馬江飛，楊金華，王 黎

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

0 引 言

滑模施工是連續(xù)分層澆筑混凝土，澆筑成型后利用提升設(shè)備提升模板，直至滑升到需要高度的一種施工方法?；Ｊ┕ぞ哂心０迕娣e較大、重復(fù)使用性強、機械化程度高、連續(xù)性作業(yè)好、澆筑速度快、澆筑的混凝土表觀質(zhì)量較好等特點[1]，因此在混凝土面板中的使用較多。江埡大壩溢流面[2]、武威市西營灌區(qū)渠道護坡[3]、寶興水電站調(diào)壓室系統(tǒng)工程[4]、紫坪鋪大壩面板澆筑[5]、新藏水電站調(diào)壓室井筒[6]等均采用滑模施工。甘州區(qū)黑河河道治理工程壩面混凝土澆筑全部采用滑模施工，為工程節(jié)約直接成本5%以上[7]。拉西瓦水電站進水口以上邊坡均采用滑模施工工藝，混凝土平均滑升速度2 m/d，只需常規(guī)混凝土澆筑工期的1/5，大大節(jié)省了施工工期[8]。卷揚式滑模有施工布置復(fù)雜、牽引力小、容繩量有限等缺點，在作業(yè)空間狹小的斜井等部位沒有得到推廣應(yīng)用[9]。以往工程中滑模設(shè)計支墩采用的是錨桿+混凝土的方式進行，且大多均未進行詳細的受力分析，有一定的過載隱患需要對此進行部分優(yōu)化。

拉洛水利樞紐大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩頂高程4 305 m，屬于典型的高海拔地區(qū)。最大壩高61.50 m，壩長425.59 m，壩頂寬7 m；上游護坡結(jié)構(gòu)由下至上為20 cm厚墊層(防凍、適應(yīng)變形)、10 cm厚M10水泥砂漿(固化坡面，防止?jié)仓r墊層下滑)、20 cm厚C25F200現(xiàn)澆混凝土面板，Φ80 mm PVC排水管伸入墊層10 cm，4 290 m以上設(shè)Φ8 mm@100 mm×100 mm防裂鋼筋網(wǎng)。上游護坡馬道高程為4 290 m，坡比為1∶2，4 290.00～4 296.06 m為一期面板，4 296.06 m以上為階梯式踏步。施工中一期面板工期緊、高原環(huán)境及雨季施工對施工質(zhì)量及施工速度影響大。采用常規(guī)的組合鋼模板施工面臨模板頻繁拆卸導(dǎo)致模板損耗大，施工縫處理及平整度難以控制，坡面施工輔助材料運送工程量大等困難。該工程面板施工的作業(yè)面相對較廣，不受作業(yè)空間限制，能夠充分發(fā)揮滑模施工的整體性，結(jié)合施工實際條件及滑模優(yōu)點，最終確定上游面板混凝土采用滑模施工。本文通過對該工程滑模施工設(shè)計、配重、施工方式及過程中的難點和控制措施等進行全方面分析總結(jié)，得出滑模施工設(shè)計、受力分析及質(zhì)量控制思路。

1 施工方法難點分析及改良措施

(1) 施工區(qū)高寒缺氧、氣候多變、冷凍期長、風(fēng)沙肆虐、紫外線輻射強，導(dǎo)致人員、機械降效比較嚴重，施工期恰逢8～9月雨季。常規(guī)定型或組裝模板安裝周期長，整體施工速度不能滿足下閘蓄水目標。卷揚式牽引滑模施工具備模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安裝過程簡單、混凝土面較美觀等特點，因此施工時優(yōu)先選用此方式。

(2) 滑模施工牽引系統(tǒng)一般采用地錨、巖石錨固點和鎖定裝置固定，錨固力一般不小于總牽引力的3倍。本工程錨固裝置需置于壩面，隨施工進程逐步上升，處于變化狀態(tài)，常規(guī)的地錨不適用于本工程。經(jīng)過多次試驗，選用了借助支墩為主、抓地錨為輔，依靠自重抵消滑模下傾趨勢的思路進行支墩設(shè)計及安裝。

