劉 麗 娟

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

淺談大壩面板混凝土滑模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作與使用

劉 麗 娟

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

闡述了滑模施工過(guò)程中側(cè)模、面板滑模的設(shè)計(jì)和使用方法?；Ｊ┕すに嚲哂惺┕に俣瓤臁C(jī)械化程度高的特點(diǎn)，是混凝土面板堆石壩經(jīng)常采用的施工方法。

滑模設(shè)計(jì)；制作；使用；豐寧抽水蓄能電站

1 工程概述

豐寧抽水蓄能電站位于河北省豐寧滿族自治縣境內(nèi)，工程區(qū)距豐寧縣公路里程約62 km，上水庫(kù)位于永利村上游灤河左岸灰窯子溝頂部。上水庫(kù)大壩頂高程為1 510.3 m，最大壩高120.3 m，壩頂寬10 m，軸線長(zhǎng)度為570 m，上游壩坡為1∶1.405，采用鋼筋混凝土面板堆石壩壩型。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，大壩面板混凝土共分54條塊，條塊分12 m和10 m兩種(河床受壓區(qū)面板寬度為12 m，計(jì)19塊；左、右岸受拉應(yīng)力區(qū)面板寬度為10 m，共33塊，邊角2塊，寬度為8 m)，最大塊斜長(zhǎng)約207.5 m。水庫(kù)大壩面板混凝土按照由低至高、由中間向兩側(cè)、先寬后窄的施工順序安排施工，即由中心條塊向兩側(cè)分序跳倉(cāng)澆筑。澆筑施工采用滑模一次成型施工?；Ｍㄟ^(guò)設(shè)置在壩頂?shù)木頁(yè)P(yáng)機(jī)提升，混凝土通過(guò)負(fù)壓溜槽運(yùn)輸至倉(cāng)面。

2 滑模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作與使用

滑模系統(tǒng)包括：(1)側(cè)模；(2)滑模；(3)抹面平臺(tái)及棚架；(4)壩頂卷?yè)P(yáng)牽引系統(tǒng)；(5)混凝土入倉(cāng)布料系統(tǒng)；(6)輔助系統(tǒng)六部分。

2.1 側(cè)模的設(shè)計(jì)與制作

側(cè)模的作用有3點(diǎn)：支撐滑模、作滑?；栖壍?、限制混凝土拌和物側(cè)向流動(dòng)。側(cè)模由側(cè)模板、側(cè)模外側(cè)采用角鋼焊接成的三角支架支撐固定及插筋組成。側(cè)模為鋼木組合結(jié)構(gòu)，主要由[16輕型槽鋼配木模板組成。輕型槽鋼標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)6 m，部分為3 m。底部漸變段為63 mm厚木模板，每塊模板長(zhǎng)3 m，寬度為漸變尺寸。每澆筑塊左、右為一套。側(cè)模共加兩套，單側(cè)模板長(zhǎng)約207.5 m，側(cè)?？偧庸らL(zhǎng)度為207.5×4=830 (m)。制作時(shí)，每塊槽鋼豎向用螺栓連接，螺栓間距為1 m。每塊模板接頭設(shè)置相鄰模板連接板，加工后標(biāo)識(shí)編號(hào)。側(cè)模外側(cè)采用角鋼焊接成的三角支架支撐固定和承受新澆混凝土的側(cè)壓力，每塊側(cè)模用三個(gè)三角支架支撐。支撐用的三角支架采用∠75×7 mm角鋼加工。側(cè)模三角支架支撐主要靠插筋固定，依靠插筋的抗剪能力平衡面板混凝土的側(cè)壓力。插筋直接插入斜坡面砂漿墊層內(nèi)，深度不小于 400 mm。插筋用φ25的鋼筋打尖，長(zhǎng)度為500 mm。側(cè)模結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 側(cè)模結(jié)構(gòu)圖

2.2 滑模的設(shè)計(jì)與制作

2.2.1 滑模模板尺寸的選定

滑模的寬度和長(zhǎng)度以及結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)大壩面板的寬度、壩面坡度以及混凝土的凝結(jié)速度等確定。

長(zhǎng)度：根據(jù)面板結(jié)構(gòu)分縫間距12 m且端頭考慮0.5 m的外挑長(zhǎng)度，將滑模設(shè)計(jì)長(zhǎng)度定為13 m，在12 m塊面板澆筑完成后，將滑模改成11 m長(zhǎng)，以滿足10 m寬度的面板施工。

寬度：根據(jù)混凝土初凝時(shí)間為2.5～3 h，每小時(shí)澆筑一層，每層混凝土澆筑厚度為0.25～0.3 m，澆筑第三或第四層即可以開(kāi)始脫模，因此，滑模的寬度選定為1.2 m。

