混凝土面板滑模施工技術(shù)的改進(jìn)應(yīng)用

夏元清

(新疆綠翔建筑安裝工程有限責(zé)任公司,新疆 額敏 834601)

水利水電工程建設(shè)中，混凝土面板堆石壩因其良好的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性得到廣泛運(yùn)用。混凝土面板堆石壩的上游迎水面防滲面板，有剛性整體式和分離式混凝土面板，也有柔性的瀝青混凝土面板?；炷撩姘鍧仓捎没Ｊ┕な浅Ｊ褂玫囊豁?xiàng)技術(shù)，滑模施工時(shí)混凝土可連續(xù)澆筑，可以最大限度地減少施工縫，使混凝土面板的整體性更好，在施工作業(yè)當(dāng)中，合理運(yùn)用滑模技術(shù)，能顯著提高工效，加快進(jìn)度、保證質(zhì)量，節(jié)約周轉(zhuǎn)材料。

1 工程概況

哈密市安拉溝水庫(kù)工程為混凝土面板砂礫石壩，分為主、副壩，主壩長(zhǎng)287.0 m，壩頂寬度為5.0 m，壩高50.5 m，壩坡1∶1.6。采用整體式鋼筋混凝土面板，板寬12.0 m、厚0.4 m、最大斜長(zhǎng)88.0 m，主壩面板共25塊，首尾各一塊為三角形。副壩長(zhǎng)397.0 m、壩高22.7 m，采用分離式無(wú)筋混凝土面板，板厚0.3 m，面板分塊尺寸為6.0 m×4.0 m。主、副壩混凝土面板澆筑均采用滑模施工技術(shù)。

2 模板設(shè)計(jì)制作

混凝土面板滑模施工技術(shù)有2種方法：有軌和無(wú)軌滑模[1-3]。無(wú)軌滑模拆裝簡(jiǎn)便，施工速度快，而且減少了壩面施工干擾。但傳統(tǒng)的無(wú)軌滑模側(cè)模是鋼木定型模板，滑模是角鋼桁架結(jié)構(gòu)形式[4-6]，與混凝土接觸面板采用5 mm厚鋼板，分節(jié)加工后現(xiàn)場(chǎng)二次組合拼裝的方法，但模板經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)周轉(zhuǎn)使用后易變形導(dǎo)致破損，對(duì)后期的面板混凝土澆筑造成質(zhì)量問(wèn)題。為此在安拉溝水庫(kù)混凝土面板施工時(shí)對(duì)傳統(tǒng)滑模技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 側(cè)模的設(shè)計(jì)制作

將鋼木結(jié)構(gòu)形式[7]的側(cè)模改為全鋼結(jié)構(gòu)的定型尺寸，現(xiàn)場(chǎng)組裝，根據(jù)設(shè)計(jì)混凝土面板厚度400 mm，選用槽鋼[40，按3.0 m模數(shù)切割下料；每塊側(cè)模的槽鋼無(wú)腿面作為混凝土接觸面，槽口面為支撐固定面；距端部槽口內(nèi)0.5 m處各焊接一個(gè)活動(dòng)的固定支架，見(jiàn)圖1。

圖1 滑模斷面示意圖 單位：mm

側(cè)模在安裝時(shí)將支架以槽鋼內(nèi)的鋼管為轉(zhuǎn)軸與槽鋼形成90°左右，用Φ16的鋼釬[8]插入支架中的鋼管法向打進(jìn)壩體內(nèi)，形成側(cè)模安裝與支架加固一次性就位?；顒?dòng)支架不使用時(shí)收入槽鋼口內(nèi)，不占用空間使用方便。每塊側(cè)模端部用8 mm厚鋼板焊接封堵，并在其上鉆2個(gè)?20 mm的孔配M20螺栓用以側(cè)?？v向之間的連接固定，側(cè)模隨每塊面板的長(zhǎng)度安裝加固完成。在側(cè)模的滑行面槽鋼腿上鉆2個(gè)?20 mm的孔，間距1 m，作為鋼釬插銷(xiāo)孔眼可在滑模運(yùn)行過(guò)程中?？康谋ｋU(xiǎn)裝置之一。對(duì)面板之間的伸縮縫上口設(shè)置有彈性聚氨酯填縫預(yù)留梯形槽，在側(cè)模槽鋼與混凝土接觸面上部用角鋼或扁鋼焊接固定成直角梯形斷面。混凝土澆筑脫模后直接形成半個(gè)嵌縫槽口。補(bǔ)倉(cāng)時(shí)用膠合板做成嵌縫口形狀倒梯形放入，形成完整的伸縮縫口。

