可變半徑弧形面板混凝土滑模施工技術分析

劉 斌 劉 偉 王帥兵

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024）

0 引言

抽水蓄能電站具有設備壽命長、儲能規模大、轉換效率高、技術成熟、清潔環保等特點，更適宜大規模開發，有效助力“碳達峰”“碳中和”目標的實現[1]。抽水蓄能電站堆石壩面板對混凝土結構的抗裂能力、抗擠壓性能等都有較高的要求，采用滑模施工可以有效保證施工連續進行，由于不需要進行施工縫的設置，面板結構的完整性以及平滑性可提供可靠的保證，且具有施工工期短、成本低以及效率比較高等優勢，在建筑工程領域應用非常廣泛[2-4]?，F階段，滑模施工多為直面或規則弧形混凝土面板施工，但對于曲率及圓弧均隨著高度變化的可變半徑弧形面板應用較少，原因是這種情況的施工難度較大。

在依托阜康抽水蓄能電站項目中，研制適用于曲率及圓弧漸變弧形面板混凝土滑模施工技術，實現曲率及圓弧漸變弧形面板高效、便捷化施工，提高施工效率，縮短工期，節約模板制作成本。本文就該施工技術進行分析。

1 工程概況

阜康抽水蓄能電站上水庫擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩頂高程2275.0m，最大壩高133m，壩頂長442m，壩頂寬10m，上游壩坡1∶1.4，壩后設任意料壓坡區，設寬10m的“之”字形馬道。上水庫面板共計120塊，曲線段共44倉，上下庫為封閉庫盆，庫盆防滲結構常為直曲相交的混凝土面板，弧形面板占比約35%～40%?；⌒蚊姘骞灿?0種不同曲率及圓弧，同時存在凹面和凸面弧形面板。

2 施工原理

通過建立抽水蓄能電站庫盆三維實體模型，明確弧形面板體型結構，計算各區段內的弧長及弦高，通過測量放線在面板上設置面板體型樣架鋼筋，通過模板兩側斜向支撐調節絲桿和中間段豎向調節絲桿進行模板弧長、弦高的調整，滑升過程中不斷調節模板弧長、弦高，實現凹型曲面弧和凸型曲面弧切換，從而完成面板弧長與曲率隨高度變化的弧形面板混凝土滑模施工。

3 施工工藝

弧形面板混凝土滑膜施工工藝流程包括：可調節弧形面板滑模制作→基層清理及修整→止水砂漿鋪設→乳化瀝青噴涂→測量放樣，布設輔助樣架鋼筋→鋼筋與止水安裝→模板布置安裝→調節弦高、弧長→混凝土澆筑→拆模及養護。

3.1 可調節弧形面板滑模制作

可調節弧形面板滑模由柔性面板、背部支撐架和調節系統組成。柔性面板采用約5mm厚的鋼板，寬度、長度可根據具體需要設計，面板的兩端分別設置絞接段，面板背部兩側的主楞采用工字鋼支撐，在餃接段面板與主面板絞接處背部設置有豎向槽鋼支撐，豎向槽鋼頂部與工字鋼端頭絞接有斜拉螺桿，豎向槽鋼另一側與工字鋼之間焊接有斜向鋼支撐，面板中部工字鋼通過均勻間隔的豎向調節絲桿與面板連接，豎向調節絲桿處均設置有槽鋼調節“井”字架，調節“井”架處設置標尺。斜向絲桿和豎向絲桿共同調節實現不同曲率和內（凹型曲面）外（凸型曲面）弧切換之間的轉換，模板上設置拉結腳架（吊點），實現模板的移動。圖1為外?。ㄍ剐停┣婺０迨疽鈭D，圖2為內弧（凹型）曲面模板示意圖。

圖2 內弧（凹型）曲面模板示意圖

3.2 基層清理及修整

采用全站儀對整個坡面進行檢查，對于坡面起伏差超出基準線±5cm的部位用紅油漆標示。對超出部分采用擠壓邊墻鑿槽機鑿除，低于基準線部分用M15砂漿修補，局部空洞、脫落部位進行鑿除后，人工分層回填墊層料，分層厚度控制在20cm以內，用M15砂漿抹面施工。

3.3 止水砂漿鋪設

為減少擠壓墻對面板的約束，在面板垂直縫對應的擠壓邊墻表面部位開鑿通縫，沿面板垂直縫位置將擠壓邊墻鑿開10cm 寬的槽，用小墊層小區料回填夯實后用M15砂漿抹平，砂漿入倉采用直徑20cm的半圓形PE管道作為溜槽，每3m為一段，自下而上采用鐵絲連接固定。采用2m靠尺檢查表面平整度是否在±5mm內。

