m弦长4.6m，宽1.2m，四块模板以螺栓连接组成1#孔模板组；2#孔，模板有5种类型：一个转弯段，四个直段，上侧转弯段模板的转弯半径5.5m弦长2.7m，宽1.2m，四个直段模板长分别为4.7m、2.6m、1m、2m，宽度均为1.2m；3#孔，模板有两种直段4块模板，每种类型两块，模板长分别为：2.7m、2.8m，宽：1.2m；4#孔，模板有4种类型，一个转弯段，三个直段，转弯段模板转弯半径：5.5m，弦长：1.155m，三段直段模板长分别为：2.64m、1.15m、2.45m，模板宽度均为1.2m；5#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m，弦长1.25m，3个直段模板长分别为：2.54m、1.25m、2.15m，模板宽度均为1.2m；6#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m弦长8.5m，三个直段模板长分别为0.4m、6.2m、2.3m，模板宽度均为1.2m；7#孔，模板有两种类型，一段弯段，两段直段，弯段转弯半径为5.5m，弦长2.04m，两个直段模板均长1.5m，模板宽度均为1.2m；共25种96块模板连接成整个模板组；2、围圈，用12#槽钢弯制，布置在模板内侧，与模板及提升架用M16螺栓相连，围圈之间用M16螺栓连接，围圈帮助模板抵抗混凝土侧压力，对模板有保护作用；3、提升架，长1700mm，宽352mm，高268mm，由两根12#槽钢双背构成，在两槽钢的一侧焊接两根长352mm的角钢，上面开螺纹孔，与围圈连接连接模板，上端与主平台连接，55组，液压千斤顶固定在主平台上，向上爬升，动力传导给提升架，由提升架带动整个滑模上升；4、主平台，主平台的铺设面积与所浇筑的井口大小一致，直径～1m，主平台由多块小平台组成，用槽钢、钢板、角钢组合而成，用螺栓连接，工人的操作平台；楼梯设于平台之间，通道；5、辅助平台，由8#槽钢组成，每段分别连接两个提升架，上端与主平台相连，均用螺栓连接，支承提升架，防止在浇筑过程中模板受力，使提升架受力产生弯曲变形：6、爬杆，用直径48mm钢管制成，千斤顶沿其爬升，对千斤顶有导向作用；7、分料平台，组成连接方式与主平台一致，直径～9m，防止高空的坠物掉落到主平台上，对主平台上操作的工人有安全保护作用，及操作分料漏斗给料；8、抹面平台，布置在滑模最下方，由23个形状不同的走台构成，每个走台由小楼梯和钢板网组成，钢板网下有角钢加固，角钢与楼梯之间用螺栓连接，各个小走台竖直方向与长1946mm的吊杆用M16螺栓连接，确保水平高度一致，水平方向平台与平台之间用8#槽钢连接，使平台之间连接牢固，为工人操作提供安全保护，工人站在抹面平台上对浇筑面进行人工抹面，使浇筑面光滑平整，从而保证浇筑质量；9、旋转料斗，包括：料斗、中心座，材料为Q235钢板，半径为1060mm，料斗能360°旋转，上方有高300mm，直径为700mm的料槽供装料使用，料槽下方焊有Φ219mm壁厚为7mm的钢管，钢管下方焊有法兰盘，外径为320mm，内径219.5mm，钢管四周均匀布置四块筋板加固钢管与料槽的链接；中心座由700mmX700mmX1.2mm的钢板、Φ197mm壁厚为7mm的钢管和厚度26mm钢板制成的凸台组成，料斗钢管与中心座钢管上下扣合，法兰盘与凸台扣合组成旋转料斗，中心座下方的钢板四角均有螺纹孔，用M16螺栓与分料平台连接，料斗旋转能与固定溜