【摘要】有軌拉模施工工藝的應(yīng)用，能有效控制溢流堰面的外觀體型，使其滿足水流流線型特性，符合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)線要求，能夠保證溢流堰面一次性連續(xù)澆筑不留施工縫，混凝土表面平整光滑，從而提高了溢流堰面在高速水流區(qū)的抗沖耐磨性。

【關(guān)鍵詞】堰面；有軌拉模；設(shè)計(jì)；技術(shù)應(yīng)用

1、出山店水庫工程概況

出山店水庫是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的以防洪為主的大型控制性工程，是歷次治淮規(guī)劃確定在淮河干流上游修建的唯一一座大（Ⅰ）型水庫，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的172項(xiàng)重大水利工程之一。出山店水庫混凝土壩段樁號(hào)3+271～3+700.57，從左岸至右岸分別為：連接壩段、溢流壩段、底孔壩段、電站壩段和右岸非溢流壩段。其中表孔壩段樁號(hào)為3+351～3+501.5，長(zhǎng)度為150.5m。溢流表孔共8孔，單孔凈寬15m。堰面曲線上游段采用兩圓弧曲線和一直線段，下游采用WES堰面冪曲線設(shè)計(jì)，冪曲線后連接斜坡，

2、有軌拉模系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

表孔堰面混凝土施工在壩0+006.403～壩0+018段采用曲率可調(diào)的有軌拉模方式。曲率可調(diào)拉模形式，它的原理是將拉模體在寬度方向上分成若干段平直結(jié)構(gòu)，平直結(jié)構(gòu)之間僅通過鋼板連結(jié)成一個(gè)整體，即模體可形成幾段折線。拉模體被牽引的過程中，模體兩端的行走輪沿預(yù)先支撐好的曲線軌道行走，約束模體產(chǎn)生撓曲變形以較短的直面來擬合曲面，從而實(shí)現(xiàn)曲率可調(diào)的目的。

拉模系統(tǒng)主要由模板系統(tǒng)、導(dǎo)軌、行走機(jī)構(gòu)及支撐構(gòu)件、抹面平臺(tái)、牽引機(jī)構(gòu)、安全制動(dòng)裝置幾大部分組成。

2.1面板設(shè)計(jì)

面板采用4mm厚鋼板，面板寬度根據(jù)桁架布置要求及設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)為1.5m，將面板在1.5m寬度方向上設(shè)計(jì)成3個(gè)平直段，平直段之間通過4mm厚的鋼板連接成一個(gè)整體。

面板在長(zhǎng)度方向上分成3塊組合澆筑15m寬堰面，每塊面板長(zhǎng)5m，相鄰模板之間采用螺栓連接。

2.2桁架設(shè)計(jì)

為適應(yīng)面板的變形，支撐面板的桁架也設(shè)計(jì)為3座獨(dú)立式桁架。桁架上下弦桿采用∠100mm×63mm×7mmm角鋼，腹桿采用∠70mm×70mm×6mm角鋼，桁架總高度經(jīng)計(jì)算采用0.8m。

桁架在長(zhǎng)度方向上分成3部分，每部分與相對(duì)應(yīng)面板長(zhǎng)度相同，各部分間用螺栓連接成一個(gè)整體，以適應(yīng)15m寬堰面。

2.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

軌道采用125mm×125mmH型鋼制作，按曲線長(zhǎng)度2.5m為一節(jié)分段，段與段之間采用螺栓連接，軌道采用Φ48×3.5mm鋼管支撐，鋼管連接螺紋為M30，螺紋長(zhǎng)度不小于40mm，面板下部采用一段M30螺桿下接支撐鋼管，上接錐形套筒，套筒再通過一段M30mm螺桿與混凝土面上的鋼筋固定，支撐螺桿間距為1m。安裝時(shí)錐形套筒頂面即為表孔溢流面結(jié)構(gòu)面，考慮到錐形套筒要重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，安裝時(shí)應(yīng)使錐形套筒略高于混凝土結(jié)構(gòu)面，以防混凝土進(jìn)入其內(nèi)部不便取出。軌道支撐方法見圖3。

為防止軌道側(cè)向變形，在滑軌上端焊接長(zhǎng)為10cm的∠50mm×50mm角鋼，間距1.2m，角鋼上垂直閘墩混凝土設(shè)調(diào)節(jié)螺絲，以調(diào)節(jié)軌道與閘墩混凝土壁面的距離。

2.4行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)

拉模體行走系統(tǒng)分行走輪及導(dǎo)向輪兩部分。行走輪共計(jì)12個(gè)，每榀桁架端頭各配1個(gè)，單側(cè)共有6個(gè)行走輪。行走輪直徑100mm，與H型鋼軌道上翼緣接觸，并在H型鋼軌道內(nèi)留有7mm的調(diào)整空間。面板受到的新澆混凝浮托力先傳遞給桁架，再由桁架傳遞給行走輪，再由行走輪傳遞到軌道上翼緣。