3.4 乳化瀝青噴涂

面板基礎面驗收合格后，擠壓邊墻表面噴涂乳化瀝青，噴涂按照由上至下兩油一砂進行。瀝青用量1.8～1.9kg/m2，手持噴槍壓力約1.2MPa，瀝青均勻噴涂在擠壓邊墻表面，以臨界流淌為準。采用臺車在其后人工均勻拋灑砂子，砂子用量為0.002～0.003m3/m2，完成后再噴射第二遍乳化瀝青。乳化瀝青施工完成后應進行表面檢查和破壞性試驗，要求表面檢查不出現龜裂和脫落現象，用力踩踏瀝青涂層不破壞。

3.5 測量放樣，布設輔助樣架鋼筋

通過三維模型與實體水庫對比，確定面板型式結構，計算出各區段內的弧度和弦高。根據各區段內弧度和弦高的變化，測量放樣確定弦高變化點位，根據弦高在放樣點位處插入相應高度豎向鋼筋，基于豎向高筋高度在順坡向沿線均勻間隔設置三角形樣架鋼筋，最后在樣架鋼筋上架設順坡面水平桿，以此避免由于弦高變化致使面板厚度不一致，同時減少弧形滑模在上移過程測量放樣次數。

3.6 鋼筋及止水安裝

（1）鋼筋連接方式采用綁扎搭接或焊接，接頭布設應符合規范要求。鋼筋安裝前經測量放線控制高程和安裝位置。面板布置雙層鋼筋，同時在周邊縫、垂直縫處設U 型鋼筋。鋼筋安裝前，按照1.8m×2.2m 網格布置插筋，插筋采用Φ22 螺紋鋼，打入墊層料20cm。為保證保護層的厚度，鋼筋和模板之間設置強度不低于設計強度的預埋混凝土墊塊，并與鋼筋扎緊。在混凝土澆筑過程中需經常檢查鋼筋，對安裝后的鋼筋進行加固，防止鋼筋移位和變形。

（2）銅止水片連接采用黃銅條氣焊單面雙道搭接焊接，搭接長度不小于20mm，焊接時底面采用木板墊平，避免焊接時銅片變形，焊接完成后采用面團圍擋進行煤油滲漏試驗，檢查有無滲漏。銅止水片密封焊接材料采用Φ20橡膠棒，并用聚氨酯泡沫板固定好后采用膠帶封口，避免止水沿坡面下滑、變形破壞。

3.7 模板布置與安裝

（1）側模為鋼木組合結構，單塊長度2m，由4cm厚木板結合1.2cm膠合板組成，頂部設∠50包邊，背面采用∠30背帶，間距50cm一道。側模外側采用三角支撐架固定，三角支撐架用C22mm、L=50cm鋼釬固定于固坡砂漿墊層護面上。側模拼接采用在背帶角鋼開孔，U型扣件拼接。安裝自下往上，采用鋼筋臺車運輸。側模在加工時按照設計尺寸放樣加工，并在相鄰兩側采用油漆進行編號，安裝時確認編號連續無誤后方可進行。

（2）將可調節弧形面板滑模就位，通過測量進行校模，模板要嚴密不漏漿，且保證混凝土澆筑過程中不變形、不發生位移。在施工過程中檢查模板調整過程中連接處和面板是否有發生松動、破裂、變形等問題。

（3）滑模由25T汽車吊將滑模吊至側模上部，然后由2臺10T卷揚機牽引滑模系統將滑模移送至澆筑條塊的底部后，人工將支撐輪胎翻轉使滑模落降在側模上。在壩面兩側放置2臺相同的卷揚機，將其串聯，分別將2臺卷揚機的拖鉤掛至弧形滑膜兩側的吊耳。在弧形滑模上移時，利用2臺卷揚機同步提升滑模，確?；⌒位Ｏ鄬τ谥行妮S線同步提升，避免發生滑模斜移導致面板厚度不均勻。

3.8 調節弦高、弧長

根據面板的體型、弦高和弧長，調節斜向和豎向絲桿，以帶動滑模面板發生曲率和弧度的變換，進而在滑升過程中控制滑模適應面板的曲率變化，完成凹型曲面弧和凸型曲面弧互相切換，從而實現面板曲率和圓弧漸變段弧形面板的滑模施工。