槽连接，保证不同方向给料；10、液压泵站，给油使千斤顶爬升；11、QYD-60液压千斤顶，与爬杆相连，固定在主平台上，千斤顶45台，分为两组，千斤顶的动作分为两部份，当千斤顶进油时，第一组的上卡体紧卡爬杆，锁紧在原来的位置，第二组被油液压力顶升，千斤顶即向上爬升一定行程，同时带动滑模向上移动；当千斤顶回油时，第二组的下卡体紧卡爬杆并锁紧，第一组复位，由此循环千斤顶两部份动作，带动滑模整体上升完成混凝土浇筑工作；12、限位调平器，保证千斤顶的上升位置；13.用复杂结构多孔竖井滑模施工装置进行浇筑混凝土的方法，其特征是靠液压千斤顶在爬杆上的单向爬升来实现滑模位移的；工作时爬杆固定，滑模边爬升边浇筑混凝土；首先液压系统工作，控制液压千斤顶向上爬升，将动力传给滑模系统，带动主平台及整个滑模向上爬升，布料系统工作，将混凝土送至浇筑部位进行浇筑工作；滑模应在井内整体组装；并把竖井上部的吊架、卷扬系统等安装、调试好；滑模安装、调校就位后，依次安装千斤顶、爬杆、液压系统，对千斤顶进行调试，并试滑升3～5个行程，每个行程30cm；正常后，再次对模板进行调校、定位，爬杆进行加固；模板表面每次浇筑前均要涂刷脱模剂；每次猾升过程都要同时进行模板、爬杆垂直位置及平台水平位置的测试及纠偏。
3、发明的积极效果：(1)采用所发明的施工装置，滑模边爬升边浇筑，避免了传统小模板反复拆装等复杂工序，一次浇筑成形，减少了施工工序；(2)加快了施工进度，一天可浇筑320～450m3混凝土，工作效率提高1.5倍；(3)节省材料，节省人力，单条竖井节约成本100多万元。
四、附图说明
图1为多孔竖井滑模施工装置主视图，图2为多孔竖井滑模俯视尺寸图，图3为旋转料斗示意图，图4为分料平台平面结构，附图标志：1为主平台，2为分料平台，3为模板组，4为围圈，5为提升架，6为辅助平台，7为抹面平台，8为旋转料斗，9为楼梯，10为固定溜槽，11为液压泵站，12为QYD-60液压千斤顶，13为限位调平器，14为爬杆，15为螺栓M16X50，16为螺母M16，17为中心座，18为旋转料斗布料范围。
五、具体实施方式
根据复杂结构多孔竖井的实际情况，设计制造了复杂结构多孔竖井滑模施工装置。施工装置由滑模系统、布料系统、液压系统组成；滑模系统由模板组(3)、围圈(4)、提升架(5)、主平台(1)、辅助平台(6)、楼梯(9)、爬杆(14)组成；布料系统由分料平台(2)、旋转料斗(8)、固定溜槽(10)、抹面平台(7)组成；液压系统由液压千斤顶(12)、液压泵站(11)、限位调平器(13)组成；其特征是：1、模板组构成及尺寸：模板由面板、腹板构成，选用牌号为Q235的钢板制作，面板是和混凝土接触的部分，浇筑过程中面板受混凝土压力，面板的形状决定浇筑出混凝土的形状，腹板支承面板焊接在面板四周，同时腹板上钻有螺栓孔，模板之间用M12螺栓连接；溪洛渡4#竖井分为7个孔，所以模板组分为7个分组，每个模板分组都是由类型不同的模板组成；1#孔，模板有4种类型：两个弯段，两个直段，左侧直段模板长6.3m，宽1.2m；右侧直段模板长10.7m，宽1.2m；上、下两弯段模板的转弯半径5.5m弦长4.6m，宽1.2m，四块模板以螺栓连接组成1#孔模板组；2#孔，模板有5种类型：一个转弯段，四个直段，上侧转弯段模板的转弯半径5.5m弦长2.7m，宽1.2m，四个直段模板长分别为4.7m、2.6m、1m、2m，宽度均为1.2m；3#孔，模板有两种直段4块模板，每种类型两块，模板长分