翻模砂浆固坡技术在丰宁抽水蓄能电站上水库大坝填筑中的应用

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

丰宁抽水蓄能电站上水库堆石坝坝顶高程1510.3m，坝顶宽10m，轴线长度557.0m，最大坝高120.3m，采用钢筋混凝土面板堆石坝坝型。上、下游坝坡均为1∶1.4。坝顶上游侧设置“L”型混凝土防浪墙，防浪墙底部与混凝土面板相接，设坝顶水平缝，缝间埋置铜止水。上游坝面砂浆施工总面积约70000m2。上游坝面碾压及固坡砂浆施工按照设计文件要求，每10m～15m进行一次削坡，并进行斜坡碾压和固坡砂浆施工，在施工过程中这种方法不能使大坝坝体填筑平齐上升，严重制约坝体填筑。国家质检总站在对丰宁电站进行质量监督时，针对上水库主堆石坝坝前垫层料碾压及固坡砂浆施工提出建议采取翻转模板施工工艺。随后监理组织召开了多次针对坝前固坡砂浆采用翻转模板施工的专题会议，并最终确定在丰宁抽水蓄能电站上水库引进翻模砂浆固坡施工技术。方案比选见下表1。

与碾压砂浆相比，翻模砂浆减少了垫层料超填量(10cm～15cm)，减少了修坡、斜坡碾压的机械台班费及人工清理坡面及砂浆摊铺的人工清理费用；增加了模板、插筋、拉筋及模板安拆的使用量。

表1 碾压砂浆技术与翻模砂浆技术比较

2 翻转模板施工技术原理及优点

2.1 技术原理

在大坝上游坡面支立带楔板的模板，在模板内填筑垫层料，振动碾初碾后拔出楔板，在模板与垫层料之间形成一定厚度的间隙，向此间隙内灌注砂浆，再进行终碾。由于模板的约束作用，使垫层料及其上游坡面防护层砂浆达到密实并且表面平整。模板随垫层料的填筑而翻升，从而使在坡面上进行的斜坡垫层料碾压和固坡砂浆改为水平施工，简化了施工工序，实现了上游固坡与坝体填筑同步上升。

2.2 翻转模板施工优点

(1)与常见的挤压边墙施工技术相比，翻转模板固坡技术可控制砂浆厚度达到设计厚度，避免了挤压边墙施工时上游坡面砂浆厚度、刚度过大，对面板约束加大的缺陷，能较好地适应坝体变形，对面板的约束小，有利于面板防裂；

(2)与斜坡碾压固坡法相比较，将斜坡碾压改为水平碾压，简化了施工工序，降低了施工难度和安全风险，实现了坝体全断面平起均衡上升，有利于保证坝体填筑质量，加快大坝填筑施工速度，同时还使大坝随时具备防汛条件，有利于施工度汛。最后，采用翻转模板工艺，砂浆外观平整度及施工效果更优于碾压工艺，坝体填筑施工对下部趾板作业面干扰小，有利于施工安全和提高施工质量。

3 翻转模板设计

翻转模板设计采用DL/T5268-2012《混凝土面板堆石坝翻模固坡施工技术规程》中推荐的模板设计方案，并结合模板制作和运输，采取组合式设计。

翻转模板为钢制组合模板，由面模板、背架、楔板、连接件等组成，现场组装成型。翻模结构由上、中、下三层模板组成，上、下相邻的两层模板及左右相邻模板之间采用“U”形卡连接，并能灵活地微调其相对角度。每块面模板重量要满足单人或2人翻转运输的要求。楔板为上宽下窄的梯形结构，每块楔板的下部水平面与斜坡面形成的夹角满足1∶1.4坡比。

4 翻转模板施工

4.1 施工布置

翻转模板施工时每米砂浆设计需求量0.0408m3，每层平均长度200m(高程1425m～1460m)，每层砂浆设计需求量约8.2m3，砂浆使用量较小。施工时利用9m3混凝土罐车运输，罐车出口接移动式接料斗，罐注入楔板缝隙。翻模砂浆固坡施工与大坝垫层料填筑同步进行。

采用右坝肩高位水池及水车配合向坝面供水，在砂浆表面横向布置一根D25排水花管，用于砂浆养护。D25排水花管随着翻转模板上升而上升，采用模板拉条加固。翻转模板拉条使用量大，单头需要车丝。

4.2 施工工序

翻转模板施工工序如下：

测量放线-模板安装、校正-垫层料填筑(人工铺填)-洒水碾压-模板上口校正-灌注砂浆-垫层料终碾-垫层料取样检测-模板翻转-洒水养护。

(1)测量放点

第一层放线时，根据设计砂浆边线每隔10m放出垫层料边线，打钢筋桩牵线，然后测量复核线绳，无误后方可安装模板。

(2)模板安装

新进场模板在综合加工厂组装完毕，检查合格后，用双排座运至现场使用。翻转模板水平及层间连接采用“U”形卡连接，翻转后上层模板固定主要依靠下层背架及上层的预埋拉条固定。模板原则上采用人工从下部拆除，翻转至坝面刷油，然后进行安装加固。翻模与趾板接触部位采用异形模板，异形模板采用胶合板，背后采用10cm×10cm方木。每块模板布置两排拉筋及锚固筋。