2.2 滑模的設(shè)計(jì)制作

滑模的寬度和長(zhǎng)度以及結(jié)構(gòu)形式根據(jù)大壩面板的寬度、壩面坡度以及混凝土的凝結(jié)速度等進(jìn)行確定?；Ｓ傻撞夸撁姘?、上部型鋼桁架及操作平臺(tái)、抹面平臺(tái)3部分組成。采用16 mm厚鋼板為滑模底部面板，尺寸[9]長(zhǎng)13.5 m、寬1.5 m；用型鋼焊接成一體不分節(jié)，形成整體式滑模。首先在16 mm厚鋼板上焊接設(shè)置3道縱肋同滑模面板長(zhǎng)，材質(zhì)為[30槽鋼，按滑模面寬上中下分別將槽鋼一側(cè)腿焊在鋼板上(分段間隔非滿焊)；其次在滑模縱斷面上設(shè)置9道人字屋架結(jié)構(gòu)，兩頭距滑模各端部750 mm，中間按1 500 mm間距均分，見(jiàn)圖2。

在中間兩跨人字坡的兩面分別設(shè)置焊接2個(gè)斜向支撐，類似于平面投影的剪刀撐?；Ｉ峡诰喽瞬? m處各焊一個(gè)Φ25的牽引吊環(huán)；再向內(nèi)各2.8 m另外再焊2個(gè)吊運(yùn)及保險(xiǎn)吊環(huán)?；Ｆ拭娓鞑课怀叽绨磯纹?∶1.6設(shè)計(jì)；安裝在側(cè)模上后鋪上木板即可形成一個(gè)750 mm寬的具有鋪料、振搗操作平臺(tái)，在其上安裝欄桿、密目網(wǎng)作為安全防護(hù)設(shè)施?；Ｎ膊亢附?個(gè)插銷(xiāo)式的連接口，形成易裝拆的一、二級(jí)修整收面平臺(tái)。

圖2 滑模剖面示意圖 單位：mm

2.3 滑模的自重、配重及牽引力計(jì)算

滑模重量應(yīng)大于等于澆筑混凝土?xí)r對(duì)滑模產(chǎn)生的上浮力[10-11]，即要求：

(G1+G2)cosφ≥P

(1)

式中:G1、G2分別為滑模的自重、配重，kN；φ為滑動(dòng)模板面板與水平面的夾角；P為新澆混凝土對(duì)模板的上浮力，kN。

混凝土上浮力P的計(jì)算依據(jù)公式(2)：

P=PnLBsinφ

(2)

式中:Pn為模板受浮面水平投影面積每平方米承受的上浮力，kN/m2；L為滑模長(zhǎng)度，m；B為滑模寬度，m。

經(jīng)計(jì)算，混凝土上浮力P為50 kN?；Ｗ灾谿1為43 kN，配重G2為17 kN，施工荷載12 kN，因此，滑模重量取值72 kN。

滑模牽引力計(jì)算依據(jù)公式(3)[12]:

T=K(τA+Gsinφ+f1|Gcosφ-P|+f2Gcosφ)

(3)

式中:T為滑動(dòng)模板牽引力，kN；K為牽引力安全系數(shù)；τ為單位面積模板與混凝土的摩阻力設(shè)計(jì)值，kN/m2；A為模板與混凝土的接觸面積，m2；G為模板系統(tǒng)自重(包括配重和施工荷載)設(shè)計(jì)值，kN；φ為模板面板與水平面的夾角；f1為鋼模板與混凝土的磨擦系數(shù)；f2為滑塊與軌道的磨擦系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，滑模牽引力為160 kN。

因經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取值不同，新澆混凝土對(duì)模板的上浮力計(jì)算結(jié)果出入較大，而滑模重量可通過(guò)加配重來(lái)調(diào)整，故用公式計(jì)算出的重量作為參考值，加配重時(shí)以混凝土振搗不“浮?！睘樵瓌t，現(xiàn)場(chǎng)增減。配重采用編織袋裝填砂礫石料，每袋重約40 kg。配重加在側(cè)模與牽引鋼絲繩之間的上方?；Ｉ显O(shè)防滑安全保護(hù)裝置，在滑模中部的2個(gè)吊環(huán)上各增設(shè)手動(dòng)葫蘆1臺(tái)，掛在面板鋼筋網(wǎng)上，用鋼絲繩拉緊，隨模板滑升而收短，使其始終處于受力狀態(tài)，以確保施工安全。

