向家坝水电站尾水渠边坡混凝土拉模施工技术

徐永明

(武警水电第六支队，湖北 宜昌 443133)

1 工程概述

向家坝水电站是金沙江流域水利资源梯级开发的最后一个梯级，位于四川省与云南省交界处的金沙江下游河段。该电站为一等大(1)型工程，工程枢纽建筑物主要由混凝土重力挡水坝、左岸坝后厂房、右岸地下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。

向家坝右岸地下电站尾水渠全长550m，宽度100～150m，开挖边坡主要为土质边坡，坡面临时支护采用挂网喷射混凝土，永久支护采用混凝土护坡，厚度1m，坡度1∶2，坡脚底板高程260m，坡顶高程296m，在高程270m、280m、290m处分别设置2m宽3级马道，形成4级边坡，垂直高差36m，坡长86.5m，护坡总面积4.3万m2。护坡混凝土强度等级为C25，面层布置φ22@200单层纵横双向钢筋网，坡面设置2m×2m梅花形排水孔。

2 方案设计

在水利水电工程大型边坡防护项目中，长边坡通常分设多级马道，且坡度设计较缓，为满足过水条件，对混凝土护坡的整体稳定性要求比较高，本工程明显也具备同样特点。为保证混凝土的整体性和耐久性，护坡须连续浇筑，常用滑模施工，一般按滑模行走方式分为轨道式和无轨式，按滑模提升动力分为液压千斤顶顶升式和卷扬机牵引式。本工程采用无轨配重式拉模的设计方案，即通过面模配重使面模自重的法向分力大于混凝土浇筑过程的浮托力，以慢速卷扬机作牵引，利用定型侧模的上缘作为面模的支撑进行拉升，利用定型卡式斜向支撑顺利通过马道，连续浇筑一次成型到顶。拉模工作方法如图1所示。

图1 拉模工作方法示意图

该方案主要有以下技术优点:

a.采用定型框架内嵌标准钢模组合成侧模，装配式三角架支撑固定，配重式面模直接安放侧模上，整套系统稳固性好，易于装卸，立模备仓方便快捷。

b.利用慢速卷扬机作为拉升动力，牵引面模直接在侧模上行走，可根据混凝土初凝速度快慢灵活控制面模滑升速度，操作简单。

c.在马道转折处，采用定型卡式斜向支撑减缓拉模变角，便面模顺利渡过马道，实现连续滑升。

d.平行于坡面搭设溜槽，在马道处设转角缓冲，根据边坡坡比及气温等条件，选择合适坍落度，辅以少量人工控制，能克服骨料分离现象，确保混凝土入仓质量，且效率较高。

3 施工工艺与技术要点

3.1 工艺流程

边坡混凝土拉模施工工艺流程如图2所示。

图2 拉模施工工艺流程

3.2 施工准备

3.2.1 基础面处理

针对土质开挖边坡，采用C25喷射混凝土将基础面初步硬化，便于立模。

3.2.2 排水孔安装

坡面排水孔经钻孔验收合格后，安装塑料盲沟，塑料盲沟外套反滤布，底端用土工布包扎密实，顶端露出基础面。混凝土内部的排水孔用PVC管预埋，PVC管上口用铅丝固定在面层钢筋网上，下口与塑料盲沟套接，间隙用土工布塞紧，搭接长度应满足要求。预埋PVC管在混凝土浇筑前，预先用砂浆培脚，避免浇筑过程中受挤压移位或漏浆流入塑料盲沟阻塞排水孔。PVC管管口要用棉纱堵塞严实，待混凝土初凝后抹面时，再清除孔口堵塞。

3.2.3 仓面准备

仓面准备工作包括:模板、钢筋、排水孔、伸缩缝沥青杉板等按设计要求安装就位，混凝土入仓设施与设备就位，振捣设备数量满足要求并可正常运转，夜间照明灯具、防雨和遮阳等辅助工具准备充分，基础面干净无杂物、无积水，仓面验收合格。

3.2.4 卷扬机安装

为保证拉模系统稳定可靠，采用两台8t慢速卷扬机作为提升动力，布置在边坡坡顶。卷扬机支架为由［10槽钢焊接成的型钢桁架，可吊运移动，支架基础采用地锚固定，与卷扬机螺栓连接成为整体，为保证安全系数，另外附加混凝土预制块作机架配重。

3.3 模板工序

3.3.1 配重式面模模板设计与制作

面模模板由面板、作业平台、防护栏杆、牵引绳、两侧限位器、装卸式抹面平台等组成。面板设计长9.5m，宽1.2m，厚30cm。面板采用10mm厚度钢板作滑行面、［10槽钢作肋焊接成框、8mm厚度钢板作为背挡面，形成中空的腔体结构，可减轻面板钢材总重量，利于吊装转仓，使用时向空腔内注水以增加整体重量来克服混凝土浮托力，如压重不足，也可另外加载混凝土预制块作为配重。在面板正前方两端处，焊接两个牵引环，钢丝绳通过牵引环与卷扬机相连。在面模左右侧，用钢板焊接5cm高限位器，避免牵引过程左右侧行程不同步导致一侧脱离侧模轨道。作业平台宽1m，用角钢焊接成框架，上铺5cm厚木板，作业平台外侧用DN40mm钢管焊接成1.2m高的护栏。抹面平台宽50cm，拖挂在面模后部1.3m距离处，与面模同步上升，装卸方便。实际施工中，面模自重3.2t，配重灌水2.2t，附加混凝土预制块0.8t，面模整体重量约6.2t。面模结构设计如下页图3所示。

