淺議面板堆石壩上游面翻模固坡砂漿施工組織

郭浩東

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

淺議面板堆石壩上游面翻模固坡砂漿施工組織

郭浩東

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

豐寧抽水蓄能電站面板堆石壩上游坡面設計為8cm厚碾壓砂漿，后根據國家水電工程質量監(jiān)督總站建議修改為翻模固坡砂漿。本文主要對翻模固坡砂漿施工組織進行闡述，可以對類似工程提供參考，特別是對有防汛要求的大壩施工更有借鑒意義。

面板堆石壩 翻模固坡砂漿 施工組織

1 工程概況

豐寧抽水蓄能電站上水庫面板堆石壩壩頂高程1510.3m，壩頂寬10m，軸線長度556.0m，最大壩高121.3m，采用鋼筋混凝土面板堆石壩壩型。上、下游壩坡均采用1∶1.4。堆石壩填筑料分區(qū)自上游向下游依次為：墊層區(qū)2A、過渡層區(qū)3A、主堆石區(qū)3B、次堆石區(qū)3C及下游干砌石護坡。根據設計要求，主壩上游壩面每10m～15m高度需進行一次斜坡碾壓，并攤鋪碾壓砂漿進行固坡，碾壓砂漿厚度8cm，砂漿標號M5，上游壩面砂漿施工總面積約70000m2。2016年3月，國家水電工程質監(jiān)總站在對豐寧電站進行質量監(jiān)督時，針對上庫主堆石壩壩前墊層料碾壓及固坡砂漿施工，提出建議采用翻轉模板施工工藝。后在2016年6月15日確定在豐寧抽水蓄能電站上水庫引進翻模砂漿固坡施工技術。

翻模固坡砂漿施工技術是使混凝土面板堆石壩墊層料填筑及固坡砂漿成型一次完成的一項施工新技術，適應于各種高度混凝土面板堆石壩及其它類型的面板堆石壩的墊層料填筑及墊層料坡面防護施工。在吉林省撫松縣雙溝水電站、遼寧蒲石河抽水蓄能電站上水庫面板堆石壩、湖北江坪河面板堆石壩均成功應用。

2 翻轉模板施工的技術原理及優(yōu)缺點

2.1 技術原理

在大壩上游坡面支立帶楔板的模板，在模板內填筑墊層料，振動碾初碾后拔出楔板，在模板與墊層料之間形成一定厚度的間隙，向此間隙內灌注砂漿，再進行終碾，由于模板的約束作用，使墊層料及其上游坡面防護層砂漿達到密實并且表面平整。模板隨墊層料的填筑而翻升，從而使在坡面上進行的斜坡墊層料碾壓和固坡砂漿改為水平施工，簡化了施工工序，實現(xiàn)了上游固坡與壩體填筑同步上升。

2.2 翻轉模板施工優(yōu)點

(1)與常見的擠壓邊墻施工技術相比，翻轉模板固坡技術可控制砂漿厚度達到設計厚度，避免了擠壓邊墻施工時上游坡面砂漿厚度、剛度過大，對面板約束加大的缺陷，能較好地適應壩體變形，對面板約束小，有利于面板防裂；

(2)與斜坡碾壓固坡法相比較，將斜坡碾壓改為水平碾壓，簡化了施工工序，降低了施工難度和安全風險。實現(xiàn)了壩體全斷面平起均衡上升，有利于保證壩體填筑質量，加快大壩填筑施工速度，同時還使大壩隨時具備防汛條件，有利于施工安全度汛。最后，采用翻轉模板工藝，砂漿外觀平整度及施工效果更優(yōu)于碾壓工藝，壩體填筑施工對下部趾板作業(yè)面干擾小，有利于施工安全和提高施工質量。

3 翻轉模板設計與制作

翻轉模板設計采用DL/T5268-2012《混凝土面板堆石壩翻模固坡施工技術規(guī)程》中推薦的模板設計方案，并結合模板制作和運輸，采取組合式設計。

翻轉模板為鋼制組合模板，由面模板、背架、楔板、連接件等組成，現(xiàn)場組裝成型。翻模結構由上、中、下三層模板組成，上、下相鄰的兩層模板及左右相鄰模板之間采用“U”形卡連接，并能靈活地微調其相對角度。

每塊面模板的長度為1200mm，寬度680mm(每層墊層料壓實厚度40cm，斜長680mm)，模板面模鋼板厚度2.75mm，肋高5.5cm。背架采用角鋼制作，與面模板鉸接形成翻轉模板。連接成型后的單塊翻轉模板的重量約45kg，滿足單人或2人翻轉運輸的要求。

楔板為上寬下窄的梯形結構，每塊楔板的長度600mm，寬度710mm，上口厚60mm，下口厚40mm，楔板的下部水平面與斜坡面形成35.54°的夾角(即1∶1.4坡比)。