3.9 混凝土澆筑

混凝土澆筑前需再次對底部周邊縫進行檢查，清除雜物?；炷敛捎霉捃囘\輸，在出機口坍落度按50～70mm 控制，倉面坍落度按30～50mm 控制，含氣量按5.0%～6.0%控制?；炷练帕锨埃葘⒘锊郾砻鏋⑺疂櫇?，濕潤時將溜槽倒至倉外，嚴禁水進入倉內。澆筑時薄層均勻平起，每層厚度不大于25～30cm。倉面采用Ф50mm的插入式振搗器振搗，振搗器垂直插入澆筑層，落點間距不大于40cm，深度達到新澆筑層底部以下5cm，以混凝土不再顯著下沉、不出現明顯氣泡并開始泛漿為準。靠近止水的部位，用Ф30mm軟管振搗器和人工輔助振搗密實。模板滑升應“平衡、勻速、同步”，滑升速度以不出現鼓包、拉傷為原則，與澆筑強度和脫模時間相適應?；Ｆ骄俣葹?.5m/h，最大滑升速度不超過2.5m/h，每次滑升距離不＞30cm。混凝土入倉后人工進行平倉，平倉結束后由人工采用軟軸振搗器振搗，振完一層后，滑模上移滑動一層，模板曲率、弦高調整一次，之后下料平倉，進行下一循環施工。

3.10 拆模及養護

澆筑24h后拆除側模，不得損壞混凝土表面，拆模后進行封面處理，包括側模拉筋孔及接頭處打磨、涂刷瀝青乳液，施工時嚴防污染銅止水等。對接縫兩側各100cm內的混凝土用2m長直尺檢查表面平整性。

混凝土出模后立即進行抹面和第一次壓面，在混凝土初凝前表面泌水風干后進行第二次壓面，確?；炷帘砻婷軐?、平整。在二次收面后用化纖毛毯或土工布覆蓋保濕，縮小混凝土與外部濕度差，終凝后進行噴水連續養護。養護水盡可能在室外水箱放置一段時間，避免水溫與室外溫差過大影響混凝土養護質量，養護時間不少于90d。

4 質量控制

4.1 滑膜質量控制

（1）弧形模板必須有足夠的承載能力、剛度、穩定性，保證結構各部分形狀尺寸、位置正確，焊縫焊接密實，接縫處不漏漿，無“錯臺”，混凝土表面平整，滑模寬度控制在1.0～1.2m。部分面板寬度＞25.5m時，支撐體系應盡量采用較大規格的型鋼，絲杠、絞接等位置必須采用高強鋼制作，避免因強度不夠出現變形。

（2）模板上升過程中，需進行跟蹤測量放線，確保施工質量，每次模板弧度調節由測量人員定位復核后，應再次進行加固，確保模板偏差在規范要求之內。

（3）曲面倉面為錐體時，隨著滑膜提升，倉面寬度逐漸增大或減小，混凝土倉面要根據倉面變化增加配重，避免倉面約束力太小。

4.2 混凝土質量控制

（1）混凝土自由下落高度＞2m時，應采用滑槽設置擋板等緩降措施。

（2）混凝土面板每次滑升高度控制在30cm左右，滑升速度控制在1.5～2.5m/h。

（3）模板傾角＜45°時，脫模強度為0.05～0.10MPa，脫模時間為10～15min。

（4）采用滑膜澆筑1∶1.4壩坡面板時，坍落度應控制在40～50mm。

（5）高溫季節施工，盡量選擇早、晚和夜間進行澆筑或利用遮陽棚，使入倉混凝土溫度控制在28℃以下；雨季施工，必須時刻關注天氣預報，預報無雨或小雨（降雨量＜5mm/h）時可以開倉，并在施工現場備好雨棚架、雨布等。

5 經濟效益

本技術在阜康抽水蓄能電站庫盆和大壩面板中成功應用，面板混凝土累計澆筑面積2.6萬m2，澆筑方量1.4萬m3。面板成型后表面光滑，施工縫少，面板外觀質量及防滲性能好，實現不同弧形面板混凝土的滑模澆筑，使弧形面板施工安全性提高，得到了業主方一致好評。單倉混凝土澆筑時間縮短了3天，面板澆筑一天費用1.2萬元，節約成本3.6萬元，曲面段共44倉，共節約澆筑費用158萬元，節約模板制作費用約90萬元，共產生經濟效益為248萬元，經濟效益明顯。

6 結束語

阜康抽水蓄能電站實現了可變半徑弧形面板混凝土滑膜施工，研制出適用于曲率、圓弧漸變弧形面板滑模施工模板，并形成相應的施工技術，保障抽水蓄能電站防滲面板質量的同時又提高了施工效率，縮短了工期，節約了制作模板成本，經濟效益明顯。該滑膜技術為弧面混凝土面板堆石壩施工與管理積累了一定經驗，工程相關施工及管理經驗可在類似工程中推廣應用。