3.3.2 定型组合式侧模模板设计与制作

为使侧模能够起到拉模滑轨的作用，可根据边坡实际及结构要求，设计成定型组合式模板，单块组合模板采用［10型钢焊接成围囹框架，内嵌3015小钢模和1015小钢模。本工程定型侧模设计规格为3.2m×1.0m，内嵌4块3015小钢模和4块1015小钢模，单重约180kg。模板加工时，在加工厂内定制框架成形，运输到现场拼装，立模安拆过程中不再重新拆卸，整体搬运即可。组合模板采用背部斜撑，斜撑上设置有调节长短的花篮螺栓，接地端头设置地锚孔，用于钉入地锚。组合模板之间连接采用对接螺栓。侧模结构设计如下页图4所示。

3.3.3 模板安装与校核

模板安装顺序:测量放样→控制点钉桩拉线→搬运模板到现场→初步固定模板→连接模板→精准校正模板→紧固模板→测量再次校核→模板验收。

模板安装前，首先进行测量放样，用灰线撒出仓位边线，在控制点上用钢筋钉桩，并标出结构线顶高，用细线将控制标高联系起来。因单块侧模重量超过100kg，立侧模时，采用自制平板运输小车，小型卷扬机牵引在坡面行走拖运。模板固定时，首先临时用地锚固定模板上任意两个支撑，人工再进一步调试，将其上缘线对准标高绳，用螺栓将相邻的侧模固定，螺栓只要安装就位即可，不能紧固。再次整体调整模板，使其基本符合结构要求，将其余支撑用地锚紧固，对之前临时固定的地锚重新进行加固。再次用测量仪器校核模板标高和型体，通过调整模板支撑上的花篮螺栓校正模板偏差，直至安装精度满足规范要求。

图3 面模结构设计

图4 侧模结构设计

同时应特别注意下列细节:

a.由于喷混凝土基础面凹凸不平，模板与基础面之间存在空隙，立模时采取木板楔块等进行封堵，砂浆填缝，防止浇筑时漏浆。地形起伏过大时，应对基础进行适当开挖清理，保证立模平稳。

b.模板下口及模板之间使用高压缩橡胶带作缝面连接，以保证拼缝平整严密，浇筑不漏浆。

c.开仓之前在侧模上均匀涂上脱模剂，以便后期模板拆除时能够很好地保护混凝土边线棱角。

d.混凝土浇筑过程中，振捣棒的高频振动会导致侧向模板连接螺栓、斜撑花篮螺栓松动，应安排模板工巡查，及时紧固螺栓、扣件。3.3.4 侧模的拆除与维护

模板拆除应在混凝土达到规定的强度后才能拆除，拆模时首先将连接件拆除，再松动地脚螺栓，使模板与混凝土面逐步脱离。脱模困难时，可以在模板底部用撬棍撬动，不得在上口撬动、晃动和用大铁锤等砸模板。拆下的模板、支架及配件应及时清理、维修。

3.4 钢筋工序

3.4.1 钢筋制安

钢筋的加工制作应按照钢筋下料表进行，尺寸偏差不得超过规范要求允许值。钢筋安装采用仓内绑扎，先设架立筋，再绑扎主筋和分布筋，必须保证安装位置、间距、保护层及各部位钢筋的型号、规格、数量均符合设计图纸的要求。

3.4.2 浇筑过程保护

浇筑过程，应安排专人维护钢筋网。维护人员对变形的钢筋要及时校正，对松脱的节点要及时绑扎加固，确保纵横向钢筋连接牢靠。施工人员在仓面上行走时，应铺设用于临时通行的垫板，禁止直接踩踏钢筋网，禁止为了浇筑方便擅自移动或割除钢筋。

3.5 混凝土工序

3.5.1 混凝土拌和与运输

混凝土拌和必须严格按照配料单进行配料，达到设计坍落度要求，出料后应迅速运达浇筑地点，运输过程中不应发生分离、漏浆和严重泌水现象。混凝土运输宜使用搅拌罐车运输，避免坍落度损失。