(3) 牽引力合力的方向應(yīng)與滑升阻力的合力方向相重合才能保證提供的阻力受力最優(yōu)化。因此，選擇通過改良混凝土支墩與牽引索接觸點結(jié)構(gòu)的方式進行了優(yōu)化，以進行受力點調(diào)整。

1.1 滑模設(shè)計

采用無軌滑模施工面板，首先進行了滑模設(shè)計，選用模板面配合框架支撐結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要由滑模主體、作業(yè)平臺(兼具配重放置作用)、抹面平臺組成。

1.1.1 配重計算

根據(jù)程聚臣、李軍的試驗，只要模板鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計重量大于浮托力，滑模就不會浮起[10]。由于模板結(jié)構(gòu)過寬后容易導(dǎo)致自重、側(cè)壓力過大的情況，因此需要合理調(diào)整條帶寬度。根據(jù)現(xiàn)場情況，施工條帶按照5 m進行劃分，模板為厚5 mm鋼模板，其結(jié)構(gòu)單重為39.25 kg/m2，長6.0 m，寬1.1 m，模板面積A=6.0×1.1=6.6 m2，抹面平臺自重為0.24 kN，模板自重G=2.59+0.24=2.83 kN。

應(yīng)用二力平衡原理，模板結(jié)構(gòu)配重需要將其與浮托力進行平衡計算，見式(1)和圖1。

圖1 配重系統(tǒng)受力分析示意Fig.1 Stress analysis diagram of counterweight system

Q=A×Pcosθ

(1)

式中：Q為配重與模板總量，kN；A為模板與混凝土接觸面積，m2；P為混凝土上托力，kN；θ為模板的傾角，(°)。

根據(jù)規(guī)范進行分析計算，當模板傾角小于45°時，新澆筑混凝土對模板的上托力取3～5 kN/m2，混凝土厚20 cm，取4 kN/m2；混凝土長5 m，寬1 m；模板傾角為27 °。經(jīng)計算Q=17.82 kN，配重≥Q-G=17.82-2.83=14.99 kN，因此，實際施工時采用23 kN(平衡狀態(tài)下1.5倍)，即配重2.3 t。

1.1.2 牽引力計算

根據(jù)SL 32-92《水工建筑物滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》要求，模板牽引力按式(2)計算：

R=[FA+Dsinθ+K1(Dcosθ-P)+mDcosθ]K2

(2)

式中：R為模板牽引力，kN；F為模板與混凝土黏結(jié)力，kN/m2；A為模板與混凝土接觸面積，m2；P為混凝土上托力，kN；D為模板系統(tǒng)自重(包括配重及施工荷載)，kN；θ為模板的傾角，(°)；K1為模板與混凝土間摩擦系數(shù)；m為滾輪或滑塊與軌道間摩擦系數(shù)；K2為牽引力安全系數(shù)，取1.5～2.0。

新澆混凝土與鋼模板黏結(jié)力F取0.5 kN/m2，混凝土與鋼模板摩擦系數(shù)K1取0.4?；瑝K與軌道間摩擦系數(shù)m取0.2；施工人員自重取2 kN，則D=2+Q+G=2+23+2.83=27.83 kN；出于安全冗余考慮，K2取1.7，計算過程見式(3)。

R=[0.5×5×1+27.83×sin27°+0.4×

(27.83×cos27°-4×5)+0.2×27.83×

cos27°]×1.7=37.42 kN

(3)

考慮安全儲備(15%)及高原降效影響(15%)，則牽引力需達到R=37.42×(1+15%+15%)=48.65 kN。使用1個5 t卷揚機能提供5000×9.8=49 kN的拉力，能夠滿足1倉滑模施工要求；鋼繩設(shè)置于滑模兩端，保證平齊上升。