模體上導(dǎo)向輪共設(shè)置4個(gè)，分別設(shè)在拉模體兩端頭的前面和后面，輪子作用在軌道腹板上，當(dāng)拉模體因卷揚(yáng)機(jī)不同步或受載不均衡時(shí)會(huì)產(chǎn)生模體傾斜，發(fā)生一側(cè)擠偏軌道、一側(cè)脫軌的情況，設(shè)計(jì)導(dǎo)向輪可以限制拉模體的行走方向，以避免模體在軌道中卡死。

2.5抹面平臺(tái)設(shè)計(jì)

為了滿足抹面要求，在模體下游1m處設(shè)置一抹面平臺(tái)，平臺(tái)寬40cm。平臺(tái)主梁為8號(hào)槽鋼，其前端與模體桁架下端用銷子連接，后端用8mm鋼絲繩與模體桁架上端相連，這樣形成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)（見圖4）。考慮到混凝土結(jié)構(gòu)曲線的變化，工作平臺(tái)角度需調(diào)整，因而工作平臺(tái)設(shè)花籃螺栓，通過調(diào)節(jié)鋼絲繩前端的花籃螺栓來微調(diào)工作平臺(tái)的角度。

2.6牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為最大限度地發(fā)揮拉模效用，拉模牽引系統(tǒng)（卷揚(yáng)機(jī)）擬定兩種布置方案，方案一：將拉模牽引系統(tǒng)布置于表孔壩段上游石渣回填平臺(tái)上，牽引系統(tǒng)位置固定不變，根據(jù)表孔不同壩段堰面施工順序，采用導(dǎo)向輪調(diào)整牽引繩索位置和方向，使繩索在牽引過程中平行于堰面曲線，繩索長(zhǎng)度按照牽引系統(tǒng)距堰面施工位置最大長(zhǎng)度設(shè)置。方案二：將拉模牽引系統(tǒng)布置在表孔各壩段堰頂（高程83.0m）平臺(tái)上，通過導(dǎo)向輪調(diào)整牽引繩索位置和方向，繩索在牽引過程中平行于堰面曲線，繩索長(zhǎng)度按照牽引系統(tǒng)距堰面施工位置最大長(zhǎng)度設(shè)置。

施工時(shí)采用2臺(tái)5.0t的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備，卷揚(yáng)機(jī)安裝在專門加工制作鋼支架上，鋼支架是用[14的槽鋼焊接而成，高1.5m，安裝時(shí)與平臺(tái)上已有的前期預(yù)留插筋焊接固定；卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩（φ18mm）通過設(shè)置的導(dǎo)向裝置完成整個(gè)拉模沿表孔底板設(shè)計(jì)曲線的滑升工作。另外需根據(jù)表孔堰面設(shè)計(jì)曲線的變化在需施工范圍內(nèi)設(shè)置4～5個(gè)上述導(dǎo)向裝置，以保證卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩在提升拉模時(shí)避開觸及倉(cāng)面鋼筋及已澆筑的混凝土面

2.7安全裝置設(shè)計(jì)

安全裝置采用保險(xiǎn)繩制動(dòng)裝置，用鋼絲繩一端拴住模體，另一端做成掛鉤，鉤住鋼筋網(wǎng)，防止卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)失效導(dǎo)致拉模體下墜。

2.8有軌拉模設(shè)計(jì)荷載計(jì)算前提

2.8.1模板自重，按實(shí)際質(zhì)量計(jì)；

2.8.2操作平臺(tái)上的施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值：設(shè)計(jì)平臺(tái)鋪木板時(shí)，為2.5kN/㎡；設(shè)計(jì)平臺(tái)梁或桁架時(shí)，為2.0kN/㎡；機(jī)具、設(shè)備按實(shí)際質(zhì)量計(jì)，施工人員按1.0kN/㎡；

2.8.3鋼模板與混凝土的摩阻力，本工程采用鋼模板，取1.5kN/㎡；

2.9有軌拉模牽引力計(jì)算

2.10有軌拉模自重驗(yàn)算

為保證表孔壩段堰面施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)曲線，拉模要求自重（面板和桁架自重總和）及施工荷載的法向分力大于新澆混凝土對(duì)拉模產(chǎn)生的上浮力，即要求：

將G1=7.065KN，P=24.4KN，cosα=0.723帶入式中，求得拉模桁架自重G2=26.7KN，即拉模桁架自重2.67t，為留一定富余度，拉模桁架自重不小于3t，不需其他配重，拉模依靠自重可滿足要求。

