堆石壩面板施工采用無(wú)軌滑模的應(yīng)用研究

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，成都，610072)

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

Coca Codo Sinclair(簡(jiǎn)稱CCS)水電站為徑流式電站，位于南美洲厄瓜多爾國(guó)北部Napo省與Sucumbios省交界處、亞馬遜河水系Coca河流域，電站總裝機(jī)容量1500MW，安裝8臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組。主要建筑物包括首部樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫(kù)、壓力管道和地下廠房等。

1.2 面板堆石壩概況

CCS水電站調(diào)蓄水庫(kù)面板堆石壩最大壩高58m，壩頂寬度10m，壩軸線長(zhǎng)141m，面板坡比1∶1.4。大壩面板共分16塊，厚度40cm，最大斜長(zhǎng)83.97m，總面積7510m2，理論混凝土澆筑工程量3004m3，鋼筋綁扎總量220t；結(jié)構(gòu)分縫條幅寬分別為12.0m(CSF6-CSF11)、6.0m(CSF2-CSF5、CSF12-CSF15)及異型板(CSF1、CSF16)。

2 混凝土面板澆筑設(shè)備選型論證及考慮因素

2.1 常規(guī)自制滑模+軌道方案

主要考慮面板混凝土澆筑工程量小(1500m3以下)，面板澆筑高度低，面板平整度要求低(>20mm以上)，混凝土入倉(cāng)和滑模索引難度低，一般現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)手段都能夠滿足；另現(xiàn)場(chǎng)具備加工制作條件和技術(shù)手段，常規(guī)液壓部件和機(jī)械加工件都能夠采購(gòu)或加工到位，方案總體可行，可考慮采用常規(guī)自制滑模+軌道方案。

2.2 無(wú)軌滑模定制方案

定制加工高強(qiáng)度側(cè)模板充當(dāng)軌道，滑模模體上設(shè)計(jì)抹面平臺(tái)，均由專業(yè)廠家制作，配套設(shè)施齊全，結(jié)構(gòu)受力既滿足自身模板撓度要求又能滿足特殊面板平整度要求(≤10mm實(shí)測(cè)值)；結(jié)合設(shè)計(jì)要求統(tǒng)一制作成型，整裝發(fā)運(yùn)，相比常規(guī)自制滑模安全高效，澆筑成型質(zhì)量高。

通過(guò)上述對(duì)比論證分析，結(jié)合CCS項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)及技術(shù)要求，故選擇無(wú)軌滑模工藝。

3 面板滑模實(shí)際應(yīng)用與具體施工方法

3.1 面板滑模施工規(guī)劃

大壩填筑至壩頂高程1233.50m時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行最長(zhǎng)板塊擠壓邊墻修正，人工噴灑液態(tài)乳化瀝青和細(xì)砂的方式對(duì)面板和擠壓邊墻的界面進(jìn)行隔離處理，優(yōu)化進(jìn)行最長(zhǎng)板塊插筋及鋼筋制安，之后跟進(jìn)其它板塊各序作業(yè)。由于第一板塊對(duì)無(wú)軌滑模的研究與實(shí)際應(yīng)用不足，先進(jìn)行了初始段人工澆筑混凝土(澆筑高度2.0m)，之后再投入滑模起滑澆筑。在總結(jié)最長(zhǎng)板塊滑模澆筑經(jīng)驗(yàn)之后，剩余的板塊均采用滑模直接起滑，索引鋼絲繩斜拉上升，人工輔助，省去了大量的人工和模板。

面板澆筑采用跳倉(cāng)澆筑的方式，首先澆筑12m塊，12m塊首先澆筑最大的一塊，即CFS11，然后跳倉(cāng)澆筑CFS9，再跳倉(cāng)澆筑CFS7……再改裝滑模澆筑6m塊。

3.2 面板施工工藝流程

3.2.1 測(cè)量放線

在擠壓邊墻上游面測(cè)量標(biāo)記出面板垂直接縫的位置，將面板分成16塊，并檢查擠壓邊墻坡面有無(wú)侵占結(jié)構(gòu)尺寸的情況。實(shí)際施工中，擠壓邊墻在施工時(shí)考慮到之后面板的施工，有意識(shí)的將擠壓邊墻往下游方向平移了8cm，以保證不侵占面板的結(jié)構(gòu)尺寸。

3.2.2 架立筋定點(diǎn)錨固

采用紅色噴漆在擠壓邊墻上游面上標(biāo)識(shí)出架立筋的位置，利用手風(fēng)鉆造孔，按1.4m間距平行布置，水泥漿錨固架立筋。架立筋采用φ20mm螺紋鋼，長(zhǎng)度0.7m，錨固長(zhǎng)度0.3m。