1.1.3 抗滑墩計算

目前，常用的支撐設(shè)置為長錨筋+支撐件的方式，主要依靠錨筋與基礎(chǔ)的摩擦抗拔力來保持穩(wěn)定。這種方式不適用于工作面一直在變化的壩體，因此借鑒鋼釘冰爪鞋套的原理，采用預(yù)埋外露Φ25抓地筋5 cm以增加支墩下滑抵抗力。由于壩體處于填筑上升階段，壩后錨固存在嚴重的交叉施工，不具備進行錨樁施工的條件，因此，采用混凝土墩作為卷揚基礎(chǔ)。抗滑系統(tǒng)受力分析見圖2。

圖2 抗滑系統(tǒng)受力分析示意Fig.2 Stress analysis diagram of anti sliding system

根據(jù)二力平衡原理，要保證模板系統(tǒng)安全，必須滿足以下條件：

f阻=μ(G混+Rsinθ)≥Rcosθ

(4)

式中：f阻為卷揚基礎(chǔ)與地面阻力，kN；μ為混凝土與壩殼料摩阻系數(shù)；G混為混凝土重力，kN。

摩阻系數(shù)μ取0.7，經(jīng)計算G混=30.64 kN，混凝土容重為24 kN/m3，卷揚基礎(chǔ)混凝土體積B=30.64/24=1.28 m3。所以，卷揚基礎(chǔ)尺寸選擇高×寬×長為1.2 m×1.8 m×1.8 m的混凝土支墩(平衡狀態(tài)下3倍)，支墩下設(shè)防滑筋，混凝土下部設(shè)置Φ25@500 mm錨筋，出露5 cm伸入壩殼料。

1.2 施工參數(shù)

根據(jù)計算及分析，滑模施工參數(shù)為：模板用5 mm厚鋼板，配重2.3 t，滑模及抹面平臺自重0.283 t，滑?；凶畲罄?9 kN，卷揚基礎(chǔ)混凝土支墩尺寸1.2 m×1.8 m×1.8 m。支墩澆筑時將底面鑿毛1～2 cm凹坑以增大混凝土與地面摩擦力并增加防滑鋼筋。側(cè)模采用槽鋼作為模板，主要作為滑模支撐，側(cè)模板使用錨筋進行固定，側(cè)模也兼做滑?；壍馈啥瞬捎娩摻钸M行錨固，使用工字鋼輔助模板進行制作，內(nèi)側(cè)保證平整順直，避免出現(xiàn)影響混凝土結(jié)構(gòu)的凸起；放置前涂刷脫模劑。外側(cè)設(shè)吊環(huán)，保證方便起吊且不影響結(jié)構(gòu)。面板施工程序為：砂漿坡面修整、做垂直縫砂漿條帶、面板鋼筋綁扎、垂直縫止水銅片加工及安裝、立側(cè)模板、滑模就位及溜槽布置、混凝土澆筑及養(yǎng)護。

2 施工過程重難點

2.1 坡面處理

滑模施工時由于模板滑升的要求，坡面平整度要求較高，根據(jù)多次嘗試，最終采用如下方案：坡面測量放線時按照每5 m放坡線，用挖機進行修坡以保證坡面平整度，修坡的同時灑水車均勻在坡面灑水，挖掘機輔助人工將坡面夯實。于4 290 m馬道大壩填筑時預(yù)留5 m寬位置，保證4 290～4 279 m混凝土護坡施工車輛通行支墩的安置及材料轉(zhuǎn)運，待4 290 m以下混凝土護坡澆筑完成后，將4 290 m馬道剩余部分分層回填修整至2 m寬。

