草街航电枢纽泄洪闸溢流面有轨滑模施工工艺应用

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(中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 410004)

1 概 述

草街航电枢纽泄洪闸共15孔，溢流面为实用堰型，按照溢流面结构形式可分为三种类型：1号孔、2～5号孔、6～15号孔各为一种类型。1号孔溢流面顶部高程179.43m，宽13m、长62.11m；2～15号孔溢流面顶部高程180.00m，宽13m、长40m。

1号、3号、5号、7号、9号、11号、13号、15号溢流面中间设有结构缝，结构缝设置2cm厚木板，并且在距离溢流面顶部100cm处布置一道铜止水、150cm处布置一道橡胶止水。

2 有轨滑模设计

2.1 滑模设计

溢流面滑模包括模板系统(含模体、行走机构、抹面架)、牵引系统和轨道系统三部分，见下页图1。

图1 滑模结构

2.1.1 模板系统

模板系统包括模体、行走机构和抹面架三部分。

a.模体。模体由面板和主梁构成。

钢面板采用5mm的钢板，面板设计成两块，单块长6.35m、宽1.1m，两边形成3cm的翻边，翻边和平面的夹角为30°，面板和主梁焊接成整体；主梁采用桁架结构，设计成两榀，单榀长×宽×高=6.35m×0.984m×0.8m，中间采用钢板螺栓连接；面板和主梁之间采用槽钢焊接，槽钢按照桁架的节点间隔布置。

b.行走机构。桁架两端分别布置两个φ240滚轴轴承，轴承选用特宽系列双列向心球面滚子轴承。轴承与桁架之间通过连接杆焊接固定。

c.抹面架。按照桁架节点的位置，在桁架上间隔布置连接点，抹面架主承力杆通过活动销和桁架连接，上部采用法兰螺丝连接，法兰螺丝的调节长度大于25cm，便于在施工时调节抹面架水平度。抹面架的主承力杆由槽钢焊接而成，操作平台宽60cm，上部铺竹条板供施工人员行走。操作平台外侧采用钢筋焊接防护栏杆并挂安全网。

2.1.2 牵引系统

滑模牵引系统，采用两台5t手拉葫芦，在工作门槽处利用溢流面的钢筋网形成锚固点。为保证牵引方向尽量与轨道方向平行，钢丝绳压在堰面钢筋处采用滑轮临时支撑，牵引过程中逐渐收缩钢丝绳。

2.1.3 轨道系统

滑模的轨道沿两侧闸墩布置，中心线距溢流面顶23cm。滑轨采用∠100×12角钢按照溢流面的形式加工而成，用M22膨胀螺栓固定在闸墩上，膨胀螺栓间距50cm。

2.2 滑模计算

2.2.1 荷载分析

滑模施工时主要受模体自重G、人员及设备重F1、混凝土的浮托力F3、振捣混凝土的振捣力F4、倾倒混凝土时的冲击力F5、模板与混凝土间的摩擦力f、模板与混凝土黏结力fn七方面荷载影响。按照《水工建筑物滑动模板施工技术规范》、《水利水电工程施工手册(混凝土工程)》对荷载的分析结果见下表。

