(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 工程概述

阿爾塔什水利樞紐工程是新疆葉爾羌河干流山區(qū)下游河段的控制性水利樞紐，被譽為“新疆三峽”工程。水庫總庫容22.49億m3，正常蓄水位1820m，最大壩高164.8m，電站裝機容量755MW。

阿爾塔什水利樞紐工程是國家172項重大水利工程，也是新疆最大的水利工程，由于在設(shè)計、施工等方面面臨諸多技術(shù)難點，被業(yè)內(nèi)專家稱為“新疆的三峽工程”。

混凝土擠壓式邊墻斷面結(jié)構(gòu)為不對稱梯形，其主要作用是防止墊層料底部因碾壓不達(dá)標(biāo)而形成空腔，對面板產(chǎn)生不利影響。擠壓邊墻墻身高度40cm,上游坡比1∶1.7，與大壩墊層料、過渡料坡比一致，頂部寬度為10cm，底部寬度為83cm，內(nèi)側(cè)坡比為8∶1。擠壓邊墻設(shè)計混凝土強度為3～5MPa，彈性模量3000～5000MPa，滲透系數(shù)10-3～10-4cm/s，其施工斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。岸坡結(jié)合部位擠壓墻采用傳統(tǒng)人工架模成型不但施工質(zhì)量差，而且施工進(jìn)度緩慢。為了解決這一問題，我們研制了一種擠壓邊墻定型模板裝置，采用機械化施工代替人工操作，不但可保證擠壓邊墻的施工質(zhì)量和進(jìn)度，而且可以減少操作人員的投入，降低施工成本。

圖1 擠壓邊墻斷面結(jié)構(gòu) (單位：mm)

2 岸坡部位擠壓邊墻的施工現(xiàn)狀

在擠壓邊墻實際施工過程中，由于擠壓邊墻機只能單向行走，靠近岸坡部位存在3～4m無法采用擠壓邊墻機成型的邊角部位，邊角部位只能采用人工架模成型。人工按照擠壓邊墻成型尺寸進(jìn)行模板支立、固定，所用混凝土與機械擠壓混凝土配合比一致，由拌和站提供，罐車運至現(xiàn)場。壓實方式為人工用夯錘夯實，分層厚度不大于20cm。輪廓尺寸與擠壓邊墻斷面一致，使擠壓邊墻端頭與趾板連接，基本不留縫隙。該部位可適量增加速凝劑的用量，以提高其早期強度，便于成型。由于采用人工架模成型擠壓邊墻，直接導(dǎo)致了成型后的擠壓邊墻外觀質(zhì)量較差，實測干密度、外觀平整度均難以達(dá)到設(shè)計技術(shù)要求，一次驗收合格率較低，返工處理工程量大且耗時較長，不僅增加了項目部施工成本的投入，而且影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。

3 擠壓邊墻定型模板的研制及特點

在阿爾塔什大壩擠壓邊墻岸坡結(jié)合部位使用新研制開發(fā)的擠壓邊墻定型模板，根據(jù)設(shè)計圖紙要求擠壓邊墻的干密度不小于2.15t/m3，定型模板采用了兩個附著式振搗器對擠壓邊墻混凝土進(jìn)行振搗，避免了擠壓邊墻施工干密度不滿足設(shè)計要求的問題，確保了工程施工質(zhì)量。定型模板的安裝、拆除方便，可降低人工架模施工的難度及強度，提升了施工效率，加快了施工進(jìn)度。 定型模板使用壽命長 ,經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，周轉(zhuǎn)性能強,在岸坡部位的擠壓邊墻施工中具有極大的優(yōu)勢。

圖2 新研制的擠壓邊墻定型模板結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 擠壓邊墻定型模板的結(jié)構(gòu)型式

新研制的擠壓邊墻定型模板結(jié)構(gòu)示意見圖2。新型擠壓邊墻定型模板用于擠壓邊墻靠岸坡兩側(cè)混凝土施工,安裝方便、可周轉(zhuǎn)使用,解決了岸坡部位擠壓邊墻成型質(zhì)量差的問題。通過渦輪絲杠升降機和工業(yè)合頁實現(xiàn)斜向模板的自由轉(zhuǎn)動，采用3m3裝載機進(jìn)行吊裝解決擠壓邊墻成型后的脫模問題。定型模板外模上采用附著式振動器進(jìn)行振動壓實。振動器與鋼模板間增加一層緩沖鋼板，避免振動器與鋼模板直接連接，增加模板使用壽命。振動器與緩沖模板間采用高強螺栓進(jìn)行連接，避免產(chǎn)生脫落現(xiàn)象；豎向鋼板按擠壓邊墻高度制作，斜向鋼板長度按擠壓邊墻坡度及高度計算、加工。在橫向連接鋼板下部安裝工業(yè)合頁將豎向鋼板、斜向鋼板連接成可活動的整體；豎向固定鋼板上部加工為帶孔結(jié)構(gòu)，下部坡度同擠壓邊墻坡度，將豎向固定鋼板分別焊接在橫向連接鋼板、斜向鋼板上，在其上部預(yù)留孔上安裝連接插銷將渦輪絲杠升降機固定于豎向固定鋼板上；緩沖鋼板和附著式振動器間采用螺栓連接，緩沖鋼板與豎向、斜向鋼板采用焊接連接，最后對支撐鋼板與豎向鋼板間底部采用雙面焊接，加固角鋼與豎向鋼板、斜向鋼板采用焊接連接，形成可反復(fù)使用的擠壓邊墻定型模板。