3.2.3 接縫處砂漿找平

在接縫處采用風(fēng)鎬配合人工敲琢出深0.1m，槽口寬度0.7m，槽底寬度0.5m的倒梯形槽，并采用砂漿找平。

3.2.4 刷隔離陽(yáng)離子乳化瀝青

為減少邊墻對(duì)面板的整體約束影響，盡可能保持混凝土面板與壩體變形的協(xié)調(diào)性，面板與擠壓邊墻之間刷3mm厚的陽(yáng)離子乳化瀝青。刷瀝青時(shí)盡量安排在晴天進(jìn)行，將乳化瀝青和水大約按2∶1的比例攪拌，然后使用小桶運(yùn)至壩面上，首先淋灑在擠壓邊墻上，使用細(xì)毛塑料掃帚涂刷均勻，瀝青刷完2m～3m后立即人工拋灑一層細(xì)砂。

3.2.5 銅止水加工安裝

銅止水為“W”型，由自制銅止水成型機(jī)在壩頂加工成型，銅止水成型機(jī)由固定不動(dòng)的下模板和活動(dòng)的上模板及兩個(gè)10t的液壓千斤頂和控制器組成。

3.2.6 架立鋼筋網(wǎng)焊接和鋼筋綁扎

在準(zhǔn)備澆筑的面板分塊內(nèi)水平放置鋼筋并焊接在架立筋上，形成架立筋網(wǎng)用于支撐面板鋼筋。規(guī)則的面板分塊鋼筋從壩頂往下1m長(zhǎng)度和從壩底往上10m長(zhǎng)度為上、中、下三層鋼筋，其余部分只有中層鋼筋。架立筋網(wǎng)的高度略低于中層鋼筋，使中層鋼筋能剛好放在架立鋼筋網(wǎng)上，完成架立鋼筋網(wǎng)后進(jìn)行中層鋼筋的綁扎，根據(jù)中層鋼筋的位置就可完成其余鋼筋的綁扎。鋼筋的運(yùn)輸使用鋼筋運(yùn)料小車，運(yùn)料小車使用5t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)。

3.2.7 側(cè)面模板安裝

銅止水片安裝焊接完成后，根據(jù)測(cè)量放線焊接好混凝土墊塊便可進(jìn)行模板的安裝，單塊側(cè)模長(zhǎng)度為1.5m，使用支撐桿固定。支撐桿由兩根螺絲桿、一根螺母套筒和一個(gè)帶螺栓的卡管組成。旋轉(zhuǎn)螺母套筒可調(diào)整支撐桿的長(zhǎng)度，支撐桿的一端由螺栓固定在鋼模上，另一端由帶螺栓的卡管固定在架立筋上。每塊鋼模上共有三組固定螺栓連接孔，分別在鋼模的兩端和中間，其中每組螺栓連接孔有兩個(gè)，分布在上下兩個(gè)高度。每塊鋼模使用三根支撐桿固定，對(duì)應(yīng)三組螺栓連接孔，相鄰兩根支撐桿固定在兩個(gè)不同高度的螺栓連接孔上，在空間上形成三角固定，保證鋼模不會(huì)旋轉(zhuǎn)傾覆。在特殊地方的鋼模適量增加一至兩根連接桿，例如：壩頂鋼模和木模相接處，分縫轉(zhuǎn)角處和壩底，在這些地方的鋼模使用4至6根支撐桿，以保證鋼模被完全固定。

為了便于施工，受壓縫的12mm泡沫板與側(cè)模應(yīng)同時(shí)安裝完成，而受拉縫的3mm瀝青則先用5mm的薄層板代替安裝在側(cè)模內(nèi)側(cè)，待澆筑完成拆除模板時(shí)一起拆除，在澆筑相鄰分塊之前刷上3mm的瀝青。側(cè)模使用支撐桿支撐，支撐桿用φ28mm的鋼筋打尖錨入擠壓邊墻固定，插筋錨入深度不小于0.3m。壩頂與防浪墻相接的地方采用木模。

側(cè)模采用定制高強(qiáng)度模板，具有更強(qiáng)的剛度，在滑模和混凝土較大的壓力下變形移位量很小，面板側(cè)面的直線成型效果很好。

3.2.8 安裝滑模及卷?yè)P(yáng)機(jī)

在澆筑倉(cāng)面進(jìn)行各種準(zhǔn)備工作的同時(shí)，在滑模制造廠家專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行滑模及卷?yè)P(yáng)機(jī)等滑升系統(tǒng)的組裝、安放和調(diào)試，并且澆筑6塊2m×1.2m×0.8m，重約4.6t的混凝土配重塊，每個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)支架兩側(cè)安放兩個(gè)混凝土配重塊。