别为：2.7m、2.8m，宽：1.2m；4#孔，模板有4种类型，一个转弯段，三个直段，转弯段模板转弯半径：5.5m，弦长：1.155m，三段直段模板长分别为：2.64m、1.15m、2.45m，模板宽度均为1.2m；5#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m，弦长1.25m，3个直段模板长分别为：2.54m、1.25m、2.15m，模板宽度均为1.2m；6#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m弦长8.5m，三个直段模板长分别为0.4m、6.2m、2.3m，模板宽度均为1.2m；7#孔，模板有两种类型，一段弯段，两段直段，弯段转弯半径为5.5m，弦长2.04m，两个直段模板均长1.5m，模板宽度均为1.2m；共25种96块模板连接成整个模板组；2、围圈，用12#槽钢弯制，布置在模板内侧，与模板及提升架用M16螺栓相连，围圈之间用M16螺栓连接，围圈帮助模板抵抗混凝土侧压力，对模板有保护作用；3、提升架，长1700mm，宽352mm，高268mm，由两根12#槽钢双背构成，在两槽钢的一侧焊接两根长352mm的角钢，上面开螺纹孔，与围圈连接连接模板，上端与主平台连接，55组，液压千斤顶固定在主平台上，向上爬升，动力传导给提升架，由提升架带动整个滑模上升；4、主平台，主平台的铺设面积与所浇筑的井口大小一致，直径～11m，主平台由多块小平台组成，用槽钢、钢板、角钢组合而成，用螺栓连接，工人的操作平台；楼梯设于平台之间，通道；5、辅助平台，由8#槽钢组成，每段分别连接两个提升架，上端与主平台相连，均用螺栓连接，支承提升架，防止在浇筑过程中模板受力，使提升架受力产生弯曲变形；6、爬杆，用直径48mm钢管制成，千斤顶沿其爬升，对千斤顶有导向作用；7、分料平台，组成连接方式与主平台一致，直径～9m，防止高空的坠物掉落到主平台上，对工人有安全保护作用，及操作分料漏斗给料；8、抹面平台，布置在滑模最下方，由23个形状不同的走台构成，每个走台由小楼梯和钢板网组成，钢板网下有角钢加固，角钢与楼梯之间用螺栓连接，各个小走台竖直方向与长1946mm的吊杆用M16螺栓连接，确保水平高度一致，水平方向平台与平台之间用8#槽钢连接，使平台之间连接牢固，为工人操作提供安全保护，工人站在抹面平台上对浇筑面进行人工抹面，使浇筑面光滑平整，从而保证浇筑质量；9、旋转料斗，包括：料斗、中心座，材料为Q235钢板，半径为1060mm，料斗能360°旋转，上方有高300mm，直径为700mm的料槽供装料使用，料槽下方焊有Φ219mm壁厚为7mm的钢管，钢管下方焊有法兰盘，外径为320mm，内径219.5mm，钢管四周均匀布置四块筋板加固钢管与料槽的链接；中心座由700mm×700mm×12mm的钢板、Φ197mm壁厚为7mm的钢管和厚度26mm钢板制成的凸台组成，料斗钢管与中心座钢管上下扣合，法兰盘与凸台扣合组成旋转料斗，中心座下方的钢板四角均有螺纹孔，用M16螺栓与分料平台连接，料斗旋转能与固定溜槽连接，保证不同方向给料；10、液压泵站，给油使千斤顶爬升；11、OYD-60液压千斤顶，与爬杆相连，固定在主平台上，千斤顶45台，分为两组，千斤顶的动作分为两部份，当千斤顶进油时，第一组的上卡体紧卡爬杆，锁紧在原来的位置，第二组被油液压力顶升，千斤顶即向上爬升一定行程，同时带动滑模向上移动；当千斤顶回油时，第二组的下卡体紧卡爬杆并锁紧，第一组复位，由此循环千斤顶两部份动作，带动滑模整体上升完成混凝土浇筑工作；12、限位调平器，保证千斤顶的上升位置；13.