溢流面滑模施工技術的應用

張文耀，梁曉玉

（中國水電第三工程局有限公司，西安710068）

溢流面滑模施工技術的應用

張文耀，梁曉玉

（中國水電第三工程局有限公司，西安710068）

1 概述

阿爾及利亞羅斯法水壩工程位于該國西部富達河上，工程項目主要建筑包括粘土芯墻擋水壩、取水(導流)建筑物及溢洪道。

溢洪道位于大壩右岸。溢洪道包括溢流堰、消力池、過渡段、陡槽段及反弧段。溢流堰頂高程EL642.0m，反弧段最低高程EL601.76m。反弧段圓弧半徑為12m，過渡段與陡槽段通過半徑40m的圓弧相連接。消力池底板為扇形平面，其余底板為20m寬的不變尺寸。過渡段底板角度4°，陡槽段底板角度35°。溢洪道縱剖面見圖1。

圖1 溢洪道縱剖面圖

為了保證溢洪道溢流面混凝土體形尺寸及表面質量的要求，通過對滑模澆筑和翻模澆筑兩種施工方案中質量、工期和經(jīng)濟效益的比較結果，決定采用滑模方案進行溢流面的混凝土澆筑。溢流面分為左右兩塊，滑模施工范圍為反弧段26°范圍、陡槽段及過渡段上圓弧部分，滑模行程全長69.2m,分兩次滑行。第一次滑行47.55m，包括反弧段及陡槽段部分，樁號0+101.12～0+140.70m；第二次滑行21.65m，即上圓弧部分，樁號0+80.94～0+101.12m。

2 滑模結構

2.1 滑模

根據(jù)溢洪道的結構情況和溢流面的分縫分塊，確定溢流面滑升模板為輕型梯形滑模?；＝Y構按簡支梁受力進行計算。

滑升模板共分3節(jié)，中間一節(jié)長4.2m，其他2節(jié)各長3.0m，模體斷面為梯形斷面。組裝完成后滑模總長10.2m、寬1m、高0.36m。模板上的2個牽引點分別距模板兩端2.1m，距模板底面為20cm?；０迕姘鍨?mm厚鋼板，經(jīng)鋼結構計算主梁采用2根[16槽鋼，腹板采用10mm鋼板，間距50cm。每節(jié)模體兩端堵頭板為15mm厚鋼板，每兩節(jié)模板之間通過6根M20普通螺栓連接。根據(jù)有關鋼結構設計規(guī)范要求進行校核驗算，滑模的剛度滿足規(guī)范的有關要求[1]?；Ｄｓw斷面見圖2。

圖2 滑模模體斷面圖（單位：mm）

2.2 滑模軌道

滑模軌道布置在分縫模板外側，緊貼分縫模板。陡槽段（直段）模板軌道采用I10工字鋼，上下圓弧段軌道采用直徑25鋼筋。工字鋼（或鋼筋）與混凝土表面平齊。軌道與滑升模板面板之間滑動受力。軌道用型鋼焊接支撐，用直徑25鋼筋做錨筋，上部與支撐型鋼焊接。型鋼軌道支撐間距100cm，鋼筋軌道支撐間距60cm，每隔3m左右增加一道斜撐，保證在滑模拉行時軌道不發(fā)生下沉和側斜[2]。

先澆塊混凝土倉號兩側各布置一根軌道，分別在混凝土兩側分縫模板外側；后澆塊混凝土倉號靠墻側布置一根軌道，另一側借用已澆好的混凝土來支撐滑模?；：蟛坑媒氰F焊接1m寬支撐架，支撐架上鋪5cm厚木板，木板與支撐架綁扎牢固，作為抹面工人的操作平臺?；２贾靡妶D3。

圖3 滑模布置圖

3 滑模牽引系統(tǒng)

3.1 溢洪道基礎

溢洪道在0+85.0m以下基本為強風化巖石基礎，0+85.0m以上為軟巖基礎，巖石等級為7級。因此無法在倉內分段設錨固筋，只有在圓弧段上游0+77.94m斷面處布置4個錨樁，左右各兩個。錨樁內預埋25mm拉筋，拉筋延伸到滑模開始滑動處，隨著滑模的不斷滑升，拆除多余的拉筋。

