混凝土面板滑模施工技術的改進應用

夏元清

(新疆綠翔建筑安裝工程有限責任公司,新疆 額敏 834601)

水利水電工程建設中，混凝土面板堆石壩因其良好的適應性、經濟性、安全性得到廣泛運用。混凝土面板堆石壩的上游迎水面防滲面板，有剛性整體式和分離式混凝土面板，也有柔性的瀝青混凝土面板。混凝土面板澆筑采用滑模施工是常使用的一項技術，滑模施工時混凝土可連續澆筑，可以最大限度地減少施工縫，使混凝土面板的整體性更好，在施工作業當中，合理運用滑模技術，能顯著提高工效，加快進度、保證質量，節約周轉材料。

1 工程概況

哈密市安拉溝水庫工程為混凝土面板砂礫石壩，分為主、副壩，主壩長287.0 m，壩頂寬度為5.0 m，壩高50.5 m，壩坡1∶1.6。采用整體式鋼筋混凝土面板，板寬12.0 m、厚0.4 m、最大斜長88.0 m，主壩面板共25塊，首尾各一塊為三角形。副壩長397.0 m、壩高22.7 m，采用分離式無筋混凝土面板，板厚0.3 m，面板分塊尺寸為6.0 m×4.0 m。主、副壩混凝土面板澆筑均采用滑模施工技術。

2 模板設計制作

混凝土面板滑模施工技術有2種方法：有軌和無軌滑模[1-3]。無軌滑模拆裝簡便，施工速度快，而且減少了壩面施工干擾。但傳統的無軌滑模側模是鋼木定型模板，滑模是角鋼桁架結構形式[4-6]，與混凝土接觸面板采用5 mm厚鋼板，分節加工后現場二次組合拼裝的方法，但模板經現場周轉使用后易變形導致破損，對后期的面板混凝土澆筑造成質量問題。為此在安拉溝水庫混凝土面板施工時對傳統滑模技術進行了改進。

2.1 側模的設計制作

將鋼木結構形式[7]的側模改為全鋼結構的定型尺寸，現場組裝，根據設計混凝土面板厚度400 mm，選用槽鋼[40，按3.0 m模數切割下料；每塊側模的槽鋼無腿面作為混凝土接觸面，槽口面為支撐固定面；距端部槽口內0.5 m處各焊接一個活動的固定支架，見圖1。

圖1 滑模斷面示意圖 單位：mm

側模在安裝時將支架以槽鋼內的鋼管為轉軸與槽鋼形成90°左右，用Φ16的鋼釬[8]插入支架中的鋼管法向打進壩體內，形成側模安裝與支架加固一次性就位。活動支架不使用時收入槽鋼口內，不占用空間使用方便。每塊側模端部用8 mm厚鋼板焊接封堵，并在其上鉆2個?20 mm的孔配M20螺栓用以側模縱向之間的連接固定，側模隨每塊面板的長度安裝加固完成。在側模的滑行面槽鋼腿上鉆2個?20 mm的孔，間距1 m，作為鋼釬插銷孔眼可在滑模運行過程中停靠的保險裝置之一。對面板之間的伸縮縫上口設置有彈性聚氨酯填縫預留梯形槽，在側模槽鋼與混凝土接觸面上部用角鋼或扁鋼焊接固定成直角梯形斷面。混凝土澆筑脫模后直接形成半個嵌縫槽口。補倉時用膠合板做成嵌縫口形狀倒梯形放入，形成完整的伸縮縫口。

2.2 滑模的設計制作

滑模的寬度和長度以及結構形式根據大壩面板的寬度、壩面坡度以及混凝土的凝結速度等進行確定。滑模由底部鋼面板、上部型鋼桁架及操作平臺、抹面平臺3部分組成。采用16 mm厚鋼板為滑模底部面板，尺寸[9]長13.5 m、寬1.5 m；用型鋼焊接成一體不分節，形成整體式滑模。首先在16 mm厚鋼板上焊接設置3道縱肋同滑模面板長，材質為[30槽鋼，按滑模面寬上中下分別將槽鋼一側腿焊在鋼板上(分段間隔非滿焊)；其次在滑模縱斷面上設置9道人字屋架結構，兩頭距滑模各端部750 mm，中間按1 500 mm間距均分，見圖2。

在中間兩跨人字坡的兩面分別設置焊接2個斜向支撐，類似于平面投影的剪刀撐。滑模上口距端部2 m處各焊一個Φ25的牽引吊環；再向內各2.8 m另外再焊2個吊運及保險吊環。滑模剖面各部位尺寸按壩坡1∶1.6設計；安裝在側模上后鋪上木板即可形成一個750 mm寬的具有鋪料、振搗操作平臺，在其上安裝欄桿、密目網作為安全防護設施。滑模尾部焊接9個插銷式的連接口，形成易裝拆的一、二級修整收面平臺。

圖2 滑模剖面示意圖 單位：mm

2.3 滑模的自重、配重及牽引力計算

滑模重量應大于等于澆筑混凝土時對滑模產生的上浮力[10-11]，即要求：

(G1+G2)cosφ≥P

(1)

式中:G1、G2分別為滑模的自重、配重，kN；φ為滑動模板面板與水平面的夾角；P為新澆混凝土對模板的上浮力，kN。

混凝土上浮力P的計算依據公式(2)：

P=PnLBsinφ

(2)