3.2.9 滑模就位

將滑模在卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼絲繩的牽引保護(hù)下從側(cè)模上下滑至壩底準(zhǔn)備澆筑，由于銅止水片加工精度不夠，側(cè)模精度也不夠，人工安裝好的側(cè)模在高度上有較大的起伏，滑模下滑的過(guò)程中會(huì)有被卡住的情況，所以在下滑滑模的時(shí)候滑模兩端各跟隨兩個(gè)人和一個(gè)千斤頂，在滑模被卡住的時(shí)候使用千斤頂輕微抬升幫助其下滑。

滑模在側(cè)模上下滑動(dòng)時(shí)其自重作用在側(cè)模上，可以較好地壓實(shí)側(cè)模、銅止水和橡膠墊片，將側(cè)模高差起伏減到最小，提高面板的平整度。

3.2.10 校模清倉(cāng)

鋼筋和側(cè)模安裝好后進(jìn)行測(cè)量校正模板，主要保證側(cè)模在允許范圍內(nèi)呈一條線和同一高度，允許偏差為5mm。模板校正完成，就進(jìn)行清倉(cāng)，沖洗倉(cāng)底。

3.2.11 雨棚安裝

由于氣候特殊，為保證滑模施工的連續(xù)性和混凝土澆筑質(zhì)量，搭建雨棚保護(hù)倉(cāng)面，雨棚支架和透明塑料瓦選擇輕質(zhì)材料。

3.2.12 鋪設(shè)溜管、溜槽

滑模澆筑入倉(cāng)采用內(nèi)徑0.3m的波紋溜管和鐵皮溜槽相結(jié)合的方式。壩頂波紋管制作一個(gè)集料斗，混凝土罐車直接向集料斗里下料。12m板塊使用2條溜管從壩頂輸送混凝土至離澆筑面5m～6m處連接溜槽，溜槽端口距離滑模上口應(yīng)大于1m，方便平倉(cāng)振搗。

3.2.13 混凝土澆筑

采用3輛混凝土罐車運(yùn)料，每車運(yùn)7m3，運(yùn)距2.2km運(yùn)輸?shù)綁雾斊脚_(tái)，直接通過(guò)溜管放料入倉(cāng)。混凝土的設(shè)計(jì)塌落度為7cm～9cm，根據(jù)澆筑實(shí)際情況，將塌落度調(diào)整為5cm～7cm，此塌落度能使上滑速度加快且混凝土成型質(zhì)量好。

從混凝土拌和開始至工作面的計(jì)劃運(yùn)輸時(shí)間控制在45min以內(nèi)，實(shí)際耗時(shí)在25min～30min。溜槽的卸料端口與滑模上口應(yīng)保持一定的距離，最少不小于1m。倉(cāng)面混凝土振搗選用φ50的插入式振搗器。

面板滑模施工順序：1→2→3→Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→①→②→③→④→⑤→(1)→(2)→(3)→(4)→(5)，其中CFS-11塊澆筑了2m的起始?jí)K，然后再使用滑模澆筑，按照面板分塊施工順序先進(jìn)行鋼筋綁扎及配套預(yù)埋件施工，再進(jìn)行混凝土澆筑。面板澆筑順序見(jiàn)圖1。

圖1 面板澆筑順序示意

滑模用兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)由鋼絲繩牽引上升，卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在支架上，支架上有配重塊和其它安全設(shè)施。澆筑12m塊時(shí)罐車在卷?yè)P(yáng)機(jī)支架之間卸料，兩條溜管交叉卸料，保證澆筑面混凝土均勻上升；澆筑6m塊時(shí)使用一根溜管下料。

除了CFS-11之外，其余分塊均未澆筑起始?jí)K，而是直接使用滑模斜向滑行澆筑。由于滑模有效長(zhǎng)度只有13m，而12m塊分塊低端斜向長(zhǎng)度大于13m，所以在澆筑時(shí)讓滑模一端放在側(cè)模上，另一端放在額外安裝在架立鋼筋上的鋼管軌道和趾板上，鋼管軌道側(cè)使用葫蘆拉住，用以調(diào)整滑模的滑行軌跡。

滑模滑升后，人工在抹面平臺(tái)上對(duì)脫模的混凝土表面進(jìn)行修整、抹面、壓光。

3.2.14 混凝土養(yǎng)護(hù)

