轻型滑模体在石河水库溢流坝堰面施工中的应用

□郭绍艾 牛海勇

轻型滑模体在石河水库溢流坝堰面施工中的应用

□郭绍艾 牛海勇

2012年开始实施石河水库除险加固工程，为保证秦皇岛市供水安全，设计采用了溢流坝闸墩局部拆除加长重建，原溢流堰面局部凿除新建溢流堰面方案，堰型采用WES实用堰，堰顶高程47.00m，定型设计水头11m，挑流消能。溢流坝堰面垂直水流方向共分5块，宽度不均，分缝宽度为16.4～21.9m。堰面采用钢筋混凝土结构，新浇混凝土厚度0.8～2.5m。

1.施工方案选择

该工程溢流堰面混凝土浇筑采用滑模施工方案，滑模施工中滑动模板最为关键，常用的有重型和轻型两类。重型滑动模板也称配重式滑动模板，即采用槽钢等钢材拼接组合成模板主体，模板上部采用刚体或石料增加重量，以平衡滑模施工过程中堰面混凝土的上托力，由于此类滑动模板自重较大，一般需较大的牵引力实现模体滑动。轻型滑动模板一般采用钢制桁架作为模板主体，通过钢梁导轨对滑动模板的锁定平衡滑模施工过程中堰面混凝土的上托力，此类滑动模板自重较轻，模体滑动所需的牵引力也较小。

结合其他工程经验，两种滑模体的施工进度、质量均较好，但重型滑模体的投资偏大。考虑本工程特点及实际难度，因溢流堰面上、下游均不具备吊装重型设备的条件，且安装电动牵引装置很困难，故要求使用的滑模体要自重小，便于吊装，牵引力小，最好采用人力牵引其前进。因此，本工程采用了轻型滑动模板施工方案。

2.滑模体设计

2.1 钢梁轨道设计

钢梁轨道主要由轨道梁、轨道加劲板、轨道定位板及支撑杆组成。轨道梁采用[16槽钢按溢流堰面曲线分段弯制，通过轨道定位板连接支撑杆，支撑杆设计为圆钢管，与预先打入基面混凝土内的钢筋锚杆焊接牢固。在槽钢外侧设置加劲板将槽钢与轨道定位板连接固定，增强整体刚度。本工程充分利用材料特点，采用一条轨道完成两种作用，节省了钢材用量，降低了施工难度。

2.2 行走装置设计

行走装置主要由滚轮和行走箱体组成。滚轮分为行走轮及反向轮，通过轮轴连接行走箱体，单个滑模体两侧各设行走箱体1个，每个箱体连接行走轮1个，反向轮2个。滚轮位于行走箱体一侧且就位于钢梁轨道内，行走箱体另一侧与滑动模板连接。通过设置行走箱体并配合可拼装短梁作为滑动模板，方便了滑模体的安装与拆卸，减少了滑模组装工序，降低了施工难度。

2.3 轻型滑动模板设计

一是模板几何尺寸。溢流堰坝块长度扣除两边块导墙部分为15.05～20.55m，结合溢流堰面分块情况确定模板的长度，设计为以6m长的短梁分段组合，宽度为1.2m，模板桁架梁高1.2m。

二是模板上托力。根据中国水电六局在太平哨水电站溢流面施工时的测试数据，溢流面上滑升的模板在反弧段下部、直线段中间和正弧段上部受力比较大。按模板长度20m计算，所受的上托力在反弧段为158 kN，直线段为99 kN，正弧段为133 kN。

三是模板桁架梁设计。本工程模板桁架梁上弦杆选用Φ80×4钢管，拼装后位于中间位置的桁架梁上弦钢杆中增设一根Φ25钢筋；下弦杆选用100mm× 100mm×4mm方管2根；腹杆选用Φ40×3钢管。按照桁架杆件计算假定，采用数解法计算桁架梁内力，对各杆件进行应力及稳定性计算，结果均满足要求。

四是模板结构设计。滑动模板主体为桁架梁，下部采用1500mm×6030mm× 4mm钢板作为滑模面板，前端设90mm× 100mm×10mm加劲板，并将300mm× 5800mm×3mm工作踏板锁定在桁架梁上。由于桁架梁均设计为短梁，使用时需根据仓面宽度进行拼装，在桁架梁两端设置12mm厚连接钢板。

2.4 牵引装置设计

滑动模板的牵引力采用《水工建筑物滑动模板施工技术规范》(DL/T 5400-2007)中公式6.4.6进行计算。本工程模体与混凝土最大接触面积为25m2，模体自重40kN，倾角为45°，模体与混凝土的粘结力取0.5kN/m2，摩擦系数取0.5，牵引力安全系数取1.5，经计算牵引力为189 kN。

3.堰面混凝土浇筑

混凝土浇筑按照溢流坝段分块确定分仓数量和各仓宽度，结合除险加固设计的具体指标，堰面分两1～2层浇筑，均采用滑模施工，面层浇筑厚度为1.0～0.8m。

开仓浇筑后模板平均滑动速度为0.4m/h，入仓混凝土塌落度控制在4～5cm。结合现场实际布置情况，混凝土采用罐车运输至溢流坝上部交通桥上，采用溜管配合溜槽入仓，单层浇筑上升高度20cm，50型插入式振捣棒振捣。

滑动模板后设置与仓面等宽的移动脚手架，每个移动脚手架底部安装4个托轮。采用2个2t手动葫芦将移动脚手架与模板桁架梁连接，人工在移动脚手架上对出模的混凝土进行压光处理。根据出模后混凝土的硬度情况，用手动葫芦调整移动脚手架与滑模之间的距离，在适合的时候实施压光处理工序。

单仓滑模完成后，按下一仓尺寸调整滑动模板长度，重复上述过程直至完成全部溢流堰面混凝土施工。

4.应用效果

本工程溢流堰面混凝土浇筑滑模施工效果较好。采用轻型滑模体，大幅降低了材料费和安装费，节省施工费用；轻型滑模体运输及安装非常简便，混凝土浇筑过程中上滑顺畅，4 天内即可完成单仓混凝土浇筑，加快了施工进度；混凝土入仓塌落度、振捣强度、滑模体行走速度、出模混凝土压光时机均得到了严格控制， 堰面混凝土强度满足设计要求，外观质量达到优良， 确保了工程质量。轻型滑模体滑出的堰面曲线平滑、顺畅，经复测与设计曲线一致，可满足水库溢流坝安全泄水的要求。

2014-05-12

郭绍艾，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。牛海勇，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师。