2.2.2 滑模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作

無(wú)軌滑模為剛性結(jié)構(gòu)，由底部鋼面板、上部型鋼桁架及抹面平臺(tái)三部分組成。考慮到滑模的周轉(zhuǎn)使用和克服混凝土浮托力的影響等因素，且需滿足模板自身的撓度將其控制在20 mm以內(nèi)，滑模橫梁采用型鋼桁架([20、[16和∠7.5)結(jié)構(gòu)形式，桁架截面為三角形，與混凝土接觸的面板采用8 mm厚鋼板。為便于鋪料、振搗，滑模頂部設(shè)0.85 m寬的操作平臺(tái)(用于振搗等操作，搭設(shè)遮陽(yáng)棚)。

為方便加工、運(yùn)輸和組裝，滑模分節(jié)加工，現(xiàn)場(chǎng)二次組合拼裝，加工三節(jié)，其中中間節(jié)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2 m，兩端節(jié)長(zhǎng)5.5 m。三節(jié)組合為13 m長(zhǎng)滑模，重約4.7 t，兩節(jié)組合為11 m長(zhǎng)滑模重約3.9 t。

為便于滑?？焖倬臀?，在滑模兩邊各設(shè)置 1組行走輪裝置(每組2個(gè)行走膠面輪)。當(dāng)滑模完成一倉(cāng)位澆筑時(shí)，行走輪裝置通過(guò)鉸接翻轉(zhuǎn)，輪子接觸地面，使用千斤頂將滑模主體頂離壩面(下放時(shí)模板底面要高于側(cè)模)，行走輪裝置通過(guò)調(diào)整絲桿和鎖緊銷將滑模與行走輪固定后可以在壩面行走，卷?yè)P(yáng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，滑模通過(guò)行走輪滑至壩底。

滑模還應(yīng)設(shè)防滑安全保護(hù)設(shè)置。為此，在滑模兩端各增設(shè)了手動(dòng)葫蘆1臺(tái)，掛在面板鋼筋網(wǎng)上，用鋼絲繩拉緊，隨模板滑升而收短，使其始終處于受力狀態(tài)，以確保施工安全。

滑模上、下各設(shè)兩個(gè)吊環(huán)，以確保安放位置準(zhǔn)確，保證滑模提升到位。

滑模后部設(shè)2個(gè)活動(dòng)式修整平臺(tái)(一個(gè)作為1次收面平臺(tái)，另一個(gè)作為2次收面平臺(tái))。修整平臺(tái)采用型鋼三角架，懸吊在滑模桁架梁上，隨滑模一起提升，三角架上鋪木板。操作平臺(tái)與修整平臺(tái)呈水平狀態(tài)，兩側(cè)設(shè)有護(hù)欄，以保證工人在平臺(tái)上正常工作與安全。為養(yǎng)護(hù)面板混凝土，在修整平臺(tái)背后吊裝一根多孔噴水管。

滑模結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 滑模結(jié)構(gòu)圖

2.2.2.1 滑模的自重和配重計(jì)算

滑模的自重加配重計(jì)算：

滑模要求自重加配重及施工荷載的法向分力略大于新澆混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的上浮力P，即要求:

(G1+G2)cosα≥P

新澆混凝土對(duì)斜坡面上滑模的浮托力由下式計(jì)算:

P=Pn×L×B

13 m滑模P= 4×12×1.2=57.6(kN)

(G1+G2)cosα≥57.6 kN

(G1+G2)≥71.3 kN

11 m滑模P= 4×10×1.2=48(kN)

(G1+G2)cosα≥48 kN

(G1+G2)≥59.3 kN

因?yàn)橐?3 m滑模自重、配重及施工荷載合計(jì)大于71.3 kN，取(G1+G2)=85 kN；11 m滑模自重、配重及施工荷載合計(jì)大于59.3 kN，取(G1+G2)=71 kN。

式中G1為滑模的自重，13 m滑模自重為4.7 t,11 m滑模自重為3.9 t；G2為滑模的最小配重及施工荷載(kN)，待求參數(shù)；α為滑模面板與水平面的夾角，取α=36°；P為新澆混凝土對(duì)斜坡面上滑模的浮托力(kN)；Pn為內(nèi)側(cè)模板混凝土側(cè)壓力(kPa)，本方案取Pn= 4 kN/m2;L為滑模與混凝土接觸面的長(zhǎng)度，分別取12 m和10 m；B為滑模寬度，取1.2 m。

13 m滑模：G2=85-47=38(kN)=3.8(t)，即需要配3.8 t的重量。

11 m滑模：G2=71-39=32(kN)=3.2(t)，即需要配3.2 t的重量。

2.2.2.2 滑模牽引力的計(jì)算

滑模牽引力的大小與滑模自重、底板及新澆混凝土的粘結(jié)力有關(guān)，按下式計(jì)算：

T={τA+Gsinα+f1P+f2(Gcosα-P)}K=[1.5×12×1.2+85×sin36+0.5×57.6+0.2×(85×cos36-57.6)]×1.5 =153.89(kN)

