浅谈无轨滑模在吉音水库面板混凝土浇筑中的应用

王 铜

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州730030）

1 工程概况

吉音水利枢纽工程位于新疆和田地区于田县境内的克里雅河干流上，挡水建筑物采用混凝土面板堆石坝，坝顶高程2 513.0 m，坝顶宽度10 m，坝长487 m，最大坝高124.5 m。坝体结构从上游至下游分为上游盖重区、上游铺盖区、混凝土面板、垫层区、特殊垫层区、过渡料区、堆石料区，下游护坡采用混凝土网格、中间砌筑预制混凝土六棱块。

2 面板结构特点

混凝土面板是堆石体大坝的主要防渗结构，位于坝体上游迎水面，是典型的薄型长条板状结构，长、宽、厚三向尺寸相差悬殊。本工程混凝土面板坡比1∶1.4，总面积50 280 m2，总浇筑量21 909.5 m3，面板自上而下逐渐增厚，顶部厚度30 cm，最大厚度60 cm，最大坡长139.22 m。河床部位受压区面板宽12 m，岸坡部位受拉区面板宽6 m，其中12 m面板26块，6 m面板26块，3.714 m、4.374 m面板各1块，共计54块。为减少可能形成渗漏通道的施工缝，要求每块面板一次性浇筑完成。

3 无轨滑模的设计与制作

无轨滑模是一种利用侧模顶面或已浇筑的混凝土顶面作为滑动支撑面的滑动模板系统，跳仓浇筑时架设的侧模作为滑动支撑面，补仓浇筑时两侧已浇筑完成的混凝土面板作为滑动支撑面。无轨滑模一般由侧模、滑模、抹面平台、卷扬牵引系统、入仓布料系统、辅助系统6部分组成（如图1所示）。

图1 滑模系统组成示意图

3.1 侧模设计与制作

侧模具有支承滑模、作为滑模轨道、限制混凝土侧向变形和混凝土成型等作用。因面板混凝土厚度不等，侧模的高度要适应面板厚度渐变的需要，其分块长度及结构形式应便于在斜坡面上安装和拆卸。一般侧模有2种设计结构形式：一种是钢木结合或全钢的定型结构，由定型侧模及外侧三角支架两部分组成，该种形式的侧模具有对加工难度及精度要求高、安装及周转以等高线定位、质量重周转不方便、不灵活的特点；一种是方木叠摞结构，由断面为0.14 m×0.14 m×2.0 m的方木叠加而成，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，达到面板设计厚度，再用蚂蟥钉连接牢固。侧模的固定采用内顶外拉（结构边线顶撑与面板钢筋连接形成内顶，穿模拉条与面板钢筋连接形成外拉）的方式加固。面板边部嵌缝止水填料的三角槽采用按设计尺寸加工成的三角木条钉在侧模上，该种形式的侧模具有结构简单、质量轻、可任意组合、周转方便的特点。根据两种侧模结构的特点及适用性，本工程侧模采用方木叠摞结构（见图2）。

图2 方木叠摞侧模示意图

3.2 滑模设计与制作

3.2.1 滑模设计原则 一是适应面板条块宽度。根据国内外经验，滑模两端应伸出面板结构各40 cm为宜。当有2种及以上面板宽度时，应分段加工组合以便拆分后适用于较窄面板施工，提高滑模利用率。二是满足滑模平整度要求，有足够的刚度和强度，计算和校核滑模挠度，在加工时按计算结果起一定拱度。三是滑模要求自重加配重及施工荷载的法向分力略大于新浇混凝土对模板产生的上托力。四是满足振捣、抹面作业的工作面和安全需求，安装、运行、拆卸、周转方便。五是具有保险和制动装置，卷扬牵引系统安装安全牢靠。六是具有防雨、防晒的附属装置。

3.2.2 滑模平面尺寸的选定 滑模的长度由面板的垂直缝距离而定，但滑模的总长度比面板的垂直缝距离长1～2 m。滑模宽度与坝面坡度、混凝土凝结时间等因素有关，一般为1.2～1.5 m。滑模宽度选定的关键要保证面板施工有合理的滑升速度。根据国内工程经验和本工程实际，本工程滑模宽度选定为1.5 m，可满足1.1～2.2 m/h的滑升要求。综合考虑，滑模的结构尺寸为13.8 m×1.5 m，总重量为5.5 t。