根據(jù)計算，拉筋采用直徑25mm的鋼筋，預埋在錨樁內。拉筋從錨樁處延伸到滑模開始滑動處，在導鏈拉動模板滑升時將拉力傳遞到錨樁上。上圓弧部分的拉筋要注意豎向支撐加固，防止拉筋受力下壓時致使局部鋼筋網(wǎng)變形。在25mm拉筋上每隔4m焊一個U形拉筋環(huán)。拉筋環(huán)使用直徑18mm的光面鋼筋，拉筋環(huán)的兩頭焊接在拉筋上。根據(jù)計算滑升模板的滑升采用兩個5t導鏈牽引，導鏈的主吊鉤掛在拉筋環(huán)上，起吊鉤通過鋼絲繩與模板拉環(huán)連接，保證混凝土澆筑時不會污染導鏈的鏈條，不會影響導鏈的正常工作。兩個3t導鏈主吊鉤錯開掛在拉筋環(huán)上，起吊鉤通過鋼絲繩與模板拉環(huán)連接。4個導鏈同時使用，5t導鏈作為牽引用，3t導鏈作為滑?；^程中及導鏈替換時的安全措施[3]。錨樁及拉筋布置見圖4。

3.2 牽引系統(tǒng)的計算說明

牽引系統(tǒng)的計算主要依照《水工建筑物滑動模板施工技術規(guī)范》中的荷載組合及規(guī)范推薦的牽引力計算公式，結合實際情況進行計算。規(guī)范推薦公式[1]如下：式中，A為模體與混凝土接觸面積，m2；Τ為模體與混凝土粘結力，鋼模板取0.5kN/m2；φ為模體傾角，本項目為35°；G為模體系統(tǒng)自重，包括配重、施工荷載，kN；P為混凝土上托力，本項目取p=4kN/m2；f1為模體與混凝土摩擦系數(shù)，根據(jù)實際取中值0.45；f2為滑塊與軌道摩擦系數(shù)，根據(jù)實際取值0.3；K為牽引力安全系數(shù)，根據(jù)實際取中值1.8。

圖4 拉模錨樁及拉筋平面布置圖

根據(jù)以上公式來計算滑?；瑒訒r所需的拉力為74.27kN。根據(jù)計算2個5t導鏈即可滿足模板滑動時的拉力要求。安全繩計算按模板靜止考慮，同時考慮滑模面板與混凝土的反向摩擦力作為安全儲備。由上述公式計算安全繩拉力最大為43.36kN（安全系數(shù)按1.8計算），因此2個3t導鏈即可滿足模板靜止時的拉力。導鏈與模板連接的鋼絲繩采用直徑20mm鋼絲繩。

3.3 錨樁計算

因為巖石裂隙及節(jié)理發(fā)育，等級較低，為五類巖石。因無試驗資料，錨樁中單根錨桿抗拔力計算[4]參考如下計算公式：

單根錨桿的截面面積As(mm2)為：

式中，F(xiàn)t為單根錨桿抗拔力；D為錨桿孔直徑，mm，不小于d+50mm，實際孔徑為56mm；L為錨桿有效錨固長度，mm,一般不小于800mm；F為根據(jù)水泥砂漿及巖石情況取f＝0.1；fy為錨桿抗拉強度設計值，MPa。

根據(jù)計算結果，錨樁計算時安全系數(shù)適當加大，每個錨樁內布置4根直徑25mm的錨筋，孔深300cm,錨固長度按200cm計算，錨筋與錨樁鋼筋網(wǎng)連接。水平拉筋采用25mm螺紋鋼預埋，一端焊接兩個彎鉤，彎鉤鉤在垂直錨筋上。錨樁斷面50cm×50cm。

3.4 模板配重計算

模板配重計算公式[5]如下：

根據(jù)以上公式計算Q為42kN，則配重量=42kN-滑模自重18kN＝24kN。實際施工中配重量應適當加大。在滑模滑升過程中模板配重加到28kN左右，即為平衡狀態(tài)下的1.15倍為宜。