3.2 擠壓邊墻定型模板的安裝與應(yīng)用

擠壓邊墻定型模板安裝前將渦輪絲杠升降機調(diào)整至收縮狀態(tài)，使斜向模板處于放松狀態(tài)。采用3m3裝載機吊裝擠壓邊墻定型模板于安裝位置就位；根據(jù)擠壓邊墻定型模板長度確定岸坡部位擠壓邊墻預(yù)留長度，以便與已施工完成的擠壓邊墻平順搭接；調(diào)整渦輪絲杠升降機至伸長狀態(tài)，檢查斜向模板坡度是否符合擠壓邊墻坡度要求。檢查完成后進(jìn)行擠壓邊墻混凝土澆筑施工；混凝土采用分層振搗密實的方法進(jìn)行施工?；炷潦┕ね瓿珊髮⒛０鍦u輪絲杠升降機調(diào)整至收縮狀態(tài)，模板與擠壓邊墻間形成間隙后，進(jìn)行定型模板的拆除吊裝。對拆下的擠壓邊墻定型模板進(jìn)行清理保養(yǎng)后,可在擠壓邊墻另一側(cè)構(gòu)件或上層擠壓邊墻上重復(fù)利用。

3.3 主要參數(shù)的確定

3.3.1 渦輪絲杠升降機設(shè)計

首先確定渦輪絲杠升降機總當(dāng)量荷載WS=Wmaxfs，WS=3.25kN，單臺當(dāng)量荷載W=WS/(Sfd)(其中S=2,fd=0.95)，W=1.71kN；根據(jù)現(xiàn)場升降機的移動范圍進(jìn)行量測，最終確定升降機絲桿的總行程為L=370mm。經(jīng)研究決定選擇SWL1型渦輪絲桿升降機，其技術(shù)參數(shù)為起升力20kN、功率0.18kW、起升速度0.7m/min。數(shù)量選擇為兩臺，連接形式如圖3所示。

圖3 渦輪絲杠升降機結(jié)構(gòu)示意圖

3.3.2 確定倉壁振搗器型號

項目部對市場電動振搗器進(jìn)行了調(diào)查，倉壁振搗器的振動力傳遞范圍為4～5m，電機功率、適合倉壁厚度、激振力等參數(shù)見表1。

表1 倉壁振搗器技術(shù)參數(shù)

根據(jù)模板設(shè)計鋼板厚度10mm進(jìn)行相應(yīng)的倉壁振搗器選型，選擇規(guī)格為ZFB-9型的倉壁振搗器，其電機功率0.75kW、激振力4kN。擠壓邊墻澆筑厚度為 0.1～0.83m，自上而下遞增，澆筑厚度較厚，為確保振動效果，在背面及斜面各配置一臺電動振搗器。最終選擇電動振搗器，規(guī)格、數(shù)量為：電動振搗器規(guī)格為ZFB-9型，電機功率0.75kW、激振力4kN，數(shù)量為兩臺。兩臺倉壁振搗器對稱安裝在倉壁的兩個側(cè)面上，安裝位置應(yīng)上下錯開50～100mm，以避免互相干擾,并綜合考慮澆筑擠壓邊墻尺寸。振搗器布設(shè)位置如圖4所示。

圖4 電動振動器設(shè)計布置

3.3.3 確定振搗時間

對選定的倉壁振搗器進(jìn)行了振動器現(xiàn)場振動試驗，對兩個振搗器在不同距離、不同振搗時間等參數(shù)下的試驗結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計，見表2。

表2 現(xiàn)場振動試驗結(jié)果統(tǒng)計

通過試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，在振動160s和180s后，擠壓邊墻干密度能達(dá)到設(shè)計不小于2.15g/cm3的要求。

為了確保擠壓邊墻的施工質(zhì)量，項目部在施工現(xiàn)場分別采用160s、180s兩種振動時間進(jìn)行了現(xiàn)場多次生產(chǎn)性試驗，并對成型后的擠壓邊墻干密度、合格率進(jìn)行統(tǒng)計分析，試驗結(jié)果統(tǒng)計見表3。

表3 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗結(jié)果統(tǒng)計

現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用160s振動時間，擠壓邊墻干密度合格率為87.5%；采用180s振動時間，擠壓邊墻干密度合格率為100%。為了確保施工完成的擠壓邊墻干密度滿足設(shè)計要求，將擠壓邊墻振動時間參數(shù)確定為180s。

4 使用效果及評價

擠壓邊墻定型模板在阿爾塔什大壩岸坡部位施工中應(yīng)用已一年多，實踐證明，采用定型模板后，岸坡部位擠壓邊墻表面平整度、干密度均滿足設(shè)計技術(shù)要求，邊角部位無掉角、脫塊現(xiàn)象，大幅度提升了岸坡部位擠壓邊墻一次驗收合格率，降低了擠壓邊墻二次處理、用工人數(shù)及原材料損失費用。阿爾塔什大壩工程在岸坡部位擠壓邊墻施工中采用定型模板后，不僅降低了施工成本，而且為2017年百年度汛目標(biāo)提前5天實現(xiàn)、年度壩體填筑量超1200萬m3、月平均填筑強度超130萬m3奠定了良好的基礎(chǔ)。由于其在混凝土面板堆石壩擠壓邊墻施工過程中具有的優(yōu)點及廣泛適用性，可在今后類似工程施工中推廣使用。