荷载分析表

注模板在混凝土浇筑状态时最不利荷载组合为1+2+3+4+5，模板在牵引状态时最不利荷载组合为1+2+3+6+7。

2.2.2 计算简图

取滑模和水平面倾角最大时进行分析：

a.浇筑混凝土时(见图2)。

根据图2可得Fx=6.952kN/m2，方向沿溢流面向下；Fy=5.466kN/m2，方向垂直于溢流面向上；F合=8.843kN/m2。

图2 浇筑混凝土时计算简图

b.牵引状态时(见图3)。

根据图3可得Fx=5.164kN/m2，方向沿溢流面向下；Fy=1.717kN/m2，方向垂直于溢流面向上；F合=5.442kN/m2。

图3 牵引状态时计算简图

通过上述计算可以看出，当浇筑混凝土时滑模系统所处的状态最不利，以下计算均按浇筑混凝土时进行。

2.2.3 滑模主梁(桁架)结构验算

利用结构力学方法分别计算桁架各杆件的轴向力(计算过程从略)。桁架竖向和水平向结构刚度验算、单根杆件强度验算满足要求。

2.2.4 滚轮验算

2.2.5 轨道验算

选取∠100×12角钢加工成溢流面曲线形式，用M22膨胀螺栓固定于闸墩上，膨胀螺栓间距50cm。

2.2.6 牵引系统验算

综上计算，牵引力F牵>FXab=6.952×1.1×12.7=97.11kN=9.7tf。因此，选择两台5tf手拉葫芦。

3 滑模的安装

3.1 轨道的安装

a.安装轨道前，先检查闸墩的结构尺寸，看是否存在因为闸墩浇筑混凝土时，因跑模而造成的结构偏差，以防止轨道安装完后因偏差较大而影响滑模运行。若发现有跑模现象的部位，用角磨机将闸墩表面超出结构线的部位磨除。

b.在闸墩表面放控制点，将加工好的轨道按照控制点进行临时固定。根据轨道上的膨胀螺栓孔位置在闸墩表面用红油漆标示出膨胀螺栓钻孔位置。

c.根据标示的膨胀螺栓孔位置在闸墩上钻孔。

d.重新在闸墩表面放轨道安装控制点，然后用膨胀螺栓固定角钢形成轨道。轨距允许偏差为+3mm， 轨道中心线允许偏差2mm。

3.2 滑模的拼装

a.滑模安装前完成底板177.50m高程以下底板混凝土、溢流面钢筋网施工，完成上游圆弧段模板、样架钢筋和滑模轨道安装，完成分缝模板及止水固定等所有备仓工作。

b.将两台5tf手拉葫芦和调整钢丝绳方向的滑轮固定好，并将钢丝绳引至溢流面底部安装滑模位置。

c.采用全站仪放出两部分滑模拼装的中心线，即每个孔的中心线，并采用尼龙绳进行标识。将已制作好的两部分滑模运输到现场后，采用墩尾540门机先吊起一半滑模，按照已经确定的中心线将位置调整好，并将滚动轴承卡入轨道内。然后，另一端用枋木将滑模垫起使面板保持水平。

d.将另一半滑模按照上述方法与第一半滑模采用螺栓连接成一个整体。面板错台小于1mm。

e.两半滑模拼装好后，将牵引钢丝绳与其固定，并将钢丝绳调整为紧绷状态。

f.将用来临时支撑滑模的枋木移走，然后测量重新校正滑模水平和垂直偏差。

g.以上步骤完成后可以进行混凝土的浇筑和滑模的滑升，当滑模滑升至一定高度，即能够安装尾部抹面操作架时，开始安装抹面操作架。

h.分别将每根承力杆与桁架上的下部连接点用活动销连接，并将法兰螺丝挂钩挂于上部活动销上。然后再铺设竹条板，焊接防护栏杆。随着滑模的滑升调整法兰螺丝的长度，使操作平台处于水平。

4 滑升滑模

4.1 初试滑升

初试时，滑模基本处于水平，在混凝土浇筑至与面板平齐后，即2～5号孔浇筑至169.00m高程、6～15号孔浇筑至173.00m高程后，且第一层混凝土的强度达0.05～0.1MPa的出模强度时进行初升，此时，拉动手拉葫芦使滑模平稳水平滑动50～100mm，用手指按压出模的混凝土。如有轻微指印和不粘手，且滑升过程中有耳闻“沙沙”声，说明可以开始滑升，反之说明滑升时间已迟。若发现按压指印很深或表面浆液形成波纹状，暂不能滑升，可继续浇筑混凝土，等待合适的滑升时间。

模板水平方向滑动200～300mm后，应稍事停歇，经对牵引系统和模板系统进行全面检查、调整后，方可转入正常滑升。

4.2 正常滑升

由于溢流面为曲线，因此，正常滑升时每次滑升的高度应与混凝土分层浇筑的高度相配合，一般为50cm。两次提升的时间间隔应控制在1h以内。滑升过程中，应调节法兰螺丝保持操作平台的水平，并实时监控滑模左、右侧的偏差，及时通过手拉葫芦调整滑模的位置，使滑模中心线和溢流面中心线重合，防止滑模卡死。水平距离每滑动1m应做一次检查、记录。

5 结 语

草街航电枢纽泄洪闸溢流面采用有轨滑模施工工艺,大大减少了施工工序和施工难度，相对于拖模等施工工艺而言，有利于保证堰面体型和结构精度。