3.5.2 混凝土入仓

混凝土由坡面溜槽输送入仓，溜槽采用2mm厚薄钢板制作。在溜槽长距离斜坡输料条件下，需采取以下措施避免发生骨料分离:

a.落差12m以上长边坡宜优先选用二级配混凝土，便于控制骨料分离。

b.根据边坡坡比条件，在工艺参数试验的基础上，确定混凝土适宜的坍落度、胶材含量，也可通过调整外加剂掺量来改善混凝土的和易性，以满足溜槽对混凝土流动性要求。

c.根据环境温度变化，及时调整坍落度，对于C25二级配常态混凝土，25℃以下时入槽坍落度一般控制为70～90mm，25℃以上宜上调至90～110mm。

d.在分级马道处，溜槽设置转角，原1∶2坡度可降缓至1∶3～1∶4，转角处滞留料可辅以人工持锹拨下。

e.采取调节放料速度、出料口隔挡、人工配合扒料等辅助性措施，充分保证混凝土入仓质量。

3.5.3 仓内摊铺振捣

仓内局部辅以人工摊铺到位。振捣时，混凝土振捣棒应按顺序均匀垂直插入，插入下层混凝土深度约5cm，缓慢提升，以混凝土表面返浆且不冒气泡为宜，避免漏振、欠振或超振现象发生。振捣过程中注意避免对预埋件、模板等产生扰动。振捣器的振捣、布置与混凝土的卸料等做到互相协调，不能在仓面内用振捣棒振捣运送混凝土。

3.5.4 收光抹面

在面模后自带抹面收光平台，跟随面模一同提升。收光平台在必要时也可单独固定提升。收光平台与面模采用单向铰接。收光抹面时，采用人工收2～3次:待混凝土完全沉实、表面完全收水、上人有脚印但不下陷时，用糙率较大的木质抹子初压抹平;在初抹后1h内，混凝土初凝前，待表面稍硬、手按有印时，用钢板抹子再复抹1～2遍压实抛光即可。

3.5.5 拉模提升

斜坡拉模施工采用左右侧两台卷扬机同步运行控制面模上行或下行，两台卷扬机提升时必须保持同步，保证无侧向偏移。开仓前，将滑模放置到仓位最下端，仔细检查，确保滑模与侧模顶部接触紧密。浇筑前须试提升、降落数次，确认滑模和卷扬机处于良好工作状态。

拉模一般按照30～40cm上行一次，在浇筑间歇时每隔20～30min提升一次，避免模板与混凝土粘结。根据不同季节气温和混凝土初凝时间以及坡比将提升速度控制在1.5～2.0m/h之间。面模过马道时，先行将面模滑升至上级边坡坡脚处，此时混凝土可直接入仓振捣。待到起坡后继续滑升，如此连续施工。

3.5.6 过马道提升

当拉模提升到马道转角处时，采用定型制作的卡式斜向支撑用以减缓拉模变角，避免面模卡在马道水平模板上，起到了缓冲作用，改善了卷扬机的工作工况。在完成马道水平段混凝土浇筑后，利用斜向支撑滑升到第二级，然后拆卸下斜向支撑，缓缓放下面模降到马道起坡处，再行下料浇筑，继续滑升。过马道斜向支撑设计如图5所示。

图5 拉模过马道斜向支撑示意图

3.5.7 侧模脱模

混凝土达到强度要求时(一般为1.5MPa)开始拆模，并开始下一仓号的准备，拆模时注意保护好混凝土边角，以免影响混凝土外观质量。

3.5.8 混凝土养护

混凝土浇筑完成12～18h后进行养护，高温季节可提前洒水养护。通常用花管流水养护和养护膜覆盖养护，始终保持混凝土表面处于潮湿状态。养护期一般为14天。

3.5.9 施工缝处理

保持混凝土浇筑连续，如因故中止浇筑而延续的时间超过了允许间歇时间造成初凝时，按照工作缝处理。施工缝面用高压水冲毛，以保证做到缝面粗砂微露，使混凝土层间结合良好。

4 效果分析

在尾水渠边坡混凝土施工过程中，采用无轨配重式拉模一次浇筑到顶技术，单仓规模:3级马道，4级边坡，边坡及马道全长86.5m，混凝土层厚1m，条带宽度9m，拉模滑升平均速度1.5m/h，单仓施工每循环约5天(含备仓时间)，实现了快速连续施工，并且与拉模滑升同步进行抹面收光，形成了优良的外观质量，混凝土整体性非常好。与传统的普通小钢模逐级浇筑施工方法相比，该技术在进度、质量、资源投入等各方面优势突出，主要体现在以下几点:

a.可靠保证施工质量，面板平整度好，基本上不会出现蜂窝麻面等见缺陷。

b.采用不分级连续施工，减少了停仓次数，可以有效加快施工进度。

c.结构简单，施工方便，采用可拆卸装置和活动配重，便于人工操作，更加省时省力。

d.增加了拉模的周转次数，减少了设备投入与费用摊销，有效节约了成本。

5 结语

本工程所采用的拉模施工技术实现了尾水渠边坡3级马道4级长缓边坡混凝土一次浇筑到顶，加快了混凝土上升速度，避免了护坡纵向分仓接缝，保证了护坡良好的整体性和平整光洁的外观，综合效益明显。后经技术总结，在此基础上形成了“多级马道缓边坡混凝土拉模施工工法”，被中国水利工程协会审定为水利水电工程建设工法。该工法对于大体型大面积护坡的快速施工具有很强的实用性，可广泛应用于水电站、江河堤防、输水渠道等类似工程中。■