配重式滑模在贴坡式护坡混凝土施工中的应用

2011-03-15周艳丽

湖南水利水电 2011年3期

周艳丽

（湖南水总水利水电建设有限公司长沙市 410007）

采用滑动模板进行水工建筑物混凝土施工，是一项安全、优质、高效的先进技术。滑动模板施工对加快施工进度、提高施工质量和经济效益均有重要的意义。随着科学技术的进步，滑动模板施工的新技术、新工艺、新材料、新设备不断地被采用，滑动模板施工技术的发展，对保证工程质量起到了很好的作用。

在皂市水利枢纽下游右岸护岸工程施工中，利用滑模技术施工收到了比较好的效果。滑模施工改善了施工条件、减少了劳动强度、加快了施工进度、节约了资源、降低了工程成本，充分体现了混凝土的连续性施工特点。实践表明，推广这一先进技术能够提高贴坡式护坡面板混凝土的施工质量，进一步完善混凝土面板的施工技术。

1 工程概况

皂市水利枢纽是澧水流域骨干防洪工程之一，控制流域面积3000km2，占渫水流域面积的93.7%。该工程以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运等综合效益。皂市水利枢纽属Ⅰ等工程，大坝、泄洪建筑物等为1级建筑物，电站厂房、消能建筑物、灌溉渠首、下游护岸为3级建筑物。下游右岸护岸工程包括从导流隧洞出口已施工的邓家嘴护岸工程至皂市新大桥的沿河范围内的岸坡地段，长约1000m。岸坡现阶段基本稳定，岸坡冲刷失稳破坏型式以崩塌型为主。右岸护岸工程顶标高按沿江公路路面高程进行控制，护岸边坡坡比为1∶1.5～1∶2。

2 滑模施工方案确定

右岸护岸工程高程83m马道平台以下采用贴坡式混凝土护坡，有回填要求的护坡采用石渣填料回填，护坡结构层依次为100mm厚砂砾石垫层、50mm厚M10水泥砂浆找平层，250mm厚C20混凝土护坡面板，边坡按间排距3m梅花形布置Φ100mm排水孔；高程83m以上采用混凝土植生块护坡，植生块护坡下填250mm厚壤土并设土工布反滤。

右岸护坡高程83m以下混凝土面板总面积达18880 m2，每幅面板宽5m。工程分布范围广，因受现场施工条件限制，施工难度较大，现场不宜布置大型施工设备，且工程项目处于皂市水利枢纽下游沿江风光带，对混凝土外观质量要求较高，必须在汛前完成护坡混凝土施工，施工工期紧迫。若采用常规混凝土施工方案，各种模板的材料供应、制作、运输、安装，直至拆除和保管、维护等工作量及所投入的人力、物力、财力都非常大，坡面混凝土施工时，模板难以有足够的强度和刚度来承受混凝土浇筑时的浮托力，以满足模板稳定、不变形走样等要求，且无法解决常规模板施工易出现的混凝土漏浆、跑模、错台、挂帘、表面气泡等施工质量问题。经反复研究和综合以往施工经验，护岸边坡坡面较平缓，坡比为1∶1.5～1∶2，拟定护坡采用配重式滑模施工方案，即采用配重方式平衡混凝土浮托力，可有效地解决以上施工难题，并确保工程质量和进度，降低工程成本，为实现皂市水利枢纽工程防洪度汛目标奠定坚实的基础。

3 滑模施工特点

采用滑模工艺进行贴坡式护坡面板施工，有如下优势：

（1）在气温适宜、混凝土塌落度及初凝时间均满足要求的情况下，混凝土浇筑连续性好，表面光滑，平整度高，基本无需修补，外观质量好；

（2）模板需求量小，不需要重复立模及搭设脚手架，辅助材料少；

（3）施工速度快，每小时平均上升（1.50～2.00）m，是常规施工无法比拟的。

4 滑模设计制作要求

4.1 根据工程项目特点，滑模设计制作应能满足如下要求

（1）滑轨长度要求可调整，两侧滑轨可以安装在不同平面，满足边坡长度和扭曲面的变化要求；

（2）滑动面板制作满足扭曲面施工要求，面模分块制作，现场易于拼装；

（3）配重系统与组合钢模板分离，各个部件均为组合件，且现场易于拆移安装，装卸方便；

（4）模板提升系统灵活机动，两端既可同步、又能异步提升；

（5）整个系统易于拼装，转运灵活，施工方便，安全性高，经济适用。

4.2 组合钢模板模体结构设计

模板由主梁、面板和轮架构成。面模结构采用两根Ⅰ10工字钢进行拼装，工字钢下部用L6.3角钢加4cm厚钢板焊接而成。组合钢模板结构体系如图1所示。

图1 滑模钢桁架示意图

面模长度为5.5m，宽度为1.2m，为确保面模在长度方向有足够的强度、刚度及整体性，沿高度方向可以适应一定的扭曲变化，保证在扭曲和渐变面上能够使用，沿面模长度按间距500mm设置L6.3等边角钢进行焊接加固处理，两根工字钢上部采用Φ25钢筋焊接。面模在前后两端焊接Φ25吊环，前面吊环Φ用来悬挂钢丝绳或手拉葫芦，后面吊环用来悬挂收光平台。面模配重采用预制混凝土块，面模下部焊接挡板防止配重块滑落，在不同坡比下采用不同的配重满足受力要求。两根导轨采用高65mm的轻轨制作。