滑模采用2臺(tái)100 kN的卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，卷?yè)P(yáng)機(jī)與底座用螺栓連接成一體，底座垂直于卷筒方向兩側(cè)各安裝2個(gè)Φ20吊環(huán)作為吊運(yùn)及設(shè)置地錨用。跳倉(cāng)澆筑的面板兩側(cè)安裝側(cè)模，補(bǔ)倉(cāng)利用已澆筑的面板來(lái)支撐，側(cè)模就位前安裝好無(wú)紡布、銅止水，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整固定好并在壩坡頂延伸一段長(zhǎng)度，便于收尾時(shí)移走滑模。

滑模與卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩連接溜放至倉(cāng)面起始點(diǎn)就位，經(jīng)檢查滑模與側(cè)模安全無(wú)誤后及時(shí)加配重，試滑2～3次，調(diào)整卷筒上鋼絲繩與壩坡面之間的角度一致。壩頂卷?yè)P(yáng)機(jī)處設(shè)專人控制設(shè)備運(yùn)行；滑?；?，清除其前沿超澆混凝土以減少滑升阻力?；＿B續(xù)滑升[13-14]，每次行程25～30 cm，間隔時(shí)間不超過(guò)30 min，最大滑升速度不超過(guò)2 m/h?；龝r(shí)兩端提升要平穩(wěn)、勻速、同步；每倉(cāng)面板澆筑完成，滑模吊出倉(cāng)外后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有變形或脫焊情況時(shí)，及時(shí)調(diào)整加固補(bǔ)強(qiáng)并將其混凝土及雜物清理干凈，避免因模板影響混凝土澆筑質(zhì)量，以保證出倉(cāng)混凝土表面的平整度。

4 面板施工質(zhì)量

澆筑完成的面板混凝土從外觀看，抹面均勻，表面平整，無(wú)高低起伏、無(wú)局部鼓脹現(xiàn)象。接縫側(cè)各1.0 m內(nèi)的混凝土表面，檢查平整度均在5 mm內(nèi)。根據(jù)混凝土試件試驗(yàn)結(jié)果表明：齡期28 d抗壓強(qiáng)度平均值34.8 MPa，強(qiáng)度保證率97%，離差系數(shù)0.10。面板混凝土完成初期未出現(xiàn)寬度大于0.2 mm的裂縫，有水平向短淺表面裂縫11條，及一些不規(guī)則的裂縫；跨越一個(gè)冬季后的面板出現(xiàn)寬度大于0.2 mm的裂縫有25條。對(duì)裂縫進(jìn)行化灌水溶性聚氨酯材料處理及表面進(jìn)行聚氨酯防水粘結(jié)涂料涂刷封閉。水庫(kù)蓄水運(yùn)行3 a，運(yùn)行情況良好。

5 改進(jìn)后的滑模特點(diǎn)

與有軌滑模相比，無(wú)軌滑模重量輕、造價(jià)低，使用設(shè)備較少，一套滑模僅需要2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引；無(wú)軌滑模減少了軌道架設(shè)，澆筑面板的效率是有軌滑模的3倍[15]，行走無(wú)側(cè)向約束，對(duì)不同坡角的岸坡段混凝土板塊，可轉(zhuǎn)向上升澆筑。與傳統(tǒng)無(wú)軌滑模相比，側(cè)模為全鋼結(jié)構(gòu)，與支架加固一體化易于安裝保管，固定牢靠不存在配件損耗丟失，滑模在其上滑時(shí)不會(huì)產(chǎn)生彎曲變形移位，留設(shè)伸縮縫口直接成型，板間縫順直寬深一致，觀感質(zhì)量好。

改進(jìn)后的滑模施工方法，滑模整體運(yùn)輸安裝，無(wú)現(xiàn)場(chǎng)二次組裝校正，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度?；Ｃ姘鍎偠却?，施工經(jīng)久耐用，多次周轉(zhuǎn)不破損不變形。隨著滑模的滑升，當(dāng)已澆筑混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度即將該處側(cè)模拆除，移至待澆面板處立模，周轉(zhuǎn)使用率高，不占用澆筑時(shí)間，加快面板施工速度。主壩制作使用的2套滑模，在主面板完成80%后，將其中一套一分為二作為副壩面板滑模，充分利用無(wú)需單獨(dú)制作，降低成本提高效益。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)滑模施工技術(shù)的改進(jìn)，與常規(guī)施工方法相比，側(cè)模安裝順直牢固可靠，沒(méi)有因接頭而造成滑模浮起。減少了滑模的現(xiàn)場(chǎng)拼裝，使其整體剛度變形減小，節(jié)省支模所需的工料和損耗、能較方便的吊運(yùn)安裝可重復(fù)使用，加快施工進(jìn)度。面板澆筑厚度能保持一致，面板平整度較好無(wú)高低起伏現(xiàn)象，連續(xù)施工最大限度的減少面板混凝土初期裂縫的形成，確保面板混凝土工程施工質(zhì)量。