用复杂结构多孔竖井滑模施工装置浇筑混凝土的方法，其特征是：靠液压千斤顶在爬杆上的单向爬升来实现滑模位移的；工作时爬杆固定，滑模边爬升边浇筑混凝土；滑模应在井内整体组装。并把竖井上部的吊架、卷扬系统等安装、调试好。滑模安装、调校就位后，依次安装千斤顶、爬杆、液压系统等，对千斤顶进行调试，并试滑升3～5个行程，每个行程30cm，正常后，再次对模板进行调校、定位，爬杆进行加固。模板表面每次浇筑前均要涂刷脱模剂；每次滑升过程都要同时进行模板、爬杆垂直位置及平台水平位置测试及纠偏。首先液压系统工作，控制液压千斤顶向上爬升，从而将动力传给滑模系统，带动主平台及整个滑模向上爬升，布料系统工作，将混凝土送至浇筑部位完成浇筑任务。不需拆装模板，减少了工序；加快速度，效率提高1.5倍；节省材料和人力，单条竖井施工成本节约100多万元。

Claims (2)

1.复杂结构多孔竖井滑模施工装置，由滑模系统、布料系统、液压系统组成；滑模系统由模板组(3)、围圈(4)、提升架(5)、主平台(1)、辅助平台(6)、楼梯(9)、爬杆(14)组成；布料系统由分料平台(2)、旋转料斗(8)、固定溜槽(10)、抹面平台(7)组成；液压系统由液压千斤顶(12)、液压泵站(11)、限位调平器(13)组成；其特征是：
1.1模板组构成及尺寸：模板由面板、腹板构成，用牌号为Q235的钢板制作，面板是和混凝土接触的部分，浇筑过程中面板受混凝土压力，面板的形状决定浇筑出混凝土的形状，腹板支承面板焊接在面板四周，同时腹板上钻有螺栓孔，模板之间用M12螺栓连接；溪洛渡4#竖井分为7个孔，模板组分为7个分组，每个模板分组都是由类型不同的模板组成；1#孔，模板有4种类型：两个弯段，两个直段，左侧直段模板长6.3m，宽1.2m；右侧直段模板长10.7m，宽1.2m；上、下两弯段模板的转弯半径5.5m弦长4.6m，宽1.2m，四块模板以螺栓连接组成1#孔模板组；2#孔，模板有5种类型：一个转弯段，四个直段，上侧转弯段模板的转弯半径5.5m弦长2.7m，宽1.2m，四个直段模板长分别为4.7m、2.6m、1m、2m，宽度均为1.2m；3#孔，模板有两种直段4块模板，每种类型两块，模板长分别为：2.7m、2.8m，宽：1.2m；4#孔，模板有4种类型，一个转弯段，三个直段，转弯段模板转弯半径：5.5m，弦长：1.155m，三段直段模板长分别为：2.64m、1.15m、2.45m，模板宽度均为1.2m；5#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m，弦长1.25m，3个直段模板长分别为：2.54m、1.25m、2.15m，模板宽度均为1.2m；6#孔，模板有4种类型，一段弯段，三段直段，弯段模板转弯半径为5.5m弦长8.5m，三个直段模板长分别为0.4m、6.2m、2.3m，模板宽度均为1.2m；7#孔，模板有两种类型，一段弯段，两段直段，弯段转弯半径为5.5m，弦长2.04m，两个直段模板均长1.5m，模板宽度均为1.2m；共25组，96块模板连接成整个模板组；
1.2、围圈，用12#槽钢弯制，布置在模板内侧，与模板及提升架用M16螺栓相连，围圈之间用M16螺栓连接，围圈帮助模板抵抗混凝土侧压力，对模板有保护作用；