2.2 模板安裝

模板安裝是坡面混凝土施工中極其重要的一環(huán)，模板結(jié)構(gòu)決定了坡面混凝土完成后結(jié)構(gòu)邊線是否能夠滿足要求。采用以下方式進行模板控制：立模自下往上進行，側(cè)模板安裝前保證砂漿墊層平整度及強度。測量放線后使用廣告色兌水進行模板邊線標記，按照邊線進行兩側(cè)錨筋安裝。待錨筋安裝完成一側(cè)后進行側(cè)模兼軌道的安裝，最后完成剩余錨筋安裝及固定，這種在墊層上打插筋夾持固定模板的方式簡便有效。側(cè)模上口與澆筑面齊平，對于較長斜坡部分使用側(cè)邊拋撐進行固定，避免施工過程中出現(xiàn)脹?，F(xiàn)象。底部不規(guī)則處使用木模板補齊，并用木板補縫。模板上設(shè)置測量控制點控制立模，立模完成后進行校模。

2.3 混凝土澆筑

采用跳倉澆筑法，在澆筑完第一倉混凝土后，中間隔一倉立模，跳躍進行混凝土澆筑，待兩側(cè)混凝土達到設(shè)計強度的80%以上再澆筑中間倉。這時不再架設(shè)側(cè)模，直接用先澆筑的跳倉混凝土塊表面安裝厚3 mm扁鐵支撐滑動模板，扁鐵抹黃油以利滑動。

混凝土澆筑前檢查坍落度并控制在40～60 mm，這樣能保證來料入倉連續(xù)澆筑，又使得脫模后的混凝土不高、不流淌、無鼓包?；炷寥雮}采用溜槽方式，每個倉面設(shè)置2條U型拼接溜槽。澆筑前使用適量的水濕潤通道并保證水不流入倉內(nèi)，隨后使用少量砂漿濕潤倉面。如果溜槽出料口離滑模距離較遠，下料范圍較大，由于滑模速度是一定的，上部的混凝土得不到及時的覆蓋，容易初凝而產(chǎn)生質(zhì)量問題，在氣溫較高的晴天更為顯著。卸料時確保四周均勻下料，以減少不均勻的側(cè)壓力對滑模造成變形，最好每天或每澆筑5 m進行一次糾偏，并采用漸變過渡的糾偏方式[11]。據(jù)此，施工過程中采用2處同時下料，設(shè)專人在倉面左右移動溜槽，使混凝土拌和物沿面板寬度范圍內(nèi)均勻地將料散布至滑模前沿，以減少人工平倉工作量并保證下料均勻、質(zhì)量可控，滑模系統(tǒng)見圖3。

圖3 滑模施工系統(tǒng)Fig.3 Slip form construction system

根據(jù)李炳松等的研究，在氣溫達28 ℃左右的情況下，混凝土強度增長迅速，在2 h內(nèi)達到0.2 MPa，滿足不了混凝土的出模強度要求，不利于滑模施工[12]。因此，施工時注意氣溫對澆筑的影響，必要時采取一定降溫措施。本工程夏季澆筑混凝土?xí)r采用脫模后以塑料薄膜覆蓋并灑水覆蓋保濕，3 h后覆蓋無紡布澆水降溫的方式進行降溫處理，冬季增加保溫棉被覆蓋以保證混凝土表面溫度，防止溫度裂縫的產(chǎn)生。具體的下料范圍及降溫措施根據(jù)氣象條件靈活調(diào)整。層間振搗過程中保持振搗棒插入下層5 cm，間距不大于30 cm，振搗時間保持15～20 s。澆筑時嚴格控制澆筑厚度，以免造成模板漂浮?；瑒幽０寤?，先清除前沿超澆混凝土，出于安全及質(zhì)量考慮，不得在模板前沿遠距離堆積大量混凝土。應(yīng)保證澆筑的連續(xù)性，因故中止?jié)仓r間超過混凝土初凝時間時，按施工縫處理[13]。施工停滯時每20 min滑動10 cm，防止模板與混凝土黏結(jié)。