(3)垫层料填筑及初碾

安装完楔板后，进行垫层料填筑。垫层料填筑分人工铺筑和机械铺筑两部分。机械铺筑采用自卸车后退法卸料，推土机摊平。人工铺筑部分主要为翻转模板下部三角区。

考虑到与趾板连接部位振动碾无法压实，与趾板连接50cm区域在摊铺垫层料时按照20cm/层人工铺料，利用平板夯压实，外部按照正常程序摊铺碾压。

(4)灌注砂浆

垫层料初碾结束后，开始灌注砂浆。砂浆灌注从一端开始，边拔楔板，边灌注砂浆。砂浆初期采用拌合站集中拌制，9m3搅拌车运至施工现场，经移动式溜槽直接卸料入仓。

砂浆灌注完成后，及时对灌注完成的区域进行检查，发现砂浆因为沁入垫层料而造成砂浆面下沉的，要及时进行复灌，直到砂浆饱满为止，同时保持坝面整洁。

(5)垫层料终碾

砂浆灌注结束后，再对垫层料振动碾压2遍。此时靠碾压机具的振动作用对已灌注的砂浆进行了振捣。振动碾无法到达部位，采用平板夯压实垫层料。边角压实时要注意对趾板混凝土及铜止水的保护。

(6)模板翻转

终碾结束、垫层料取样试验合格后，即可拆除最下层模板。人工拆除最下一层模板并拼装到最上一层模板上，最下层模板拆除时，出露的固坡砂浆的抗压强度应达到其设计抗压强度的25%以上，具体拆模时间根据施工进度及施工期气温条件而定，一般拆模时间不小于24h。

(7)固坡砂浆的养护

固坡砂浆终凝后用土工布覆盖并洒水养护，保持湿润状态不少于14d。坡面禁止人员及机械行走。利用已经布置好的花管进行洒水养护。

4.3 与斜坡碾压结合部位坝面碾压及施工

由于首层翻转模板支立需要坚实面层作为支撑，所以在进行翻转模板施工时，需要按照原来施工工艺，对垫层料超填40cm，超填高度为2m～3m。此超填部分可以作为首层模板的支立工作面。

根据计算可得，此时未削坡垫层料距工作面有3m～4m，反铲可以进行削坡施工，平板夯也可以进行夯实施工。反铲削坡时要注意对已完成的固坡砂浆的保护，靠近砂浆面50cm范围内采用人工削坡。削坡完毕后即可进行洒水夯实，夯实工具为液压平板夯。夯实且检验合格后进行砂浆铺筑，砂浆铺筑采用挖机配合人工施工，砂浆铺筑后人工收平、夯板夯实，即可将上下两种施工工艺的固坡砂浆相连接。

4.4 质量控制措施

(1)施工过程中安排专人全程旁站监控，发现问题及时整改，确保各施工工序受控；

(2)垫层料碾压时，振动碾滚筒的边缘充分靠近模板内的垫层料上游边缘，其距离不大于15cm。初碾应使垫层料达到90%的干密度；

(3)砂浆灌注结束后，确保砂浆初凝前完成终碾作业；

(4)翻模模板要有足够的钢度，并且调整灵活，拆装方便。每层模板按照测量放线安装，安装的允许偏差为±10mm；

(5)固坡砂浆设计强度按照5MPa控制，砂浆要连续灌注，方有利于保证砂浆施工质量。终碾对砂浆起振捣作用，应该在砂浆初凝前完成；

(6)采用3m靠尺检查坡面固坡砂浆不平整度，最大值符合设计要求。

4.5 安全文明施工措施

(1)对各种设备及施工安全设施进行定期检查，消除安全隐患；

(2)过渡料、垫层料施工时，在已填筑坡面上设置钢筋、竹排防护栏，确保其下部施工作业人员安全；

(3)加强夜间施工照明，确保坝面施工机械和人员的安全运行；

(4)在翻模固坡作业面以下的斜坡面上应设置安全网，并随翻模固坡作业面上移。安全网应可靠地固定，斜坡面上作业时，施工人员必须系安全带；

(5)垫层料水平碾压时，配备专人进行指挥，严禁振动碾滚筒碰撞模板；

(6)已施工完的大坝上游坡面干净整洁，无堆积物。

5 结语

坝体填筑结束后，会同监理、业主对整个坝坡进行了检查，通过全站仪测量坡面的平整度，发现翻模砂浆固坡的平整度基本满足规范要求的+5cm～-8cm要求，脱空现象也比碾压砂浆固坡少。

翻模砂浆固坡技术不需要垫层料超填，省去了坡面修整、碾压工序；坡面平整度好，正常情况下在面板施工前不需要进行处理；有利于面板混凝土防裂；面板混凝土超填量小；能够较好地适应坝体变形，与垫层料之间不脱空，节省了因坝体变形造成垫层料防护层与垫层料脱空的处理费用；施工干扰小，与趾板灌浆不存在交叉作业；大坝随时具备挡水条件，防洪度汛措施简化；模板拉筋外露部分作面板钢筋架立筋锚筋，节省了另打锚筋的费用；不需要配备斜坡振动碾或挤压机等专用设备。

通过在河北丰宁抽水蓄能电站上水库面板堆石坝工程中的应用，充分体现了翻模固坡砂浆技术在安全、质量、进度以及现场施工形象诸多方面的优点。随着国内抽水蓄能电站建设数量的增多，该技术在面板堆石坝施工中具有广泛的应用前景。

参考文献

〔1〕常焕生，李 岱，张云山，等.面板堆石坝翻模固坡技术[J].水利水电施工，2006，39(4)：48-51.

〔2〕常焕生，李 岱，张云山，等.面板堆石坝翻模固坡技术在双沟大坝的应用[J].水力发电，2007，33(6)：42-44.