1.3提升架，长1700mm，宽352mm，高268mm，由两根12#槽钢双背构成，在两槽钢的一侧焊接两根长352mm的角钢，上面开螺纹孔，与围圈连接连接模板，提升架上端与主平台连接，55组，液压千斤顶固定在主平台上，向上爬升，动力传导给提升架，由提升架带动整个滑模上升；
1.4、主平台，主平台的铺设面积与所浇筑的井口大小一致，直径～11m，主平台由多块小平台组成，用槽钢、钢板、角钢组合而成，用螺栓连接，工人的操作平台；楼梯设于平台之间，通道；
1.5、辅助平台，由8#槽钢制成，每段分别连接两个提升架，上端与主平台相连，均用螺栓连接，支承提升架，防止在浇筑过程中模板受力，使提升架受力产生弯曲变形；
1.6、爬杆，用直径48mm钢管制成，千斤顶沿其爬升，对千斤顶有导向作用；
1.7、分料平台，组成连接方式与主平台一致，直径～9m，防止高空的坠物掉落到主平台上，对工人有安全保护作用，及操作分料漏斗给料；
1.8、抹面平台，布置在滑模最下方，由23个形状不同的走台构成，每个走 台由小楼梯和钢板网组成，钢板网下有角钢加固，角钢与楼梯之间用螺栓连接，各个小走台竖直方向与长1946mm的吊杆用M16螺栓连接，确保水平高度一致，水平方向平台与平台之间用8#槽钢连接，使平台之间连接牢固，为工人操作提供安全保护，工人站在平台上对浇筑面进行人工抹面，使浇筑面光滑平整，从而保证浇筑质量；
1.9、旋转转料斗，包括：料斗、中心座，材料为Q235钢板，半径为1060mm，料斗能360°旋转，上方有高300mm，直径为700mm的料槽供装料使用，料槽下方焊有Φ219mm壁厚为7mm的钢管，钢管下方焊有法兰盘，外径为320mm，内径219.5mm，钢管四周均匀布置四块筋板加固钢管与料槽的链接；中心座由700mmX700mmX12mm的钢板、Φ197mm壁厚为7mm的钢管和厚度26mm钢板制成的凸台组成，料斗钢管与中心座钢管上下扣合，法兰盘与凸台扣合组成旋转料斗，中心座下方的钢板四角均有螺栓孔，用M16螺栓与分料平台连接，料斗旋转能与固定溜槽连接，保证不同方向给料；
1.10、液压泵站，给油使千斤顶爬升：
1.11、QYD一60液压千斤顶，与爬杆相连，固定在主平台上，千斤顶45台，分为两组，千斤顶的动作分为两部份，当千斤顶进油时，第一组的上卡体紧卡爬杆，锁紧在原来的位置，第二组被油液压力顶升，千斤顶即向上爬升一定行程，同时带动滑模向上移动；当千斤顶回油时，第二组的下卡体紧卡爬杆并锁紧，第一组复位，由此循环千斤顶两部份动作，带动滑模整体上升完成混凝土浇筑工作；
1.12、限位调平器，保证千斤顶的上升位置。
2.用权利要求1所述的复杂结构多孔竖井滑模施工装置进行混凝土浇筑施工的方法是靠液压千斤顶在爬杆的单向爬升来实现滑模位移的；其特征是：工作时爬杆固定，滑模边爬升边浇筑混凝土；首先液压系统工作，控制液压千斤顶向上爬升，将动力传给滑模系统，带动主平台及整个滑模向上爬升，布料系统工作，将混凝土送至浇筑部位进行浇筑工作；滑模应在井内整体组装，并把竖井上部的吊架、卷扬系统安装、调试好；滑模安装、调校就位后，依次安装千斤顶、爬杆、液压系统；对千斤顶进行调试，并试滑升3-5个行程，每个行程30cm；正常后，再次对模板进行调校、定位，爬杆进行加固；模板表面每次浇筑前均要涂刷脱模剂；每次滑升过程都要同时进行模板，爬杆垂直位置及平台水平位置的测试及纠偏。 
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