紫坪铺大坝混凝土面板滑模施工

叶 建 洪

(中国水利水电第十二工程局,浙江 杭州 310004)

1 前 言

紫坪铺混凝土面板堆石坝的面板设计混凝土量6.28万 m3,面积 11.66万 m2,共分 49块,块宽 16m和 8m二种,最大斜长 258.55m,面板厚度由顶部30cm直线变至与河床段趾板相接处的 83cm。面板混凝土设计强度 C25,抗渗标号 W 12,抗冻标号F100。面板分三期施工:一期面板分缝处高程为796.00m,最大高差 66.52m,最大斜长 114.41m,厚度从与河床段趾板相接处的 83cm直线变至分缝处的 59.3cm,设计混凝土量为 2.37万 m3,面积为3.68万 m2,共分 26块,其中 16m宽的 25块,8m宽的 1块;二期面板分缝处高程为 845.00m,最大高差49.00m,最大斜长 84.3m,厚度从 59.3cm直线变至分缝处的 42.0cm,设计混凝土量为 2.37万 m3,面积为 4.30万 m2,共分 41块,其中 16m宽的 29块,8m宽的 12块;三期面板顶与防浪墙相接,最大高差34.8m,最大斜长 59.84m,厚度从 42cm直线变至30.0cm,设计混凝土量为 1.54万 m3,面积为 3.68万 m2,共分 49块,其中 16m宽的 29块,8m宽的 18块,左右两岸各一块连接块。

根据施工总进度计划要求,一、二期面板混凝土浇筑均要求在两个月内完成,以满足度汛及下闸蓄水需要。因此施工工期紧、强度大。

2 混凝土拌和系统布置及拌和、运输设备配置

采取在坝体上游临时断面顶面(810m高程)布置小型拌和站拌制混凝土,与拌和站配套的骨料仓、袋装水泥库、粉煤灰库等均布置在拌和站两侧,骨料采用装载机向拌和站配料机喂料,电子称计量;采用袋装水泥,人工拆包。采用这种小型、分散、灵活的拌和系统布置形式,其优点主要是混凝土到仓面运输距离短、运输机械简单、仓面与拌和站联系方便,便于混凝土拌和物的质量控制;同时避免因较长距离运输造成的混凝土拌和物中的粗骨料下沉分离、坍落度损失及砂浆流失等缺陷。

坝顶共布置小型拌和站 3座,内设 4台 0.75m3拌和机。还布置了 1座备用拌和站,内设 1台0.75m3拌和机,在拌和站检修和出现故障时启用。

拌和站数量和拌和机容量的确定,按以下方法得出:(1)一、二期面板混凝土施工总工期为二个月,每月有效工作天数按 25天计算,每天有效工作时间 20h计算,则平均混凝土浇筑强度为 23.7m3/h。(2)拌和机拌制混凝土时间每 5min一次(因为在混凝土中掺加了聚丙烯纤维,所以拌和时间最少要 4min,另外再加上上料和出料时间)。拌制一次量为 0.55m3计(每拌一次用 150kg水泥,为三包袋装水泥,同时 0.55m3约为运输混凝土的机动翻斗车装料斗一斗),这样便于出料和运输。(3)4台拌和机每小时拌制混凝土为 26.4m3/h,大于 23.7m3/h,满足拌和强度要求。

混凝土运输采用机动翻斗车进行,配置 FC15型翻斗车 10台,其中 2台备用。因为混凝土拌和站布置在一期临时断面的坝面,所以混凝土运输距离很近,用翻斗车运输转弯、回头灵活方便,与溜槽配合卸料快,工作效率高。

3 滑模模板及机具配置

面板条带宽分为 16m、8m两种。滑模模板设计长度为 8.8m、宽度 1.2m,可用作 8m宽面板滑模,将两块 8.8m模板拼接后,可用作 16m宽面板滑模。模板主梁选用 I56a工字钢,比通常的 12m、6m宽面板滑模模板主梁大得多,以加强模板的刚度。从使用情况看,效果很好。滑模两节拼装后重 7136kg(不包括后部的抹面工作平台),每米重量 430kg。滑模牵引动力为 10t卷扬机,每套滑模配置 2台,每台卷扬机配 5m3混凝土预制块压重。

一期面板厚度较大,厚 82.5～59.2cm。侧模板设计时,改变了通常全部用方木叠加作为侧模的方法,而是采用钢木组合结构,上部变坡部分和下部止水铜片位置用方木,中部用自制轻型钢模板,钢模长度 2.0m,高度分 30cm和 50cm两种,以供组合。采用这种结构模板,减小了立模工作量,加快了立模速度,提高了面板侧边的平整度。

