堆石坝面板混凝土滑模施工工艺

2018-08-17孙建薇

山西水利 2018年6期

关键词：侧模牵引力滑模

孙建薇

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 工程概况

某水库是一座以供水为主，兼顾灌溉和防洪等综合效益的中型水利枢纽工程。工程等别为Ⅲ等中型工程，主要建筑物3级，次要建筑物4级，由钢筋混凝土面板堆石坝、溢洪道、输水隧洞、上坝公路等工程组成。

混凝土面板堆石坝顶宽8.0 m，坝轴线长312.4 m，坝顶高程447.4 m，防浪墙顶高程448.6 m，最大坝高63.7 m，上游坝坡坡比1∶1.4，下游坝坡坡比1∶1.3，C 25钢筋混凝土防渗面板厚0.4 m，防渗等级W8。

面板共分38块，宽度分别为6.0 m和12.0 m两种（其中6.0 m宽25块，12.0 m宽13块），面板顶部与坝顶防浪墙底部相接，高程为445.2 m；面板底部坐落在趾板上，最低高程为387.06 m。

工程所在地降雨较多，施工受气候影响较大，技术难度高。大坝顶部作业平台约8 m，工作面狭窄，设备物资投入大，人员短期投入较大，施工时相互干扰多，协调难度大。因此施工采用连续挤压成型铜止水片、无轨滑模面板浇筑等施工技术，对现场管理和施工组织要求较高。

2 模板设计与制作

2.1 滑动模板

面板混凝土施工采用无轨滑模，滑模宽1.55 m，长13.5 m/7.5 m（两端超出面板宽度各0.75 m），滑模自重约4.6 t和2.2 t。滑模上、下各设两个吊环，保证滑模提升到位，滑模由底部钢面板、上部型钢桁架及抹面平台等三部分组成。滑模加工单节长度分别为13.5 m和7.5 m，面板12 m使用13.5 m滑模进行滑模施工作业；面板6 m使用7.5 m滑模进行滑模施工作业。滑模采用2台5 t卷扬机牵引。

2.2 侧面模板

混凝土面板隔块浇筑，先浇块混凝土面板侧模为方木叠加结构，采用断面为12 cm×14 cm×2 m的方木迭加而成，方木中间夹1～5 cm厚度不等的薄木板以调节模板顶面高度，方木之间利用扒钉固定。侧模每隔2 m设一道钢管竖带，用上、下两道拉杆与面板钢筋焊接固定，面板两侧嵌缝止水填料的三角槽采用边长为7 cm×5 cm的直角三角木条钉在侧模上即可。

2.3 滑模设计计算

2.3.1 滑模的配重计算

根据滑模要求（自重+配重+施工荷载）的垂直压力大于流态混凝土对滑模产生的上浮力的要求，得计算公式：

式中：G1——滑模自重，G1=46 000 N；

G2——滑模的最小配重加施工荷载为待求参数，kN；

α——面板混凝土面与水平面的夹角，cosα≈0.814，推得sinα≈0.581；

P——新浇筑的流态混凝土对滑模的浮托力，kN。

滑模自重（G1）计算见表1。

表1 滑模自重（G1）计算表

流态混凝土对滑模浮托力计算公式：

式中：Pn——内侧模板单位面积混凝土侧压力，取4.5 KN/m2；

L——滑模与混凝土接触面的长度；

B——滑模底板宽度，取1.24 m。

将G1=46 kN，P=48.63 kN，cosα=0.814代入（G1+G2）cosα≥P式中，求得配重G2≥13.742 kN，即至少需要配1.374 t的重量，为了留有一定富余量，确保滑模两端的平衡，在滑模两端各配置0.75 t配重。

2.3.2 滑模牵引力计算

滑模牵引力的大小与滑模自重、刮板及新浇筑混凝土的粘结力有关，滑模滑动的最小牵引力计算公式：

T=（∑Gsinα+f∑Gcosα+T＇F）K=196.38 kN

式中：T——滑模滑动时的最小牵引力，kN；

∑G——滑模自重、配重加施工荷载，kN；

f——滑模与侧模之间滑动摩擦系数，取0.05；

T＇——滑模刮板与混凝土之间的粘结力，一般取5 kPa；

α——混凝土面板与水平面之间的夹角，为35.537°；

F——滑模与混凝土接触面的表面积，12×1.55=18.6 m2；

K——安全系数，取1.5（参照建筑施工计算手册）。

选用2台5 t慢速卷扬机，每台卷扬机附加1套动滑轮和1股直径为25 mm的钢丝绳来牵引滑模，2台5 t卷扬机及其配套设施产生的牵引力之和为：F′=5 t×10 kN/t×2×2=200 kN ＞T，能够满足牵引力的要求。