2.11有軌拉模桁架高度計(jì)算

桁架采用角鋼結(jié)構(gòu)，桁架截面為矩形，與混凝土接觸面板采用4mm厚鋼板，桁架上下弦桿采用∠70mm×70mm×6mm角鋼，腹桿采用∠50mm×50mm×5mm角鋼。

2.12有軌拉模鋼絲繩的選取

根據(jù)《重要用途鋼絲繩》要求，牽引鋼絲繩的承載力要求為總牽引力的5倍～6倍，則鋼絲繩選取直徑24（6×37-1570），最小破斷拉力為32.2t，滿足要求。

3、出山店水庫有軌拉模技術(shù)方法

3.1施工程序

表孔壩段堰面拉模施工程序：表孔混凝土臺(tái)階雜物清除→縫面鑿毛沖洗→預(yù)埋臺(tái)階插筋校直→施工測(cè)量放樣→拉模滑軌安裝→混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋架立安裝→橫縫止水及瀝青杉板安裝→拉模牽引設(shè)備及面板、操作平臺(tái)安裝→測(cè)量放樣校核→混凝土澆筑→提升模板→人工抹面收光→混凝土表面養(yǎng)護(hù)→橫縫處理。

3.2施工準(zhǔn)備

表孔堰面施工前，將壩體預(yù)留臺(tái)階上的保溫被、碴子等雜物清除干凈，人工鑿孔，在表孔側(cè)墻底腳埋設(shè)直螺紋鋼筋。臺(tái)階混凝土面人工鑿毛、沖洗干凈并保持濕潤(rùn)，預(yù)留臺(tái)階上的預(yù)埋插筋需除銹、校直。按設(shè)計(jì)圖紙施工測(cè)量放樣后，標(biāo)出表孔堰面的設(shè)計(jì)軸線、外輪廓線及拉模裝置主要構(gòu)件的位置，然后分段進(jìn)行拉?；壈惭b、橫縫止水及模板安裝、堰面混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋架立安裝、拉模牽引設(shè)備、面板及人工抹面操作平臺(tái)的安裝。安裝完畢后的拉模，經(jīng)測(cè)量校核、總體檢查驗(yàn)收合格后，方可投入生產(chǎn)。每一模段混凝土分三個(gè)胚層澆筑，在完成第三個(gè)坯層的混凝土振搗作業(yè)后，開始進(jìn)行拉模的第一次試滑升。試滑升的速度盡量緩慢均衡，并對(duì)模板結(jié)構(gòu)和牽引設(shè)備進(jìn)行一次全面檢查。待一切正常后，即可繼續(xù)澆筑，直到混凝土表面距模板上口5～10cm左右，即轉(zhuǎn)入正?；瑒?dòng)。

3.3模板施工

表孔堰面曲線復(fù)雜，曲率變化極不規(guī)則，施工難度比較大。經(jīng)認(rèn)真分析和反復(fù)研究，在借鑒其它類似工程施工經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合表孔堰面混凝土外輪廓曲線的特點(diǎn)，將拉模設(shè)計(jì)成由4mm厚的面板和垂直水流方向互不相連的3片小桁架組成。拉模通過按堰面外型輪廓制作的曲線滑軌，利用面板自身撓度的不斷變化，使表孔堰面混凝土外型輪廓與設(shè)計(jì)曲線達(dá)到一致，且滿足光滑平順的要求，混凝土澆筑過程中對(duì)拉模的側(cè)壓力由拉模上的小桁架承擔(dān)，同時(shí)拉模傳遞給兩滑軌的集中力由固定滑軌的支承螺栓承擔(dān)。

面板背側(cè)不設(shè)順流向筋板，其橫向筋板采用互不相連、相對(duì)獨(dú)立的3片小鋼桁架的形式；桁架下弦桿與面板焊接自成一體；滑軌按曲線長(zhǎng)度2.5m一節(jié)分段，由專業(yè)廠家1：1放大樣分節(jié)制作加工成設(shè)計(jì)曲線形狀，施工時(shí)根據(jù)需要分節(jié)分段安裝，段與段之間用螺栓連接拼裝，且通過連接構(gòu)件（調(diào)節(jié)螺栓）與模板支撐構(gòu)件聯(lián)接；拉模安裝最關(guān)鍵為滑軌安裝，滑軌安裝前必須進(jìn)行測(cè)量放樣，根據(jù)放樣點(diǎn)進(jìn)行滑軌安裝，然后對(duì)滑軌進(jìn)行固定，滑軌主要對(duì)兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整固定，①豎向調(diào)整固定：滑軌是由軌道錐形套筒通過支撐桿件與臺(tái)階混凝土上的插筋固定，滑軌安裝時(shí)高程根據(jù)曲線進(jìn)行調(diào)整，滑軌高程通過錐形套筒上雙頭螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)；②水平方向調(diào)節(jié)固定：滑軌安裝時(shí)必須嚴(yán)格控制左右滑軌的距離，軌道上焊接長(zhǎng)10cm的50mm×50mm的角鋼，間距1.2m，角鋼上設(shè)置調(diào)節(jié)螺絲，以調(diào)節(jié)軌道與閘墩壁面的距離?；壈惭b完成后必須經(jīng)測(cè)量校核。卷揚(yáng)機(jī)牽引設(shè)備通過鋼絲繩及導(dǎo)向輪完成對(duì)整個(gè)拉模系統(tǒng)的滑升工作。