为便于坝斜坡面上的施工材料运输,如钢筋、侧模板等,设计自制了运输台车。台车为钢结构,长9m、宽 1.0m,装 4只橡胶轮胎。每台车配 1台 5t卷扬机作为牵引动力,并配 3m3混凝土预制块压重。

4 劳动力配置

面板滑模施工劳动力安排(一、二期面板):根据施工进度要求,组织了两个滑模队同时进行施工。每个队两套滑模,一套滑模用于正常施工,另一套用于下一块面板提前做好滑模就位准备工作,以保证连续不间断的滑模施工。每个滑模队配置 120人左右,进行 24h两班制作业。每个队主要工种人员配置:混凝土工 10人、木工 14人、钢筋工 40人、泥工10人、机动翻斗车驾驶员 8人、溜槽进料口扒料 8人、仓面移动溜槽 4人、养护 2人、拌和站 16人、技术质检及管理等人员 10人。

5 面板滑模施工工艺

面板采用无轨滑模施工,施工顺序为跳块进行,先浇筑单数块,后浇筑双数块。面板施工程序为:砂浆坡面修整、做垂直缝砂浆条带、面板钢筋绑扎、垂直缝止水铜片加工及安装、立侧模板、滑模就位及溜槽布置、混凝土浇筑及养护。

5.1 砂浆坡面修整

对砂浆坡面布设 3m×3m方格网测量,以设计线为准,对于偏离设计线 +5cm和 -8cm的部位,进行修整。修整方法,将高出设计线的部位打掉,重新用砂浆抹平;对于偏低的部位,用砂浆找平到位。

5.2 垂直缝砂浆垫层铺设

施工时测量放出面板垂直缝位置,将砂浆垫层范围内的碾压砂浆凿除,按设计要求的宽度和厚度铺设砂浆垫层。砂浆可以通过溜槽或卷扬机牵引小车运送到工作面,人工进行砂浆垫层铺设抹面。

砂浆垫层施工的关键是控制好砂浆面误差。因为砂浆垫层是侧模板的基准面,所以精度要求较高。其与设计线的允许误差为 ±5mm,表面平整度允许误差为 5mm,施工时采用设置标杆的方法进行控制。标杆设置是在垂直缝上每隔适当距离打入短钢筋,外露 10～20cm,然后测量出每根钢筋顶部高程,计算出每根标杆位置砂浆垫层面的设计高程,并标注在标杆上。砂浆铺设时,以标注在标杆上的设计高程为准,采用拉线方法控制砂浆面的高程。

5.3 面板钢筋绑扎

首先,在砂浆坡面上设置架立竖向筋。竖向筋选用 φ22mm螺纹钢,间、排距为 1.5m×2.0m。先用电钻将砂浆垫层打穿,然后将钢筋打入,打入深度一般 50cm左右,要求稳定牢固。第二,绑扎横向水平架立筋。横向水平架立筋间距 2.0m,与竖向架立筋焊住。为了节约钢材,横向水平架立筋的规格尺寸与面板横向钢筋相同,间距为横向筋间距的模数,以代替面板横向钢筋。第三,绑扎面板纵向钢筋。第四,绑扎面板横向钢筋。第五,绑扎面板垂直缝、周边缝边缘加强钢筋。

为了减少在斜坡工作面上的钢筋搭接的焊接工作量,先将钢筋在坝顶钢筋加工车间焊接成形或焊接加长,再用钢筋运输台车沿相邻块斜面将其运输到相应的高程,由人工横向传递到钢筋绑扎工作面上进行绑扎、焊接。

5.4 垂直缝止水铜片加工与安装

以往止水铜片加工机压制出来的止水铜片鼻子都是朝上的,这次经改装后使其压制出来的铜片鼻子朝下,施工证明鼻子朝下有利于鼻腔内的橡胶棒和聚乙烯泡沫板的安装,同时成型比较好。垂直缝止水铜片加工在现场进行,将止水铜片加工机安放在坝顶靠上游斜面前沿的垂直缝旁边,压制成型的止水铜片沿斜坡面放下,按面板长度可一次连续压制完成,不需焊接。止水铜片压制完成后,摆放在垂直缝砂浆垫层的旁边,待砂浆垫层上塑料垫板铺上后,人工将止水铜片翻转,并安放就位,然后在浇筑面板一侧的止水铜片翼缘内粘贴复合 GB条,另一侧的复合 GB条可待后浇块做浇筑准备时再粘贴,以防损坏。