式中T為滑?；瑒?dòng)需要的最小牽引力(kN)；G為滑模自重加配重及施工荷載(kN)；τ為滑模底板與新澆混凝土之間的粘結(jié)力(kN/m2)，取1.5 kN/ m2；A為模體與新澆混凝土的接觸面積(m2)；f1為模板與混凝土的摩擦系數(shù)，取0.5；新澆混凝土對(duì)斜坡面上滑模的浮托力(kN)；f2為對(duì)于滾輪支撐的滑模，采用滾動(dòng)摩擦系數(shù)，可取0.05；對(duì)于側(cè)模支撐的滑模，采用滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.15～0.2(鋼對(duì)鋼)；K為安全系數(shù)，可取1.5 。

2.3 滑模牽引設(shè)備的選用及固定與控制方式

2.3.1 滑模牽引設(shè)備的選用

滑模牽引設(shè)備選用2臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)附加1套動(dòng)滑輪和1股直徑為24.5 mm、長(zhǎng)450 m的鋼絲繩牽引滑模，2臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)及其配套設(shè)施產(chǎn)生的牽引力之和為：T’=10×10×2×2=400(kN) >T，能夠滿足牽引要求。

2.3.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)的安裝固定及控制

卷?yè)P(yáng)機(jī)底座為鋼結(jié)構(gòu)，用配重混凝土預(yù)制塊壓于其上進(jìn)行固定，配重為1.5 m×1.5 m×1 m的混凝土預(yù)制塊(單塊重5.4 t)。根據(jù)計(jì)算，每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)壓重塊為2塊，每套滑模用4塊。具體計(jì)算過(guò)程如下：

卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)滑模，受滑模牽引力的反向作用力作用，其大小與牽引力相等、方向相反，對(duì)該力進(jìn)行正交分解，得出壓塊最小總質(zhì)量:

M=T×Gcosα÷10=12.54(t)

即每塊壓塊最小質(zhì)量為3.14 t。預(yù)制混凝土塊能夠滿足壓重要求。

兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)采用電控箱控制。電控箱的功能必須能夠同時(shí)操作兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)聯(lián)動(dòng)、單獨(dú)動(dòng)作、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

滑模就位的同時(shí)進(jìn)行卷?yè)P(yáng)機(jī)的吊裝就位，用配重混凝土預(yù)制塊壓于其上進(jìn)行固定。先將卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引動(dòng)滑輪與滑模前端的吊環(huán)連接起來(lái)?；龣C(jī)構(gòu)安裝調(diào)試完成后、在下放滑模到混凝土澆筑點(diǎn)之前，應(yīng)進(jìn)行一到二次短距離的試滑，檢驗(yàn)系統(tǒng)有無(wú)問(wèn)題并確定上下統(tǒng)一指揮的方式。

2.4 溜槽的制作

溜槽采用輕型、耐磨、光潔、高強(qiáng)度的材料制作，每節(jié)長(zhǎng)2 m，“U”型結(jié)構(gòu)，采用對(duì)接式連接，每節(jié)溜槽一端設(shè)掛鉤，一端設(shè)掛環(huán)。溜槽上采用輕型材料作蓋板，內(nèi)壁進(jìn)行光滑耐磨處理。溜槽內(nèi)每隔10～15 m設(shè)置軟擋板。

2.5 滑模的滑升

卷?yè)P(yáng)機(jī)控制電路布置在滑模上，由滑模上的施工人員操作，在壩頂卷?yè)P(yáng)機(jī)旁設(shè)專人負(fù)責(zé)設(shè)備運(yùn)行，滑?；?，清除其前沿超澆的混凝土以減少滑升阻力。每澆筑一層(25～30 cm)混凝土，提升滑模一次，每次滑升的幅度控制在30 cm，滑模的滑升速度與澆筑強(qiáng)度、脫模時(shí)間相適應(yīng)，將平均滑升速度控制在1～2 m/h，具體滑升速度通過(guò)工地現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；滑升間隔時(shí)間不超過(guò)30 min，最大滑升速度不超過(guò)2 m/h；滑模提升過(guò)快，脫?；炷量赡軙?huì)出現(xiàn)流淌；過(guò)慢，混凝土表面可能會(huì)出現(xiàn)拉裂?；；龝r(shí)應(yīng)做到平穩(wěn)、均衡上升。

3 結(jié) 語(yǔ)

滑模施工技術(shù)是建筑施工中比較特殊的一項(xiàng)施工技術(shù)，滑模施工具有機(jī)械化程度高、多工種協(xié)同工作和強(qiáng)制性連續(xù)作業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套安全可靠的滑模對(duì)大壩面板混凝土的澆筑具有重要意義，該施工工藝具有速度快、機(jī)械化程度高、能降低勞動(dòng)強(qiáng)度、混凝土連續(xù)性好、表面光滑，能保證結(jié)構(gòu)的整體性；材料消耗少，能節(jié)省大量的架子管及鋼模板和一些周轉(zhuǎn)材料，是一項(xiàng)可以廣泛采用和推廣的施工技術(shù)。

劉麗娟(1984- )，女，四川成都人,工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017- 04- 10

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1001- 2184(2017)04- 0062- 03