2.3.3 卷扬机锚固计算

滑模总牵引力为196.38KN，每台卷扬机水平方向分力F水平为79.93 kN、竖向分力F竖向为57.05 kN。

卷扬机防止倾覆计算

Q1≥K（F水平×h+F垂直×e-G×a）/b=27.88 kN

式中：Q1——防倾覆或滑移加在卷扬机后的压重力；

K——安全系数，取1.5；

h——倾覆点与水平拉力作用线的距离，取0.45；

e——倾覆点与卷扬机前端的距离，取0.66 m；

G——卷扬机（包括底座）自重，取17.94 kN；

a——倾覆点与卷扬机重心线的距离，取1.15 m；

b——倾覆点与压重物重心线的距离，取2.85 m。

卷扬机受水平拉力作用，防止水平滑动计算：

式中：μ1——重物与堆石料的摩擦系数，取0.5；

μ2——卷扬机底座与堆石料的摩擦系数，取0.5；

按照上述计算，卷扬机防止倾覆需配重约2.8 t，防止滑动需配重约19.9 t，二者取大值，卷扬机配重实际取值为19.9 t。同时在每台卷扬机后插入2根直径28 mm钢钎与卷扬机底座连接，确保卷扬机的稳定。

3 面板滑模施工工艺

面板滑模施工工艺流程为：施工准备、模板设计及加工、侧模安装校核、滑模安装、溜槽安装、混凝土浇筑及滑膜滑行、压面。

3.1 模板安装

3.1.1 侧模安装

自下而上进行侧模安装，采用拉筋内拉、钢筋外撑进行固定。初步安装完成后，为保证接缝平整严密（缝面垂直度和侧模之间），没有错台现象，用薄木板进行调整。5 t卷扬机牵引钢筋台车送至现场。

允许偏差：偏离分缝设计线±3 mm，模板垂直偏差±3 mm，2 m范围内起伏差为5 mm。

侧向模板既能控制混凝土面板顶面位置，又能保证面板厚度满足相关要求，因此侧面模板的平面位置、顶高、顶面平整度必须符合设计和规范要求，并要稳固。混凝土浇筑过程中要安排专人检查模板，发生位移要及时进行校正处理；后浇块不做侧模，滑模直接放在先浇块上（详见图1）。

图1 面板侧模支立图

3.1.2 滑模安装

完成侧模和钢筋安装，且经监理验仓合格后，用吊车将滑模和卷扬机（2台及配重块）吊装就位。卷扬机配重约20 t（采用1.2 m×1.2 m×1.2 m的混凝土预制块，每块重4.4 t），卷扬机底座为型钢支架（长3.53 m，宽1.66 m，高0.14 m），配重块放在型钢支架上，起稳定卷扬机的作用；将滑模吊至侧模上，系上牵引钢丝绳（直径为25 mm）。滑模安装前应清除粘结物，并清洗干净，以保证出仓混凝土表面的平整度。吊装时严禁碰撞，以免滑模变形。

3.2 模板滑行

滑模用2台5 t卷扬机牵引，牵引点在滑模两侧，牵引滑模缓慢平稳下滑至仓面起始点，经检查滑模和侧模安全无误后方可投入使用。滑模下滑时，将溜槽堆放在滑模的工作平台上，边下滑边安装，10号铁丝斜拉在钢筋网上加固溜槽，间距应小于10 m。溜槽搭设必须顺直，加固牢靠。

滑模上须加设防滑保护装置。在滑模两端各设1台手扳葫芦，葫芦挂在面板钢筋上，用钢丝绳拉紧，随模板滑升逐渐收短，使其始终处于受力状态，以确保施工安全。

专人操作卷扬机提升滑模，滑模滑升前，清除滑模前沿模板顶面的混凝土，以减少滑升时的阻力。每浇筑一层（25～30 cm）混凝土滑模提升一次，滑模滑升的速度，与浇筑强度、脱模时间相适应。时间以保证混凝土不初凝、滑过部分的混凝土不流淌便于人工收面为准。滑升速度过大，脱模后混凝土易向下坍落而产生波浪状，给抹面带来困难，面板表面的平整度不好控制；滑升速度过于小的话，混凝土容易粘住模板，形成粘模，把混凝土拉裂。滑模实际的滑升速度需要通过工地现场试验来确定；一般情况下，滑模平均滑升速度宜为1.5～2.5 m/h左右，最大滑升速度不宜超过3.5 m/h，间隔时间最好不超过30 min。滑模滑升速度应平稳、均衡。