表孔堰面混凝土采用橫縫兩邊同倉(cāng)澆筑，橫縫止水上、下部用2cm厚瀝青杉板隔縫，隔縫板及紫銅止水片用架立筋支撐架立，確保穩(wěn)定牢靠。

3.4鋼筋及支撐桿施工

因表孔閘墩側(cè)墻混凝土在前期施工時(shí)，未設(shè)置水平插筋，故在表孔堰面混凝土施工前，先將側(cè)墻混凝土內(nèi)鉆孔植入22插筋，再與已預(yù)埋好的壩體臺(tái)階鋼筋連接，每間隔1m采用Φ48×3.5mm鋼管連接雙頭M30螺桿支撐。

3.5混凝土澆筑

表孔堰面混凝土采用布置于壩上游的2臺(tái)高架門機(jī)配3m3臥罐入倉(cāng)。由于堰面曲線曲率變化不一，最陡為1：0.9，最緩為R=18m的反弧曲率，目前拉模施工區(qū)域的表孔堰面曲線長(zhǎng)度約為14.6m，平均每0.5m曲線長(zhǎng)度的堰面混凝土方量平均為11.5m3。按0.5m（曲線長(zhǎng)度）坯層的下料厚度進(jìn)行混凝土澆筑，拉模面板長(zhǎng)度1.5m，完成整塊模板范圍內(nèi)混凝土的澆筑需按3個(gè)坯層下料，考慮拉模底部混凝土滿足提升模板的時(shí)間為3個(gè)小時(shí)，則每一坯層混凝土澆筑時(shí)間約需1個(gè)小時(shí)，即混凝土澆筑強(qiáng)度為11.5m3/h，在完成第三個(gè)坯層的混凝土澆筑時(shí)，便可進(jìn)行模板的提升工作，。

為控制模板提升的最佳時(shí)機(jī)（混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度能進(jìn)行模板的提升，且在混凝土初凝前能完成其表面的抹面收光工作），同時(shí)又要充分發(fā)揮拉模施工的連續(xù)性特點(diǎn)。在完成首倉(cāng)第三個(gè)坯層的混凝土澆筑后，適當(dāng)控制模板的滑升速度使其與混凝土澆筑速度保持一致：即混凝土澆筑完后3個(gè)小時(shí)方可連續(xù)緩慢地進(jìn)行模板的勻速滑升工作，這樣才能滿足該部位采用拉模施工混凝土脫模時(shí)間的有關(guān)要求。

為發(fā)揮混凝土拌合、運(yùn)輸、澆筑系統(tǒng)及拉模連續(xù)性施工的優(yōu)勢(shì)，在提高工效的同時(shí)降低現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)難度，施工時(shí)需用高架門機(jī)配3m3吊罐下料入倉(cāng)、人工振搗。拉模混凝土的澆筑，遵守以下規(guī)定：

3.5.1分層、平起、對(duì)稱、均勻地澆筑混凝土，各層澆筑的時(shí)間，不得超過允許間歇時(shí)間；

3.5.2振搗混凝土?xí)r，不得將振搗器觸及支承桿、預(yù)埋件、鋼筋和模板，振搗器插入下層混凝土的深度，宜為5cm左右，模板滑動(dòng)時(shí)嚴(yán)禁振搗混凝土；

3.5.3在澆筑混凝土過程中，及時(shí)把粘在模板、支承桿上的砂漿、鋼筋上的油漬和被油污的混凝土清除干凈。

3.5.4對(duì)脫模后的混凝土表面，必須及時(shí)修整。

3.5.5對(duì)脫模后的混凝土，避免陽光曝曬，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不小于28天。

4、結(jié)語

出山店水庫大壩表孔壩段采用有軌滑模施工工藝，大大減少了施工工序和施工難度，有效控制溢流堰面的外觀體型，確保了堰面體型和結(jié)構(gòu)精度，滿足了設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]《人民長(zhǎng)江》第30卷 第6期由林家驊和徐同印編寫的《江埡大壩溢流面滑模施工》；

[2]《四川水力發(fā)電》第31卷 第3期由楊曉誠(chéng)和劉建偉編寫的《淺談蘇丹麥洛維大壩溢流壩溢流面有軌滑模施工》

作者簡(jiǎn)介：祝云市，男，工程師，從事水利水電工程技術(shù)與管理工作。