面板混凝土采用土工膜覆蓋和噴水養(yǎng)護(hù)的方式。

3.2.15 滑模及抹面平臺(tái)移位

滑模在完成一個(gè)倉(cāng)號(hào)的連續(xù)澆筑后，在千斤頂?shù)妮o助下，直接滑到卷?yè)P(yáng)機(jī)支架上，并固定，方便進(jìn)行最后一段混凝土面的修整和處理，與此同時(shí)，對(duì)滑模進(jìn)行打掃、清理，為下一倉(cāng)澆筑做好準(zhǔn)備。

3.2.16 拆除側(cè)模、雨棚

混凝土澆筑完成24h后根據(jù)實(shí)際情況拆除模板，若可以拆除，拆模后立即進(jìn)行封面處理，修整、壓面和保護(hù)混凝土。

3.3 施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

表1 面板分塊澆筑信息統(tǒng)計(jì)

由表1可知，此次面板澆筑實(shí)際澆筑方量平均增加了理論澆筑量的19.02%，增加了557.8m3，故控制擠壓邊墻的施工精度，可減少混凝土澆筑方量，減少成本。

3.4 應(yīng)用過(guò)程注意事項(xiàng)

3.4.1 做好各項(xiàng)安全檢查工作

卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩定期加黃油保養(yǎng)，隨時(shí)檢查鋼絲繩接頭有無(wú)松動(dòng)，卷?yè)P(yáng)機(jī)固定螺栓和焊接點(diǎn)有無(wú)松動(dòng)；做好位移標(biāo)志樁，檢查卷?yè)P(yáng)機(jī)支架有無(wú)位移；每次澆筑前先檢查卷?yè)P(yáng)機(jī)緊急制動(dòng)系統(tǒng)有無(wú)故障；每次澆筑前檢查備用發(fā)電機(jī)是否有故障。

3.4.2 控制混凝土參數(shù)和滑動(dòng)速度

面板滑模施工力求澆筑成型效果好和速度快，剛開始澆筑第一塊面板時(shí)，要不斷地調(diào)整混凝土的塌落度和滑模滑行速度。

4 面板滑模施工主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及總結(jié)

4.1 使用專業(yè)滑模廠家提供的整套滑模器械

CCS調(diào)節(jié)水庫(kù)堆石壩面板施工使用從專業(yè)滑模機(jī)械廠采購(gòu)的自帶抹面平臺(tái)的無(wú)軌滑模系統(tǒng)，包括卷?yè)P(yáng)機(jī)支架、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑模、鋼模等，并且有滑模廠專家在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝和使用。實(shí)測(cè)該套設(shè)備運(yùn)行良好，整個(gè)施工過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生安全事故，混凝土平整度和抹面壓光得到了監(jiān)理和業(yè)主的肯定。

4.2 使用PVC溜管加溜槽并且不設(shè)緩沖設(shè)施

PVC波紋管內(nèi)徑DI=285mm，外徑DO=315mm，PVC波紋管與混凝土的摩擦系數(shù)比鐵皮與混凝土的摩擦系數(shù)大；溜管的圓形斷面與溜槽的方形斷面相比，在同等體積混凝土的情況下，混凝土具有更大的厚度和接觸面，從而能削減更多混凝土的動(dòng)能，再加之嚴(yán)格控制混凝土的塌落度在較小水平(5cm～7cm)，在澆筑中發(fā)現(xiàn)完全不需要使用任何緩沖設(shè)施，混凝土完全不會(huì)發(fā)生骨料分離。

4.3 利用滑模自重增加側(cè)模與銅止水的貼合緊密度

利用滑模自重壓實(shí)側(cè)模、銅止水和EPDM橡膠墊。具體方法是將滑模下滑使用的輪子去掉，讓滑模直接壓在側(cè)模上下滑至壩底，利用其重力將側(cè)模、銅止水和橡膠墊壓實(shí)后再進(jìn)一步調(diào)試側(cè)模的位置，這樣能最大限度地減小銜接縫隙，增加側(cè)模的安裝精度，杜絕滑模上滑被卡住的情況，經(jīng)實(shí)踐證明此方法取得了良好的效果。

5 面板施工歷程與施工效果

CCS堆石壩面板施工，組裝滑模及配套設(shè)施歷時(shí)1個(gè)月，整個(gè)面板澆筑期歷時(shí)3個(gè)月，實(shí)際澆筑混凝土3565m3。面板平整度經(jīng)后期實(shí)測(cè)最大處為-8mm，平均±5mm，滿足合同技術(shù)要求平整度≤6.3mm的規(guī)定。面板混凝土光潔度得到業(yè)主監(jiān)理的認(rèn)可。面板施工期及后期未發(fā)現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。面板止水縫寬無(wú)明顯擴(kuò)張或壓縮變化，故選無(wú)軌滑模施工面板混凝土取得了較好的應(yīng)用效果。