3.5 牽引系統(tǒng)工作原理

滑模安裝就位后通過5m長鋼絲繩與5t導鏈相連接，導鏈起重鏈條放出80%,并掛在拉筋環(huán)上。兩個導鏈均勻拉動滑?；?，滑行時隨時調整滑模兩端的滑行速度，保證滑模平穩(wěn)滑動。在拉動滑模時連接安全繩的3t導鏈同時拉動，始終保持對滑模的相對固定作用。

拉完一個行程時用安全繩固定滑模，拆下5t導鏈掛在下一個拉筋環(huán)上，同時放出起重鏈條準備下一個循環(huán)。此時拆下連接安全繩的另一組導鏈同樣處理，導鏈行程內的拉筋割除。兩組導鏈互相交替，不斷循環(huán)直至完成整個倉號的混凝土澆筑。

4 滑模主要技術數(shù)據(jù)

滑模模體：長×寬×高＝10.2m×1.0m×0.36m;滑模自重：1.8t;滑模配重：2.4t;滑模面板：5mm鋼板;滑?；欣Γ?×50kN；安全繩拉力：2×30kN;拉筋：直徑25mm鋼筋；拉筋環(huán)：直徑18mm鋼筋.

5 施工實踐

溢洪道溢流面左側底板反弧段及陡槽段混凝土澆筑受降雨及氣溫下降的影響較大[6]。澆筑期間白天最高氣溫18～20℃，晚間最低氣溫7～8℃。實測混凝土初凝時間約5h，拉?；兴俣容^低：平均滑行50cm/h，最高滑行100cm/h?；炷翝仓^程中根據(jù)現(xiàn)場的具體情況隨時調整滑行速度，保證混凝土的澆筑質量。

實踐證明，溢流面采用滑模施工，表面光滑、沒有錯臺麻面等常見混凝土缺陷，同時施工速度較快。陡槽段平均每天滑升12m，最大日滑升15m。

5.1 滑模就位準備

滑模運輸?shù)焦さ睾蟋F(xiàn)場組裝，根據(jù)計算的配重量加裝砂袋配重。在現(xiàn)場并預留一些砂袋，根據(jù)實際情況需要時再加大配重，以保證混凝土面的成形質量?；９ぷ髑白屑殭z查拉筋及拉筋環(huán)質量，特別注意連接焊縫的質量。同時檢查鋼絲繩的完好性及導鏈的工作性能。

5.2 反弧段的澆筑

反弧段圓弧半徑為12m，反弧段澆筑段長5.4m。開始澆筑時模體面板的1/3伸入待澆倉號之內，當混凝土澆筑寬度達到一個模體寬時開始拉動滑模，滑模每次滑行距離為15～25cm，然后振搗器插入模板下面混凝土中振搗，此時模體前的混凝土必須高于模板面板10cm左右，以保證振搗時利用混凝土的流動性使混凝土與模板密實接觸。模板滑動時注意模體兩端平衡前行。

5.3 陡槽段的澆筑

陡槽段全長42.2m，模體傾角35°，設計底板混凝土厚度37.5cm。此段坡度較陡，混凝土強度必須達到0.1～0.3MPa時才能滑動模板?，F(xiàn)場控制方法為每20min滑動一次，每次滑行15～25cm，堅持少滑多動（即滑動次數(shù)要多，每次滑行距離要短）的原則。每次滑行時密切觀察模體后混凝土的情況，防止滑動過后的混凝土陷落變形。如發(fā)現(xiàn)此種情況立即停止滑動模板，及時處理，并延長模板滑動的時間間隔。

每次振搗完畢，模板滑行前人工鏟平高出滑模面板部分的混凝土。保證模板滑行開始時模體前沒有混凝土堆積，以免增大模體滑動的阻力和混凝土抬高模體。

5.4 上弧段的澆筑及其他部位的應用

上弧段圓弧半徑40m，弧長21.6m，滑模寬度內矢高3.12mm，使用滑模的理論誤差為3.12mm，滿足混凝土施工精度的要求。上弧段模板滑行相對陡直段較為容易。隨著模板的滑行，越到上部溢流面的傾角越來越小，模板滑動時要求的混凝土強度也越小，相應的也提高了模板的滑行速度。