2.4 收面及養(yǎng)護

在滑模下2 m設(shè)置一道拉模，隨著滑?；斯ふ驹谀０迳线M行混凝土收面，保證混凝土表面平整、光滑。收面時先用2 m靠尺找平，然后用抹子進行第一遍搓平，搓平后隨即用鐵抹子壓光，混凝土終凝前用磨光機二次收面，減少表面干縮裂縫。

出模后的混凝土及時進行養(yǎng)護。混凝土表面抹面、壓光后用塑料薄膜覆蓋，使混凝土表面保溫、保濕。混凝土終凝后，移去塑料薄膜，最后采用無紡布覆蓋并養(yǎng)護。灑水養(yǎng)護采用在面板頂部安裝長水管，并沿水管長度方向以梅花形布置透水孔，水從孔中噴出到面板上，并從上往下流遍整塊面板，進行常流水養(yǎng)護。養(yǎng)護由專人負責(zé)檢查灑水情況，對于水流不到的位置，及時進行補灑水。

3 特殊情況施工

3.1 高原降效應(yīng)對措施

針對高原降效的影響，采用了以下幾種措施：① 多應(yīng)用有高原施工經(jīng)驗的人員；② 施工前進行施工預(yù)演，采用BIM技術(shù)輔助進行施工組織交底，保證施工方案的交底效果；③ 重視施工設(shè)備選型，盡量采用機械化作業(yè)，減少人員的勞動強度；④ 采用冗余資源配置理念，以冗余系數(shù)指導(dǎo)人員、設(shè)備等配置，使資源配置達到最佳；⑤ 醫(yī)務(wù)室常備預(yù)防高原反應(yīng)的藥物。

3.2 雨季施工

針對雨季施工可能帶來的影響，主要增加了以下措施：① 及時收集雨情信息，隨時準備好防雨帆布；② 在溜槽上部增加遮蓋，在天氣較熱或下雨時保護溜槽內(nèi)混凝土；③ 施工區(qū)域上部在壩殼料內(nèi)設(shè)置截水溝，避免雨水灌入倉內(nèi)沖刷已澆筑完成的混凝土；④ 收面完成后及時覆蓋薄膜，養(yǎng)護的同時避免急雨對混凝土面的直接沖刷；⑤ 施工現(xiàn)場準備足夠的保溫及防雨材料，如帆布、海綿；⑥ 增加砂石骨料含水率檢測頻率，及時調(diào)整施工配合比。

3.3 施工效果分析

澆筑完成后如果脫模時間過長，混凝土表面干裂會導(dǎo)致“龜紋”現(xiàn)象。所以，對于脫模早的混凝土，收面時進行了多次找平、多次收面；對于脫模晚的混凝土，在表面灑適量稀水泥漿收面。施工過程檢查滑模偏移情況，當操作平臺的累積偏移量超過5 cm并不能調(diào)平時，停止滑升并及時處理。施工過程隨時進行質(zhì)量檢查，采用卷尺、靠尺等檢查混凝土面平整度。通過上述各項控制措施的實施，拉洛水利樞紐大壩上游迎水面混凝土一期面板于2019年8月14日至9月23日完成，歷時39 d，共澆筑2 500 m3混凝土，平均64 m3/d，施工質(zhì)量及進度均滿足工程要求。

4 結(jié) 語

通過合理的施工組織及技術(shù)指導(dǎo)，在4 300 m的高原降效加之雨季影響下依舊保證了施工質(zhì)量并提前完成一期混凝土面板的施工，為拉洛水利樞紐工程下閘蓄水目標的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過上游面板施工質(zhì)量檢測并對經(jīng)驗進行總結(jié)，進一步驗證了滑模施工方式在高海拔地區(qū)能有效減少施工降效、雨季施工等帶來的質(zhì)量及進度影響。這一成功范例取得了良好的高海拔地區(qū)雨季滑模施工經(jīng)驗，對類似工程有較強的借鑒意義。