淺談無軌滑模在吉音水庫面板混凝土澆筑中的應(yīng)用

王 銅

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

1 工程概況

吉音水利樞紐工程位于新疆和田地區(qū)于田縣境內(nèi)的克里雅河干流上，擋水建筑物采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程2 513.0 m，壩頂寬度10 m，壩長487 m，最大壩高124.5 m。壩體結(jié)構(gòu)從上游至下游分為上游蓋重區(qū)、上游鋪蓋區(qū)、混凝土面板、墊層區(qū)、特殊墊層區(qū)、過渡料區(qū)、堆石料區(qū)，下游護(hù)坡采用混凝土網(wǎng)格、中間砌筑預(yù)制混凝土六棱塊。

2 面板結(jié)構(gòu)特點

混凝土面板是堆石體大壩的主要防滲結(jié)構(gòu)，位于壩體上游迎水面，是典型的薄型長條板狀結(jié)構(gòu)，長、寬、厚三向尺寸相差懸殊。本工程混凝土面板坡比1∶1.4，總面積50 280 m2，總澆筑量21 909.5 m3，面板自上而下逐漸增厚，頂部厚度30 cm，最大厚度60 cm，最大坡長139.22 m。河床部位受壓區(qū)面板寬12 m，岸坡部位受拉區(qū)面板寬6 m，其中12 m面板26塊，6 m面板26塊，3.714 m、4.374 m面板各1塊，共計54塊。為減少可能形成滲漏通道的施工縫，要求每塊面板一次性澆筑完成。

3 無軌滑模的設(shè)計與制作

無軌滑模是一種利用側(cè)模頂面或已澆筑的混凝土頂面作為滑動支撐面的滑動模板系統(tǒng)，跳倉澆筑時架設(shè)的側(cè)模作為滑動支撐面，補(bǔ)倉澆筑時兩側(cè)已澆筑完成的混凝土面板作為滑動支撐面。無軌滑模一般由側(cè)模、滑模、抹面平臺、卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)、入倉布料系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)6部分組成（如圖1所示）。

圖1 滑模系統(tǒng)組成示意圖

3.1 側(cè)模設(shè)計與制作

側(cè)模具有支承滑模、作為滑模軌道、限制混凝土側(cè)向變形和混凝土成型等作用。因面板混凝土厚度不等，側(cè)模的高度要適應(yīng)面板厚度漸變的需要，其分塊長度及結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于在斜坡面上安裝和拆卸。一般側(cè)模有2種設(shè)計結(jié)構(gòu)形式：一種是鋼木結(jié)合或全鋼的定型結(jié)構(gòu)，由定型側(cè)模及外側(cè)三角支架兩部分組成，該種形式的側(cè)模具有對加工難度及精度要求高、安裝及周轉(zhuǎn)以等高線定位、質(zhì)量重周轉(zhuǎn)不方便、不靈活的特點；一種是方木疊摞結(jié)構(gòu)，由斷面為0.14 m×0.14 m×2.0 m的方木疊加而成，方木中間夾1～5 cm厚度不等的薄木板以調(diào)節(jié)模板頂面高度，達(dá)到面板設(shè)計厚度，再用螞蟥釘連接牢固。側(cè)模的固定采用內(nèi)頂外拉（結(jié)構(gòu)邊線頂撐與面板鋼筋連接形成內(nèi)頂，穿模拉條與面板鋼筋連接形成外拉）的方式加固。面板邊部嵌縫止水填料的三角槽采用按設(shè)計尺寸加工成的三角木條釘在側(cè)模上，該種形式的側(cè)模具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、可任意組合、周轉(zhuǎn)方便的特點。根據(jù)兩種側(cè)模結(jié)構(gòu)的特點及適用性，本工程側(cè)模采用方木疊摞結(jié)構(gòu)（見圖2）。

圖2 方木疊摞側(cè)模示意圖

3.2 滑模設(shè)計與制作

3.2.1 滑模設(shè)計原則 一是適應(yīng)面板條塊寬度。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，滑模兩端應(yīng)伸出面板結(jié)構(gòu)各40 cm為宜。當(dāng)有2種及以上面板寬度時，應(yīng)分段加工組合以便拆分后適用于較窄面板施工，提高滑模利用率。二是滿足滑模平整度要求，有足夠的剛度和強(qiáng)度，計算和校核滑模撓度，在加工時按計算結(jié)果起一定拱度。三是滑模要求自重加配重及施工荷載的法向分力略大于新澆混凝土對模板產(chǎn)生的上托力。四是滿足振搗、抹面作業(yè)的工作面和安全需求，安裝、運行、拆卸、周轉(zhuǎn)方便。五是具有保險和制動裝置，卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)安裝安全牢靠。六是具有防雨、防曬的附屬裝置。