4.3 侧模

护坡混凝土面板厚度为250mm，面板下部为50mm厚M10水泥砂浆垫层，坡面平整，侧模采用30mm厚沥青杉板，只需考虑混凝土侧压力对模板斜撑进行加固。施工中立模放样要求准确，同时对侧模支撑结构要有足够的强度，支撑点必须稳固，可采用钻孔埋插筋进行固定，既能保证侧模一次安装到位，又能避免模板装拆的繁琐工作。

4.4 配重与牵引系统

滑模轨道沿修整的坡面每隔0.5m布置一个混凝土预制块，预制块高度为250mm，同混凝土面板厚度，每个预制块上预埋2根M12螺栓用以固定高65mm的轻轨。面模现场安装直接搁置于面板两侧的导轨上。为避免在施工中混凝土振捣使模板上浮，面模上需加配重块。依据SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》第4.4.3.1设计荷载，新浇混凝土对模板的上托力：模板倾角小于45°时，取（3～5）kN/m2，大于45°时，取（5～15）kN/m2。护岸边坡坡比为1∶1.5～1∶2，即θ＜45°，取f=4kN/m2，故上托力F= 4BL=4×5×1.2=24kN。模板自重5kN，需配重19kN。考虑现场实际情况，便于配重系统装卸，配重采用混凝土预制块，每块重2kN，共10块，总重量25kN＞24kN，满足配重要求。

依据DL/T5400-2007《水工建筑物滑动模板施工技术规范》第6.4.6条，滑动模板牵引力应按下式计算：

式中 T——滑动模板牵引力（kN）；

τ——单位面积模板与混凝土的黏滞力，钢模板按0.5kN/m2计；

A——模体与混凝土的接触面积，A=6m2；

G——模板系统自重（包括配重、施工荷载），G=25kN；θ——模板面板与水平面的夹角；θ=33.69°；

f1——钢模模体与混凝土的摩擦系数，取0.4～0.5；f1=0.5；

p——混凝土对模板的上托力，p=24kN；

f2——滚轮或滑块与轨道的摩擦系数，对滚轮取0.05，对滑块取0.15～0.5(钢对钢)；f2=0.4；

K——牵引力安全系数，取1.5～2.0。经计算，不同边坡坡比下的最大牵引力T=75.2kN，选用两台50kN的手拉葫芦提升模板可以满足要求。手动葫芦每次提升高度为2.5m，为减小手拉葫芦的移动挪位，手拉葫芦采用锚杆固定于坡顶或马道平台，就位后用钢丝绳连接面模两侧吊环，可以实现面模同步或异步提升。

4.5 滑模施工工艺

滑模施工工艺主要包括：坡面、砂砾石垫层及水泥砂浆垫层验收→立模验仓→面模安装→混凝土入仓振捣（包括埋设分缝沥青杉板及排水管）→抹面、压实、收光→养护保温。滑模施工工艺如图2所示。

图2 滑模施工工艺图

（1）入仓。混凝土搅拌站按试验室提供的施工配合比拌制混凝土，经混凝土罐车运至施工现场，在边坡顶架设集料斗，采用溜槽或溜筒入仓，仓内摆动溜槽和人工撒锹使混凝土均匀入仓。

（2）振捣。采用插入式振捣棒进行平仓振捣。

（3）面板施工。可以采用跳仓浇筑、挨仓浇筑和夹仓浇筑。浇筑过程中通过控制两侧手动葫芦同步运行使面模上行或下行，当两侧模板上升速度不同时，改为手动葫芦异步运行进行调整。应分层、平起、对称、均匀地浇筑混凝土，各层浇筑的间隔时间不得超过允许间歇时间。为防止模板与混凝土粘结，在浇筑间歇时每隔30min提升一次，每次提升高度为（20～30）cm，一次滑模施工到顶。脱模强度控制在0.2MPa左右，提升最大间隔时间不超过1.5h，提升速度控制在（1.50～2.00）m/h。混凝土浇筑完后，将面模拆卸清理后转入下一仓浇筑。

（4）抹面收光。在面模后面挂收光平台，跟随面模一同提升。收光平台在必要时也可以单独固定和提升。收光平台与面模用钢丝绳连接，根据不同气温下混凝土的初凝时间不同，调整钢丝绳的长短以控制收光抹面时间，及时对出模的混凝土表面进行原浆抹面、压实、收光。收光后进行洒水养护和保温覆盖。