開始澆筑時模體伸入待澆倉內不得超過模板寬度的1/2，分縫處抹面要注意質量，使分縫處過渡平滑。

5.5 滑模施工混凝土運輸與入倉

混凝土的運輸采用2臺6m3攪拌罐車，混凝土的入倉采用HB60型混凝土泵泵送入倉。拌合站出機口混凝土的坍落度控制在10～12cm，滿足混凝土泵送即可。正?；蠡炷翉闹虚g往兩側布料，每次布料長度50～100cm。振搗時模板前混凝土料堆高于滑模面板10cm左右，振搗密實后人工鏟除多余部分，然后滑升模板。模板滑升時嚴禁模板前有混凝土堆積，增大模板滑行阻力或可能抬高模板。模板停止滑升后，振搗器伸入模板下1/2范圍內振搗，使混凝土振搗密實。

5.6 抹面

因為溢洪道溢流面為高速過水面，所以對表面質量要求較高。施工過程中配備專職抹面工人?；；羞^后混凝土表面及時人工抹平，滿足溢流面表面的光潔度和平整度的要求，遇到混凝土陷落時及時處理。

6 滑模實踐的問題思考

本項目因條件所限采用簡易滑模方案。牽引系統(tǒng)因現(xiàn)有卷揚機拉力較小，當?shù)夭少彮h(huán)境較差。許多設備及材料需由國內采購，過程復雜且時間長。根據(jù)實際情況采用導鏈，勞動強度大，但采用導鏈時滑動過程易于控制。另一方面大直徑鋼絲繩采購困難，因此采用拉筋代替。

圓弧段軌道因加工條件限制無法使用工字鋼，采用螺紋鋼代替。螺紋鋼對滑模面板有拉傷，施工過程要及時檢查修復，以保證施工質量和安全。同時嚴格控制滑行速度。

模板配重的計算:因本次施工采用簡易滑升模板，模板與軌道之間沒有反向約束結構等。根據(jù)實踐，按規(guī)范相關公式計算的配重量應再增加15%左右。

[1]SL32-92水、水工建筑物滑動模板施工技術規(guī)范[S].

[2]江正榮.簡明施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]張超然.水利水電工程施工手冊:第3卷,混凝土工程[M].北京：中國電力出版社，2002：358-387.

[4]張東剛，汪曉云，張玉生.張河灣蓄能電站下水庫大壩表孔[J].電網(wǎng)與清潔能源，2009，25(5)：68-70.

[5]鄒龍生.小灣雙曲拱壩2號導流底孔底板過流面施工[J].電網(wǎng)與清潔能源，2009，25(02)：55-59.

[6]董少波，何超，李文良.拉西瓦水電站尾閘井滑模施工技術[J].電網(wǎng)與清潔能源，2008，24(6)：68-70.

The Application of Spillover Surface Construction Technology for Sliding Template

ZHANG Wen-yao，LIANG Xiao-yu
（Sinohydro Engineering and Construction Bureau No.3Co.,Ltd.，Xi’an 710068,Shaanxi Province,China）

The construction technology of spillover surface are applied successfully more times in water conservancy engineering.It is the main characteristic of this technology that when materials and equipment procurement in the area of this project cannot meet the requirements,using guide chain,wire rope,existing materials,equipment and suspension link with steel,instead of electric hoist to solve the dynamic problems of sliding template traction slide successfully.

spillover surface；sliding template；tie piece；lacing ring；guide chain

溢流面滑模施工技術在水利工程施工中成功應用的范例較多，本項目的主要特點是在項目所處地區(qū)材料及設備采購無法滿足要求時，采用倒鏈、鋼絲繩現(xiàn)有材料和設備，利用鋼筋制作拉環(huán)，組合后代替電動卷揚機，較好的解決了滑模牽引滑動的動力問題。

溢流面；滑模；拉筋；拉筋環(huán)；導鏈

1674-3814（2010）09-0065-04

TV652.1

B

2010-08-09。

張文耀（1967—），男，高級工程師，主要從事大中型水電程土石方開挖、鋼筋混凝土施工工作;

梁曉玉（1973—），女，工程師，主要從事大中型水電工程鋼筋混凝土施工工作。

（編輯 李 沈）