3.2.2 滑模平面尺寸的選定 滑模的長度由面板的垂直縫距離而定，但滑模的總長度比面板的垂直縫距離長1～2 m?；挾扰c壩面坡度、混凝土凝結(jié)時間等因素有關(guān)，一般為1.2～1.5 m?；挾冗x定的關(guān)鍵要保證面板施工有合理的滑升速度。根據(jù)國內(nèi)工程經(jīng)驗和本工程實際，本工程滑模寬度選定為1.5 m，可滿足1.1～2.2 m/h的滑升要求。綜合考慮，滑模的結(jié)構(gòu)尺寸為13.8 m×1.5 m，總重量為5.5 t。

3.2.3 滑模的自重和配重計算 滑模要求自重G1加配重及施工荷載G2的法向分力略大于新澆混凝土對模板產(chǎn)生的上托力P，即要求：滑模自重，KN；G2為滑模的配

式中，G1為重及施工荷載，KN；a為滑模面板與水平面的夾角；P—新澆混凝土對斜坡面上滑模的浮托力，KN。

P由下式計算：

式中，Pn為新澆混凝土的上托力（KN/m2）模板傾度小于45°時，取值3～5 KN/m2；L為滑動模板長度，即所澆板塊的寬度，m；b為滑動模板寬度，m。

經(jīng)計算，新澆混凝土對斜坡面上滑模的浮托力P值為42 KN，則（G1+G2）≥53.9 KN時滿足要求。實際滑模加工時最好將配重值加到滑模自重中，因為另加配重影響滑模周轉(zhuǎn)速度且存在安全隱患。另外，經(jīng)驗系數(shù)取值不同，計算出來的P值出入也會較大，加工的滑模自重是否符合要求可通過是否存在“浮?！爆F(xiàn)象來判斷，有浮模現(xiàn)象時以增加沙袋或水箱的方式增加配重。本工程滑模自重取值5.5t（53.9 KN），施工荷載取值1.2 t（11.76 KN），在施工過程中未加配重。

3.2.4 滑模牽引力計算 牽引力的大小計算如下：

式中，T為滑模牽引力，KN；K為安全系數(shù)，取1.5～2；G為滑模自重加配重，KN；t為刮板與新澆混凝土之間的黏結(jié)力，鋼模板按0.5 KN/m2計；f1為鋼模體與混凝土的摩擦系數(shù)，取0.5；f2為滑塊與軌道的摩擦系數(shù)，取0.4；f為滑模與新澆混凝土接觸的表面積，m2。經(jīng)計算，滑模牽引力T≈150 KN。

3.2.5 滑模制作 滑模由底部鋼面板、上部型鋼桁架（槽鋼、工字鋼、角鋼）及抹面平臺等3部分組成，總重量5.5 t，12 m寬面板對應(yīng)滑模13.8 m，6 m寬面板對應(yīng)滑模6.9 m?；５撞棵姘逵煤? mm左右的鋼板制作，鋪料、振搗的操作平臺寬度大于100 cm。操作平臺與二級抹面平臺呈水平狀態(tài)，二者用螺栓連接，滑升一定距離后再安裝抹面平臺，操作平臺與二級抹面平臺設(shè)有欄桿，以保證操作人員的正常工作與安全。面板滑模用2臺10 t卷揚(yáng)機(jī)牽引。為保證施工強(qiáng)度，制作2套12 m長面板用滑模，1套6 m長面板用滑模，同時配套3套滑模用卷揚(yáng)機(jī)。

3.3 牽引系統(tǒng)制作及安裝

卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)由卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)架、配重塊組成（如圖3所示）。

圖3 卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)示意圖

3.3.1 卷揚(yáng)牽引設(shè)備選用 由計算結(jié)果得知，滑模牽引力T≈150 KN，滑模牽引設(shè)備選用2臺10 t卷揚(yáng)機(jī)，2臺10 t卷揚(yáng)機(jī)組合產(chǎn)生的牽引力之和為T′=10×10×2=200 KN>T，能夠滿足牽引力要求。

3.3.2 卷揚(yáng)牽引設(shè)備安裝 先制作機(jī)架，然后將卷揚(yáng)機(jī)固定到機(jī)架前段，機(jī)架后段用來放置混凝土配重塊?；炷僚渲刭|(zhì)量計算：卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)牽引滑模，受滑模牽引力的反作用力作用，其大小與牽引相等、方向相反，對該力進(jìn)行正交分解得出最小配重質(zhì)量M。M=T×Gcosа÷10=8.02 t。根據(jù)計算結(jié)果并考慮安全系數(shù)，每臺卷揚(yáng)機(jī)配2塊1.5 m×1.5 m×0.8 m（每塊約4.3 t）的混凝土預(yù)制塊可滿足配重要求。

