丰宁抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝面板滑模施工工艺试验

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(1.中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091；2.河北丰宁抽水蓄能有限公司，河北 丰宁，068350)

1 工程概况

丰宁抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝坝顶高程1510.3m，最大坝高120.3m，坝顶宽10m，坝轴线长577.0m，上游坝坡坡比1∶1.405，采用钢筋混凝土面板堆石坝坝型。根据设计图纸，大坝面板混凝土共分54条块，分8m，12m和10m三种(河床受压区面板宽度为12m，计19块；左、右岸受拉应力区面板宽度为10m，共33块，边角2块，宽度为8m)，最大块斜长约207.5m。混凝土面板厚度沿高程从上至下按t=0.4+0.003H(H是坝顶防浪墙前趾控制点至计算点的高差)变化，采取双向配筋，其高程1460m以上为C30W12F400，高程1460m以下为C30W12F300。

为保证2018年混凝土面板的顺利浇筑，2017年9月19日至2017年9月22日，在趾板上游左侧边坡进行了滑模的工艺性试验，以收集获取混凝土塌落度损失、脱模时间、抹面时机等相关参数。

2 试验布置

2.1 试验场地布置

面板滑模工艺试验场地选择在上库趾板上游左侧边坡，该边坡顶部为原上坝道路，较为平整、宽阔，可以作为混凝土浇筑的平台。经现场实际测量后，滑模侧模的坡度最终为1∶1.6，较混凝土面板坡度稍缓。为尽可能地收集混凝土骨料分离情况，根据边坡实际情况，最终侧模的支立长度为50m，高差约为26.5m，侧模支立宽度为12m。由于坡面平整度较差，为调整坡度，侧模的支立高度大致在0.4m～1.5m之间，实际浇筑一层所需的混凝土方量要远远大于面板混凝土。

2.2 滑模系统组装

滑模系统包括侧模、滑模、抹面平台、坡顶卷扬牵引系统、混凝土入仓布料系统、辅助系统六部分。

本次试验所用模板均为加工完成的定型模板，现场进行拼装。侧模由侧模板、角钢焊接成的三角支架支撑固定及插筋组成，侧模安装长度约为单侧50m，宽度为12m，高度为0.4m～1.5m之间。滑模宽度1.5m，长度13m。抹面平台与滑模用钢铰接连接，使用φ6钢丝绳及花篮螺栓将抹面平台拉固，使之不接触混凝土面。

2.3 滑模牵引设备及固定、控制方式

2.3.1 滑模牵引设备

滑模牵引设备选用2台10t的慢速卷扬机，每台卷扬机附加1股直径为φ30mm、长450m的钢丝绳来牵引滑模，经试验，2台10t卷扬机及其配套设施产生的牵引力之和能满足牵引的要求。

2.3.2 卷扬机的安装与固定

卷扬机底座为钢结构，用配重混凝土预制块压于其上进行固定。配重为1.5m×1.5m×1.0m的混凝土预制块(单块重5.4t)，根据计算，每台卷扬机压重块为2块，每套滑模用4块。

滑模就位的同时，进行卷扬机的吊装就位，用配重混凝土预制块压于其上进行固定。先要将卷扬机牵引动滑轮与滑模前端的吊环连接起来。滑升机构安装调试完成后，在下放滑模到混凝土浇筑点之前，应进行一到二次短距离的试滑，检验系统有无问题，并确定上下统一指挥的方式。

2.4 溜槽的制作

溜槽采用2mm厚铁板制作，每节长2.0m，“U”型结构，采用对接式连接，每节溜槽一端设挂钩，一端设挂环。为保证溜槽便于安装、固定，溜槽底部加设钢筋支架，以此增加溜槽的稳定性。

3 现场施工组织

面板混凝土滑模工艺试验的施工流程为：坡面清理→侧模支立→滑模拼装→卷扬机就位→滑模吊装→溜槽搭设→混凝土浇筑→收面养护。

3.1 基础面清理及坡面检查

将坡面喷护混凝土的浮渣、杂物清除干净。在浇筑混凝土之前，首先对坡面喷护混凝土进行脱空检查，采用人工观察、敲击检测方法。经检查若有空鼓现象，全面凿除，并用M10水泥砂浆回填。

3.2 侧模支立

侧模不仅仅要承担混凝土的侧向压力，也要作为滑模滑移的轨道，其支立与加固至关重要。侧模主要采用1500mm×294mm×54mm的钢模板，底部使用木模板找平，钢模板外侧设置角钢三角支撑及φ16mm插筋固定，以此保证侧模的稳定性。

3.3 滑模的配重

滑模配重的主要作用为增加滑模的整体重量，以此抵抗混凝土的浮托力，试验现场在滑模操作平台上放置螺纹钢来作为配重。根据现场试验情况来看，第一天滑模配重为4.3t，混凝土的浮托力使模板上浮5cm；第二天滑模配重7.1t，滑模未上浮；第三天滑模配重为6.3t，滑模未上浮。考虑面板实际浇筑厚度较试验段薄，因此滑模配重应为5.5t，保证滑模自重加配重不小于10t。