5.5 立侧模板、滑模就位及溜槽布置

侧模立模从下往上进行,模板用台车运到相应位置,人工立模。模板与止水铜片接触位置采用方木,方木一侧加工成缺口状与止水铜片鼻子相贴。侧模为轻型钢模板与木模组合形式,采用横向拉条固定,一端与面板钢筋焊接,一端与侧模连接,与侧模连接的一端加工成螺栓形式,以便固定、调节模板。设置测量控制点控制立模,立模完成后要进行测量校模,使其达到设计及施工规范要求的精度。

在坝顶将两块 8.8m长模板拼接完成(用于16m宽面板),用汽车吊将其吊到侧模上,再与已经安装在坝顶靠上游坝面前沿的两台 10t卷扬机的钢丝绳连接,最后用卷扬机将滑模滑放至底部,待混凝土入仓滑模施工。

溜槽布置在面板钢筋面上,一般布置 2条溜槽,16m宽面板可布置 3条溜槽,以便混凝土入仓到位,减少平仓工作量。溜槽用 2m(长)×1m(宽)×2mm(厚)钢板制作,等腰梯形断面,底宽 40cm,腰长 30cm,每节 2m长,节与节之间用圆钢搭扣连接。

5.6 混凝土浇筑及养护

混凝土用机动翻斗车运输,卸入溜槽上部的料斗,再经溜槽到达仓面。在混凝土开始下料前,须先拌制适量的砂浆入仓,以补充仓面及溜槽消耗的砂浆,保证混凝土振捣的密实性。混凝土下料时设专人在仓面左右移动溜槽,并接长溜槽至滑模,使混凝土拌和物沿面板宽度范围内较均匀地将料下到滑模前沿,以减少平仓工作量。如果溜槽出料口离滑模距离较远,下料范围就较大,由于滑模速度是一定的,这样上部的混凝土得不到及时的振捣覆盖,容易初凝而造成质量事故,特别是在气温较高的晴天更是如此,因此要控制下料的范围。具体的下料范围要根据气温天气情况及混凝土初凝时间而定,一般下料范围控制在 1.5m以内较好。混凝土振捣采用φ70、φ50型插入式振捣器,振捣器沿滑模前沿从中间向旁边依次振捣;侧模边钢筋较密,采用 φ50型振捣器振捣,振捣时振捣器不得贴在侧模板、钢筋上振捣,不得碰到止水铜片,同时要认真、仔细,直至混凝土泛浆密实为止。滑模前沿的混凝土振捣完成后,要及时将滑模上移,移动距离一般控制在 30cm左右,滑模上移时,设专人指挥,以防止出现安全事故。在滑模上移过程中,模板往往容易抬起,为了防止该情况的产生,振捣时振捣器不得插入滑模底部振捣,同时滑模移动要及时、均衡。另外可以在滑模平台上设置压重,压重可以用油箱装水的办法,并在油箱下部安装阀门,不要时将水放掉,以便移动。混凝土出模后,由泥工及时抹面,并在混凝土收水后初凝前将表面压光。

出模后的混凝土要及时进行养护。混凝土表面抹面、压光后用塑料薄膜覆盖,以使混凝土表面保温、保湿,混凝土终凝后,移去塑料薄膜,用草帘覆盖,并洒水养护。洒水养护采用在面板顶部安装长水管,并沿水管长度方向钻上许多小孔,水从小孔中喷出到面板上,并从上往下流遍整块面板,进行常流水养护。养护由专人负责,并检查草帘覆盖及洒水情况,对于草帘被移走的位置应及时补充草帘覆盖,对于水流不到的位置,及时进行补洒水。特别要重视前期 1个月的养护工作,总的养护时间不少于 3个月,最好养护到水库蓄水为止。

6 结束语

经认真组织,合理配置施工资源,按期完成了面板滑模施工。一期面板于 2004年 3月 25日～5月27日施工完成,历时 64天;二期面板于 2004年 10月 16日～12月 6日施工完成,历时 52天。三期面板于 2005年 10月 9日～12月 11日施工完成,历时63天。面板施工完成后,经统计一期面板每套滑模平均滑升速度为 1.12m/h(因一期面板厚度较大),平均混凝土浇筑量为 12.73m3/h;二期面板每套滑模平均滑升速度为 1.7m/h,平均混凝土浇筑量为13.76m3/h;三期面板每套滑模平均滑升速度为1.6m/h,平均混凝土浇筑量为 10.35m3/h。