3.2.3 滑模的自重和配重计算 滑模要求自重G1加配重及施工荷载G2的法向分力略大于新浇混凝土对模板产生的上托力P，即要求：滑模自重，KN；G2为滑模的配

式中，G1为重及施工荷载，KN；a为滑模面板与水平面的夹角；P—新浇混凝土对斜坡面上滑模的浮托力，KN。

P由下式计算：

式中，Pn为新浇混凝土的上托力（KN/m2）模板倾度小于45°时，取值3～5 KN/m2；L为滑动模板长度，即所浇板块的宽度，m；b为滑动模板宽度，m。

经计算，新浇混凝土对斜坡面上滑模的浮托力P值为42 KN，则（G1+G2）≥53.9 KN时满足要求。实际滑模加工时最好将配重值加到滑模自重中，因为另加配重影响滑模周转速度且存在安全隐患。另外，经验系数取值不同，计算出来的P值出入也会较大，加工的滑模自重是否符合要求可通过是否存在“浮模”现象来判断，有浮模现象时以增加沙袋或水箱的方式增加配重。本工程滑模自重取值5.5t（53.9 KN），施工荷载取值1.2 t（11.76 KN），在施工过程中未加配重。

3.2.4 滑模牵引力计算 牵引力的大小计算如下：

式中，T为滑模牵引力，KN；K为安全系数，取1.5～2；G为滑模自重加配重，KN；t为刮板与新浇混凝土之间的黏结力，钢模板按0.5 KN/m2计；f1为钢模体与混凝土的摩擦系数，取0.5；f2为滑块与轨道的摩擦系数，取0.4；f为滑模与新浇混凝土接触的表面积，m2。经计算，滑模牵引力T≈150 KN。

3.2.5 滑模制作 滑模由底部钢面板、上部型钢桁架（槽钢、工字钢、角钢）及抹面平台等3部分组成，总重量5.5 t，12 m宽面板对应滑模13.8 m，6 m宽面板对应滑模6.9 m。滑模底部面板用厚8 mm左右的钢板制作，铺料、振捣的操作平台宽度大于100 cm。操作平台与二级抹面平台呈水平状态，二者用螺栓连接，滑升一定距离后再安装抹面平台，操作平台与二级抹面平台设有栏杆，以保证操作人员的正常工作与安全。面板滑模用2台10 t卷扬机牵引。为保证施工强度，制作2套12 m长面板用滑模，1套6 m长面板用滑模，同时配套3套滑模用卷扬机。

3.3 牵引系统制作及安装

卷扬牵引系统由卷扬机、机架、配重块组成（如图3所示）。

图3 卷扬牵引系统示意图

3.3.1 卷扬牵引设备选用 由计算结果得知，滑模牵引力T≈150 KN，滑模牵引设备选用2台10 t卷扬机，2台10 t卷扬机组合产生的牵引力之和为T′=10×10×2=200 KN>T，能够满足牵引力要求。

3.3.2 卷扬牵引设备安装 先制作机架，然后将卷扬机固定到机架前段，机架后段用来放置混凝土配重块。混凝土配重质量计算：卷扬牵引系统牵引滑模，受滑模牵引力的反作用力作用，其大小与牵引相等、方向相反，对该力进行正交分解得出最小配重质量M。M=T×Gcosа÷10=8.02 t。根据计算结果并考虑安全系数，每台卷扬机配2块1.5 m×1.5 m×0.8 m（每块约4.3 t）的混凝土预制块可满足配重要求。