3.4 混凝土浇筑

混凝土运输采用搅拌车运输，既利于混凝土的保水及减少坍落度损失，又能防晒、防雨，避免水泥浆流失产生骨料离析。从本次试验来看，混凝土的出机口塌落度控制在70mm～90mm，运距1.4km，运至浇筑平台塌落度在65mm～80mm范围内，经过敞口溜槽至仓内，混凝土塌落度约为40mm～55mm，且混凝土可以顺利卸料、下滑。塌落度满足设计30mm～60mm的要求。混凝土可以在溜槽内下滑，且现场溜槽的坡度为1∶1.6，缓于大坝面板的1∶1.4，因此该塌落度的混凝土通过溜槽可以顺利下料。

在下料前要用水将溜槽湿润，以便于混凝土的下滑。在刚刚下料时会有少量石子先下落，但总量很小，对混凝土质量无影响。

混凝土浇筑的高度不能超过滑模前沿，否则会影响模板的滑升；浇筑过程中侧模有污染的，应及时进行清理，以免影响滑模的提升。

3.5 滑模的提升

卷扬机控制器布置在卷扬机上，由平台(坝顶)放料人员操作。滑模提升的时间受环境温度、混凝土配合比影响较大，本次试验混凝土的脱模时间最短在29min，最长1h，每次脱模35cm～40cm。

本次试验9月20日～9月21日采用的是添加缓凝剂的配合比，混凝土入仓后50min～1h后方可脱模，时间间隔较长，混凝土的状态未流淌，但整体凝固不够，造成后续收面工作持续较长；9月22日采用的是无缓凝剂的配合比，为验证其凝固效果，在入仓30min左右进行一次模板提升，混凝土状态较好，后续收面时间较短。

经验证，两种配合比均可以满足1.5m/h～2.0m/h的提升速度，在2018年面板混凝土浇筑过程中，将根据天气情况选择合适的配合比。

3.6 混凝土收面

本次试验滑模配置了两层的收面平台，在混凝土脱模后先进行粗抹，使得混凝土的表面大致平整；在混凝土脱模2h内最终抹面完成，使表面平整度达到用2m靠尺检查不大于5mm的要求。

4 试验成果分析与建议

4.1 试验成果分析

(1)混凝土搅拌车加溜槽可以满足低塌落度混凝土的入仓要求，且混凝土无骨料分离的情况出现；

(2)混凝土的配合比满足现场施工需要，入仓塌落度在设计要求范围内，但要根据现场气温及垂直运输距离适当调节出机口的塌落度；

(3)试验现场混凝土表面层平整度良好，基本满足规范要求，两次收面平台设置可行；

(4)每套滑模配置两台10t慢速卷扬机，卷扬机配套φ30mm的钢丝绳，现场试验运行稳定、可靠，可以满足要求；

(5)慢速卷扬机配重块在滑模配重7.1t的情况下，依然保证稳固，故每台卷扬机配置两块1.5m×1.5m×1m混凝土块的配重可行；滑模配重在4.3t的钢筋压重下，受混凝土浮托力影响上浮5cm，最终试验确定滑模配重不少于5.5t，保证配重加滑模自重不小于10t，方可确保滑模不受混凝土浮托力影响；

(6)滑模提升速度受气温及混凝土凝固时间影响较大，本次试验混凝土脱模时间最长为1h(添加缓凝剂的配合比)，最短为29min(无缓凝剂的配合比)，滑模提升一次的时间间隔约为15min～20min，滑模每次提升35cm～40cm，换算为滑模滑升的速度约为每小时1.5m～2.0m，基本满足生产需要；

(7)本次试验配置混凝土振捣2人、收面2人、辅助2人，卸料及卷扬机操作1人，人员满足施工需要。

4.2 施工建议

通过本次试验，今后施工建议如下：

(1)根据天气气温情况，适时调整混凝土配合比，在气温较高时使用添加缓凝剂的配合比，气温较低时使用无缓凝剂的配合比，以此来保证滑模滑升速度与混凝土脱模后无流淌及收面时间的匹配；

(2)侧模支立的质量直接关系到混凝土线条及平整度，必须把好侧模支立的质量关；

(3)混凝土收面人员需配置经验丰富的操作人员，方可保证混凝土收面的质量；

(4)混凝土面板最大高度约为120m，坡面斜长超过200m，在进行混凝土施工时需考虑增加溜槽盖板以减少混凝土水分流失；在溜槽中增加橡胶软质挡板，以降低混凝土的下溜速度，减少骨料离析；

(5)溜槽在靠近仓面位置布置1个三通装置，利用此装置控制混凝土的流向，保证仓面均衡上升；

(6)混凝土收面平台建议加长，确保温度较低、混凝土初凝时间较长时抹面平台可以覆盖。抹面平台距离混凝土表面距离较小，不利于抹面操作，建议将抹面平台与滑模的连接点移至操作平台的上部，以此来增加操作空间；

(7)混凝土的出机口塌落度根据现场气温及溜槽长短及时调整，保证混凝土既可以顺利通过溜槽运至仓内，又可以保证入仓塌落度控制在30mm～60mm的设计要求。