每塊模板設2個拉條孔，孔徑φ16，預埋φ14鋼筋，作為后續(xù)施工的固定裝置。

翻轉模板委托專業(yè)廠家制作，上庫面板堆石壩軸線長度565m，翻轉模板需求數量約1400塊。

4 壩面翻轉模板施工

4.1 施工條件及準備

面板堆石壩護坡使用翻轉模板施工屬于新施工技術，在進行施工前需要進行場外工藝試驗，并進行人員培訓。

翻轉模板每米砂漿設計需求量0.0408m3，每層平均長度200m，每層砂漿設計需求量約8.2m3，砂漿使用量較小。主要采用現(xiàn)場拌制砂漿方式，配置一臺8t雙排座，上部布置一臺砂漿攪拌機，一臺10kw發(fā)電機，現(xiàn)場隨拌隨灌，或者直接利用拌合樓拌制，9m3混凝土罐車運輸，罐車出口接移動式接料斗，罐注入楔板縫隙。翻模砂漿固坡施工與大壩墊層料填筑同步進行。

現(xiàn)場施工用電主要為施工照明及模板安裝，施工負荷較小，可從現(xiàn)場二級柜就近接入。

施工用水主要為碾壓灑水及砂漿養(yǎng)護用水，采用壩肩高位水池及水車配合向壩面供水。砂漿養(yǎng)護用水在砂漿表面橫向布置一根D25排水花管，用軟管從壩肩供水點引水，用于砂漿養(yǎng)護。D25排水花管隨著翻轉模板上升而上升，加固采用模板拉條加固。

翻轉模板拉條使用量大，單頭車絲。

4.2 翻轉模板施工

4.2.1 施工程序

翻轉模板施工工序如下：

測量放線——模板安裝、校正——墊層料填筑——灑水碾壓——模板上口校正——灌注砂漿——墊層料終碾——墊層料取樣檢測——模板翻轉——灑水養(yǎng)護。

4.2.2 測量放線

根據設計砂漿邊線每隔10m放出墊層料邊線，打鋼筋樁牽線，然后測量復核線繩，無誤后方可安裝模板(對于壩高超過100m需要預留出壩體沉降量)。

4.2.3 模板安裝

翻轉模板水平及層間連接采用“U”形卡連接，翻轉后上層模板固定主要依靠下層背架及上層的預埋拉條固定。

如果第一層翻模沒有下層模板作為支撐，只能借助下層已經碾壓密實的墊層料。水平模板和上下層間以“U”形卡固定。其固定主要利用模板拉筋及背架錨固固定。首先在模板就位后在下部用“L”型插筋將模板底口固定，然后在背架處用方木和“L”型插筋將下部背架角鋼固定。錨筋長度不低于45cm。然后通過調整背架錨筋及后方背架支撐調整模板角度，使其與設計角度基本一致。然后安裝預埋拉條和插筋，螺栓緊固前再次通過翻轉模板背后微調螺栓調整模板傾角，完成模板安裝。

后期翻轉模板安裝時，直接在下層模板上安裝翻轉模板。模板原則上采用人工從下部拆除，翻轉至壩面刷油，然后進行安裝加固。

楔板與斜坡模板以面相連接，楔模上口用A8圓鋼焊制把手，便于楔板的拔出。連接時采用φ14、長1.2m的圓鋼，一端用螺栓固定在斜坡模板上，另一端穿過斜坡模板和楔板，與錨固在已經碾壓密實的墊層料內φ18、長45cm的螺紋鋼相焊接，拉筋及錨固筋按照60cm一排布置，每塊模板布置兩排拉筋及錨固筋，砂漿固坡外露拉筋在面板滑模施工過程中除鋼筋架立筋和側摸使用外全部割除，以減少對面板的約束。

模板安裝前涂刷脫模劑，翻模結構的錨筋、拉筋按設計要求進行制備和施工，拉筋與錨筋及模板連接采用螺栓可靠固定。

翻模與趾板接觸的不規(guī)則部位采用異形模板，異形模板采用膠合板，背后采用10×10方木。一端與翻轉模板背架固定，另一端通過趾板混凝土澆筑時預留的拉條固定(若拉條已切除，則采用向墊層料內打入錨筋)支撐方式固定。異形結構的內部楔板也采用木模結構，面層采用膠合板，背部采用方木支撐加強。異形模板根據碾壓長度及現(xiàn)場翻轉模板安裝后的實際尺寸，現(xiàn)場加工安裝。楔板根據趾板與坡面的平面形狀加工成三角形和平面模板，重復利用。