式中:Pn為模板受浮面水平投影面積每平方米承受的上浮力，kN/m2；L為滑模長度，m；B為滑模寬度，m。

經計算，混凝土上浮力P為50 kN。滑模自重G1為43 kN，配重G2為17 kN，施工荷載12 kN，因此，滑模重量取值72 kN。

滑模牽引力計算依據公式(3)[12]:

T=K(τA+Gsinφ+f1|Gcosφ-P|+f2Gcosφ)

(3)

式中:T為滑動模板牽引力，kN；K為牽引力安全系數；τ為單位面積模板與混凝土的摩阻力設計值，kN/m2；A為模板與混凝土的接觸面積，m2；G為模板系統自重(包括配重和施工荷載)設計值，kN；φ為模板面板與水平面的夾角；f1為鋼模板與混凝土的磨擦系數；f2為滑塊與軌道的磨擦系數。經計算，滑模牽引力為160 kN。

因經驗系數取值不同，新澆混凝土對模板的上浮力計算結果出入較大，而滑模重量可通過加配重來調整，故用公式計算出的重量作為參考值，加配重時以混凝土振搗不“浮模”為原則，現場增減。配重采用編織袋裝填砂礫石料，每袋重約40 kg。配重加在側模與牽引鋼絲繩之間的上方。滑模上設防滑安全保護裝置，在滑模中部的2個吊環上各增設手動葫蘆1臺，掛在面板鋼筋網上，用鋼絲繩拉緊，隨模板滑升而收短，使其始終處于受力狀態，以確保施工安全。

滑模采用2臺100 kN的卷揚機牽引，卷揚機與底座用螺栓連接成一體，底座垂直于卷筒方向兩側各安裝2個Φ20吊環作為吊運及設置地錨用。跳倉澆筑的面板兩側安裝側模，補倉利用已澆筑的面板來支撐，側模就位前安裝好無紡布、銅止水，按設計要求調整固定好并在壩坡頂延伸一段長度，便于收尾時移走滑模。

滑模與卷揚機鋼絲繩連接溜放至倉面起始點就位，經檢查滑模與側模安全無誤后及時加配重，試滑2～3次，調整卷筒上鋼絲繩與壩坡面之間的角度一致。壩頂卷揚機處設專人控制設備運行；滑模滑升前，清除其前沿超澆混凝土以減少滑升阻力。滑模連續滑升[13-14]，每次行程25～30 cm，間隔時間不超過30 min，最大滑升速度不超過2 m/h。滑升時兩端提升要平穩、勻速、同步；每倉面板澆筑完成，滑模吊出倉外后進行檢查，發現有變形或脫焊情況時，及時調整加固補強并將其混凝土及雜物清理干凈，避免因模板影響混凝土澆筑質量，以保證出倉混凝土表面的平整度。

4 面板施工質量

澆筑完成的面板混凝土從外觀看，抹面均勻，表面平整，無高低起伏、無局部鼓脹現象。接縫側各1.0 m內的混凝土表面，檢查平整度均在5 mm內。根據混凝土試件試驗結果表明：齡期28 d抗壓強度平均值34.8 MPa，強度保證率97%，離差系數0.10。面板混凝土完成初期未出現寬度大于0.2 mm的裂縫，有水平向短淺表面裂縫11條，及一些不規則的裂縫；跨越一個冬季后的面板出現寬度大于0.2 mm的裂縫有25條。對裂縫進行化灌水溶性聚氨酯材料處理及表面進行聚氨酯防水粘結涂料涂刷封閉。水庫蓄水運行3 a，運行情況良好。

5 改進后的滑模特點

與有軌滑模相比，無軌滑模重量輕、造價低，使用設備較少，一套滑模僅需要2臺卷揚機牽引；無軌滑模減少了軌道架設，澆筑面板的效率是有軌滑模的3倍[15]，行走無側向約束，對不同坡角的岸坡段混凝土板塊，可轉向上升澆筑。與傳統無軌滑模相比，側模為全鋼結構，與支架加固一體化易于安裝保管，固定牢靠不存在配件損耗丟失，滑模在其上滑時不會產生彎曲變形移位，留設伸縮縫口直接成型，板間縫順直寬深一致，觀感質量好。

改進后的滑模施工方法，滑模整體運輸安裝，無現場二次組裝校正，減輕了人工勞動強度。滑模面板剛度大，施工經久耐用，多次周轉不破損不變形。隨著滑模的滑升，當已澆筑混凝土達到一定強度即將該處側模拆除，移至待澆面板處立模，周轉使用率高，不占用澆筑時間，加快面板施工速度。主壩制作使用的2套滑模，在主面板完成80%后，將其中一套一分為二作為副壩面板滑模，充分利用無需單獨制作，降低成本提高效益。

6 結 語

通過滑模施工技術的改進，與常規施工方法相比，側模安裝順直牢固可靠，沒有因接頭而造成滑模浮起。減少了滑模的現場拼裝，使其整體剛度變形減小，節省支模所需的工料和損耗、能較方便的吊運安裝可重復使用，加快施工進度。面板澆筑厚度能保持一致，面板平整度較好無高低起伏現象，連續施工最大限度的減少面板混凝土初期裂縫的形成，確保面板混凝土工程施工質量。