3.4 入仓布料系统制作及安装

入仓布料系统由坝顶溜槽入口处的受料斗和溜槽两部分组成。受料斗加工成漏斗形，起节制作用，使混凝土通过受料斗漏斗口均匀流入溜槽。溜槽采用轻型、耐磨、光洁、高强度的铁板制作，每节长2.0 m，端部设连接挂钩。断面形式为半圆形，半径20 cm左右，深30 cm左右。溜槽上部可采用柔性材料作保护混凝土的盖板，为防止骨料分离，溜槽内部每隔一定长度设1道塑料软挡板，且用彩条布遮盖，避免骨料分离时石子乱飞伤人。溜槽每隔3～5节用挂钩或铅丝与钢筋网片进行连接，以防溜槽间挂钩脱落或断裂伤及滑模平台作业人员。受料斗及溜槽布置见图4。

图4 受料斗及溜槽布置示意图

4 滑模施工

侧模、滑模、卷扬牵引系统、入仓布料系统及辅助措施相继布置完成后进行混凝土浇筑。

4.1 模板滑升

混凝土入仓后立即进行平仓振捣，模板滑升前，模板前沿超填的混凝土必须清除，以减少滑升阻力。滑升时两端提升要平稳、匀速、同步；每浇完一层混凝土滑升1次，一次滑升高度约25～30 cm，不得超过一层混凝土的浇筑高度。滑模滑升速度取决于脱模时混凝土的坍落度、凝固状态和气温，一般平均滑升速度为1～2 m/h，最大滑升速度不应超过4 m/h。滑升速度过大，脱模后混凝土易下坍而产生波浪状，给抹面带来困难，面板表面平整度不易控制；滑升速度过小，易产生黏模使混凝土拉裂。滑模滑升要坚持“勤动、慢速、少升”的原则，滑升间隔时间一般为10～15 min，最大不超过30 min，具体参数由现场试验确定。

4.2 抹面

混凝土浇筑完成出模后，人工立即用木抹和钢抹进行第一次抹面，平整度采用2 m靠尺进行检查。在混凝土初凝前，及时进行第二次压面抹光。为保证混凝土表面平整，避免形成早期裂缝，在混凝土终凝前再次压面抹光。

4.3 混凝土养护和防护

混凝土脱模后，及时用塑料薄膜遮盖，防止水分散失而引起干缩裂缝。初凝后，采用复合土工膜及时对混凝土面进行养护。复合土工膜为三层结构，上下均为土工织物，中间为一层较薄的塑料膜，上层土工织物和中间的塑料膜起保温作用，下层土工织物起保水作用，中间塑料膜起封闭作用，对面板起到比较好的保温保湿效果。覆盖及养护要随面板上升逐步进行直到本块浇筑完成，在面板顶部布置花管进行长流水养护，养护期不少于90 d或至水库蓄水前为止。为保证土工膜不滑落，不被风掀起，在混凝土抹面过程中在“V”型槽处按2 m间距预埋铁钉，将土工膜固定于铁钉上，并用铁丝将每根铁钉相连，压于土工膜上压在保温材料上面。

混凝土养护期间注意保护混凝土表面不受损失。Ⅰ序面板混凝土强度达到设计强度的60%时，方可进行Ⅱ序面板施工，以防止滑模损伤Ⅰ序面板混凝土。

4.4 滑模移位

当滑模滑动浇筑完一块面板后，卷扬机还不能脱钩，此时用25 t汽车吊吊起，才能使卷扬机与滑模脱钩，再将滑模放置于坝顶平台上，并立即进行清理维护，当下块面板浇筑时，再用吊机吊至下一浇筑块。

5 结束语

无轨滑模施工工艺作为现代面板坝的先进施工技术之一，在新疆吉音水利枢纽工程面板混凝土浇筑中充分发挥了作用，本工程按合理的浇筑时段（避开高温时段）自开始浇筑至结束仅用2个月时间，月均浇筑强度10 954.75 m3/d。采用无轨滑模施工工艺，不仅保证了面板混凝土工程质量，而且加快了施工进度，节省了大量的人力、物力、财力，创造了较大的经济效益。无轨滑模技术可推广应用到大型渠道边坡、岸坡边坡防护等平顺的薄壁板状结构混凝土浇筑中。

随着我国经济的快速发展,水利工程项目数量越来越多，其基础施工质量是水利水电工程建设的重要环节。施工技术是保证工程质量的重要手段，也是施工的重要组成部分，应不断总结施工管理经验，提高施工工艺。