翻模模板及相應的異形模板支立驗收合格后，方可安裝楔板，攤鋪墊層料。

4.2.4 墊層料填筑及初碾

安裝完楔板后，進行墊層料填筑。墊層料填筑分人工鋪筑和機械鋪筑兩部分。機械鋪筑采用自卸車后退法卸料，推土機攤平。人工鋪筑部分主要為翻轉模板下部。

翻轉模板下部人工回填部分采用人工喂料，選用相對較細的墊層料，主要喂料為墊層料角部，喂料后方可進行卸料和推土機攤鋪。墊層料卸料及攤鋪時必須避免刀片碰觸翻轉模板和錨筋、拉筋，如造成破壞，要立即修復，不得未經修復加以覆蓋。

考慮到與趾板連接部位振動碾無法壓實，與趾板連接50cm區(qū)域在攤鋪墊層料時按照20cm/層人工鋪料，利用平板夯壓實，外部按照正常程序攤鋪碾壓。

墊層料虛鋪厚度按照40cm～44cm控制，攤鋪完成后用20t～22t自行式振動碾靜壓兩遍，然后采用水車灑水，灑水量按照5%控制。灑水后開始振動碾壓，碾壓遍數為6遍(根據試驗結果調整)，碾壓時振動碾行走速度1.5km/h～2.5km/h。輪跡距模板邊界不大于15cm，同時在碾壓時，由于滾筒距離模板較近，必須設立專人指揮，且要求振動碾司機技術水平良好。

4.2.5 灌注砂漿

墊層料初碾結束后，開始灌注砂漿。砂漿灌注從一端開始，邊拔楔板，邊灌注砂漿。及時向模板與墊層料之間形成的間隙內灌注砂漿。碾壓砂漿采用M5水泥砂漿，砂漿的塌落度為7cm～11cm(具體根據試驗結果確定)，砂漿灌注時要控制砂漿的下流速度和溜槽的入倉角度，盡量避免砂漿污染壩面，當出現(xiàn)砂漿流出現(xiàn)象時，要及時清除。

砂漿灌注完成后，及時對灌注完成的區(qū)域進行檢查，發(fā)現(xiàn)砂漿因為沁入墊層料而造成砂漿面下沉的，要及時進行復灌，直到砂漿飽滿為止。

4.2.6 墊層料終碾

砂漿灌注結束后，再對墊層料振動碾壓2遍。此時靠碾壓機具的振動作用對已灌注的砂漿進行了振搗。振動碾無法到達部位，采用平板夯壓實墊層料。邊角壓實時要注意對趾板混凝土及銅止水的保護。

4.2.7 模板翻轉

終碾結束、墊層料取樣試驗合格后，即可拆除最下層模板。人工拆除最下一層模板并拼裝到最上一層模板上，最下層模板拆除時，出露的固坡砂漿的抗壓強度應達到其設計抗壓強度的25%以上，具體拆模時間根據施工進度及施工期氣溫條件而定，一般拆模時間不小于24h。

4.2.8 固坡砂漿的養(yǎng)護

固坡砂漿終凝后進行土工布覆蓋并灑水養(yǎng)護，保持濕潤狀態(tài)不少于14d。坡面禁止人員及機械行走。在碾壓砂漿表面橫向布置一根D25排水花管，用軟管從左右壩肩供水點引水，用于砂漿養(yǎng)護。D25排水花管隨著翻轉模板上升而上升，加固利用砂漿面上的模板拉條加固。

5 資源配置

5.1 人工

20人，兩班作業(yè)，其中輔助工種12人，主要從事拆除、轉移模板、邊角填料、砂漿灌注等，模板工2人，測量工2人(不單獨配置，和大壩測量一起)，電焊工2人，管理人員2人。

5.2 設備

主要采用大壩填筑、碾壓設備，不單獨配置。

6 結論

根據上述步驟施工的坡面砂漿，外觀平整度較好，可以有效保證坡面的雨水沖刷和安全度汛，可以保證大壩填筑和坡面防護同時上升，不存在大壩填筑與坡面的削坡工序和斜坡碾壓相互干擾問題，施工可以連續(xù)進行，對于較高的壩體適用性更好，不會導致削坡施工碾壓砂漿時現(xiàn)場開挖停工或者增加二次倒運的工程量，可以最大限度的減少開挖和大壩填筑的互相影響，節(jié)約成本；不利之處在于翻模固坡砂漿機械化程度較低，需要的人工較多。因此在選擇使用翻模固坡施工方案之前需要從成本、進度、質量、安全等方面綜合考慮，同時由于翻模固坡砂漿是一項新的施工技術，施工之前需要對現(xiàn)場的操作工人、施工技術、質量、安全等人員進行培訓。

郭浩東(1968.09-)，男，河南漯河人，大學本科，高級工程師，主要從事水利水電專業(yè)。

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TV512∶TV743

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