3.4 入倉布料系統(tǒng)制作及安裝

入倉布料系統(tǒng)由壩頂溜槽入口處的受料斗和溜槽兩部分組成。受料斗加工成漏斗形，起節(jié)制作用，使混凝土通過受料斗漏斗口均勻流入溜槽。溜槽采用輕型、耐磨、光潔、高強(qiáng)度的鐵板制作，每節(jié)長2.0 m，端部設(shè)連接掛鉤。斷面形式為半圓形，半徑20 cm左右，深30 cm左右。溜槽上部可采用柔性材料作保護(hù)混凝土的蓋板，為防止骨料分離，溜槽內(nèi)部每隔一定長度設(shè)1道塑料軟擋板，且用彩條布遮蓋，避免骨料分離時石子亂飛傷人。溜槽每隔3～5節(jié)用掛鉤或鉛絲與鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行連接，以防溜槽間掛鉤脫落或斷裂傷及滑模平臺作業(yè)人員。受料斗及溜槽布置見圖4。

圖4 受料斗及溜槽布置示意圖

4 滑模施工

側(cè)模、滑模、卷揚(yáng)牽引系統(tǒng)、入倉布料系統(tǒng)及輔助措施相繼布置完成后進(jìn)行混凝土澆筑。

4.1 模板滑升

混凝土入倉后立即進(jìn)行平倉振搗，模板滑升前，模板前沿超填的混凝土必須清除，以減少滑升阻力?；龝r兩端提升要平穩(wěn)、勻速、同步；每澆完一層混凝土滑升1次，一次滑升高度約25～30 cm，不得超過一層混凝土的澆筑高度?；；俣热Q于脫模時混凝土的坍落度、凝固狀態(tài)和氣溫，一般平均滑升速度為1～2 m/h，最大滑升速度不應(yīng)超過4 m/h。滑升速度過大，脫模后混凝土易下坍而產(chǎn)生波浪狀，給抹面帶來困難，面板表面平整度不易控制；滑升速度過小，易產(chǎn)生黏模使混凝土拉裂?；；獔猿帧扒趧?、慢速、少升”的原則，滑升間隔時間一般為10～15 min，最大不超過30 min，具體參數(shù)由現(xiàn)場試驗確定。

4.2 抹面

混凝土澆筑完成出模后，人工立即用木抹和鋼抹進(jìn)行第一次抹面，平整度采用2 m靠尺進(jìn)行檢查。在混凝土初凝前，及時進(jìn)行第二次壓面抹光。為保證混凝土表面平整，避免形成早期裂縫，在混凝土終凝前再次壓面抹光。

4.3 混凝土養(yǎng)護(hù)和防護(hù)

混凝土脫模后，及時用塑料薄膜遮蓋，防止水分散失而引起干縮裂縫。初凝后，采用復(fù)合土工膜及時對混凝土面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。復(fù)合土工膜為三層結(jié)構(gòu)，上下均為土工織物，中間為一層較薄的塑料膜，上層土工織物和中間的塑料膜起保溫作用，下層土工織物起保水作用，中間塑料膜起封閉作用，對面板起到比較好的保溫保濕效果。覆蓋及養(yǎng)護(hù)要隨面板上升逐步進(jìn)行直到本塊澆筑完成，在面板頂部布置花管進(jìn)行長流水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少于90 d或至水庫蓄水前為止。為保證土工膜不滑落，不被風(fēng)掀起，在混凝土抹面過程中在“V”型槽處按2 m間距預(yù)埋鐵釘，將土工膜固定于鐵釘上，并用鐵絲將每根鐵釘相連，壓于土工膜上壓在保溫材料上面。

混凝土養(yǎng)護(hù)期間注意保護(hù)混凝土表面不受損失。Ⅰ序面板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的60%時，方可進(jìn)行Ⅱ序面板施工，以防止滑模損傷Ⅰ序面板混凝土。

4.4 滑模移位

當(dāng)滑?；瑒訚仓暌粔K面板后，卷揚(yáng)機(jī)還不能脫鉤，此時用25 t汽車吊吊起，才能使卷揚(yáng)機(jī)與滑模脫鉤，再將滑模放置于壩頂平臺上，并立即進(jìn)行清理維護(hù)，當(dāng)下塊面板澆筑時，再用吊機(jī)吊至下一澆筑塊。

5 結(jié)束語

無軌滑模施工工藝作為現(xiàn)代面板壩的先進(jìn)施工技術(shù)之一，在新疆吉音水利樞紐工程面板混凝土澆筑中充分發(fā)揮了作用，本工程按合理的澆筑時段（避開高溫時段）自開始澆筑至結(jié)束僅用2個月時間，月均澆筑強(qiáng)度10 954.75 m3/d。采用無軌滑模施工工藝，不僅保證了面板混凝土工程質(zhì)量，而且加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了大量的人力、物力、財力，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。無軌滑模技術(shù)可推廣應(yīng)用到大型渠道邊坡、岸坡邊坡防護(hù)等平順的薄壁板狀結(jié)構(gòu)混凝土澆筑中。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水利工程項目數(shù)量越來越多，其基礎(chǔ)施工質(zhì)量是水利水電工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。施工技術(shù)是保證工程質(zhì)量的重要手段，也是施工的重要組成部分，應(yīng)不斷總結(jié)施工管理經(jīng)驗，提高施工工藝。