滑模在白河（夾河）水電站護坡混凝土施工中的應(yīng)用

岳學(xué)寬 劉寧

【摘要】水利水電工程兩岸邊坡通常會在設(shè)計洪水位以下澆筑護坡混凝土，一般來說，護坡混凝土厚度薄，高差大，工期緊張，成本大，澆筑難度大，且質(zhì)量要求較高，在水利水電工程中護坡混凝土施工中，采用滑模技術(shù)施工可以成倍地提高混凝土澆筑效率，對于工期緊張、安全渡汛要求高的工程具有重要的功用。并且滑模施工能有效的加快施工速度快，提高施工質(zhì)量，降低施工成本。

【關(guān)鍵詞】 水電站；護坡混凝土；滑模

1、工程概況

漢江白河水電站是漢江上游干流七級開發(fā)的最末一級，樞紐位于湖北省十堰市鄖西縣、陜西省安康市白河縣境內(nèi)，上距蜀河水電站壩址約38.0km、安康水電站147.0km，下距白河縣城關(guān)鎮(zhèn)約11km、距丹江口水利水電樞紐壩址約213.0km、孤山水電站約35.5km。

漢江白河（夾河）水電站是漢江上游干流七級開發(fā)的最末一級，樞紐位于湖北省十堰市鄖西縣、陜西省安康市白河縣境內(nèi)。白河（夾河）水電站樞紐工程的開發(fā)任務(wù)是以發(fā)電為主，兼顧航運等綜合利用效益。工程等別為二等，工程規(guī)模為大（2）型，電站裝機容量180MW，采用4×45 MW，燈泡貫流式機組。

2、方案選擇

白河（夾河）水電站左岸邊坡護坡混凝土施工范圍主要為：左岸壩肩下游引航道邊坡EL185～EL195m邊坡及馬道、EL185～175m邊坡及馬道混凝土，上下游護坡長度約506m。護坡混凝土厚度40cm，C20三級配混凝土，混凝土內(nèi)設(shè)置雙層Φ14鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸20×20cm。護坡混凝土沿水流方向每隔9.1m左右進行分縫，縫寬1～2cm，縫內(nèi)填充瀝青木板。

白河（夾河）水電站左岸邊坡護坡混凝土由于地質(zhì)條件較差（基本為Ⅳ，Ⅴ巖石），開挖進度有所滯后，合同單價較低。為保證施工進度計劃的實現(xiàn)，同時節(jié)約施工成本，根據(jù)以往多年的施工經(jīng)驗，對于等截面的混凝土結(jié)構(gòu)采用滑模施工時最佳方案之一。滑模施工以其獨特的施工工藝，具有以下特點：

①滑模施工速度快，不管結(jié)構(gòu)體形多大，只要供料能達到，一般都是普通模板澆筑速度的2倍以上，如果能控制好混凝土的初凝時間，速度可更快；

②成本低，由于滑模的模體結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，材料投入少，消耗少，相對于其他施工方法來說，材料設(shè)備等投入成本可大大降低；

③施工質(zhì)量可靠，滑模混凝土澆筑嚴格按照30cm分層控制，澆筑、振搗作業(yè)在模板表面進行，便于操作和控制；

④滑模施工具有連續(xù)性，減少了施工縫，體形具有可調(diào)性，防止出現(xiàn)體形的較大偏差或跑模；

⑤表面質(zhì)量平滑，外觀平整，避免出現(xiàn)“麻面”，錯臺現(xiàn)象；

⑥安全性好，滑模體結(jié)構(gòu)有封閉、固定的操作平臺，可以有效的防止施工人員墜落、墜物等安全事故。

故白河（夾河）水電站左岸邊坡護坡混凝土澆筑主要方案采用滑模施工。

3、滑模設(shè)計

根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點、混凝土施工工藝及總進度計劃等要求，護坡混凝土主要模板選型為以滑動模板為主、木模板（主要用于側(cè)模與基巖面相接）為輔的方式。滑模面板采用5mm厚鋼板；滑模骨架采用[20槽鋼，縱橫各三道；滑模主軌道采用三根25b工字鋼，軌道設(shè)置在滑模背側(cè)，軌道底部加固采用預(yù)埋Φ32螺紋鋼，頂部采用和Φ32插筋加固焊接。軌道與滑模間行走采用6個軸承（每個軌道2個）；側(cè)軌采用[20槽鋼；側(cè)軌加固采用Φ25插筋；滑模牽引系統(tǒng)采用2個10噸手動葫蘆。 一套滑模重約1.2噸，考慮模板工作平臺、工作人員及振搗裝置重量，滑模總重約1.9噸。滑模具體結(jié)構(gòu)形式詳見附圖。

根據(jù)滑模牽引力計算公式：

式中 A——模體與混凝土的接觸面積，13.5m2；

——模體與混凝土的粘結(jié)力，鋼模板按0.5kN/m2計；

——模體傾角；取55 ?

G——模體系統(tǒng)自重（包括配重、施工荷載），kN；取22kN；

p——混凝土的上托力，kN；取6KN/m2

f1——鋼模體與混凝土的摩擦系數(shù)，取0.5；

f2——滾輪或滑塊與軌道的摩擦系數(shù)，對滾輪取0.1；

K——牽引力安全系數(shù)，取2.0。

經(jīng)計算：T≈7.78（t）

根據(jù)滑模計算和結(jié)構(gòu)具體情況布置2個10t手動葫蘆進行提升，可滿足強度和結(jié)構(gòu)要求。

4、滑模混凝土施工工藝

4.1施工前準(zhǔn)備工作

混凝土施工前必須做好各項準(zhǔn)備工作：模體和提升系統(tǒng)準(zhǔn)備；起滑面的鑿毛、沖洗。測量放線工作；滑模組裝調(diào)試；為滑模開倉驗收做好準(zhǔn)備。施工期間季節(jié)變化還應(yīng)做好防雨或降溫工作。

4.2預(yù)埋件及軌道施工

滑模系統(tǒng)由軌道、支架、桁架、面板、抹面平臺、行走及提升設(shè)備等組成。在先澆筑的馬道基礎(chǔ)混凝土中預(yù)埋件。埋件上焊接Φ75×3.5鋼管支撐架，支撐架安裝軌道，各澆筑塊的兩條軌道中心距離均為7.345m。

軌道材料選Ⅰ20槽鋼，軌道按曲線方程推出相應(yīng)坐標(biāo)進行熱彎加工或割口冷彎加工。為便于運輸和安裝，每6m一段分節(jié)組裝。

4.3滑模組裝

利用起重機或液壓反鏟將已加工好的滑模組件放至馬道基礎(chǔ)混凝土面測定的位置上，安裝并加固滑模軌道。側(cè)模采用現(xiàn)立木模，面板為2.8cm厚松木或杉木板，支撐采用5×8cm方木。組裝完畢進行驗收后進入下一道工序施工。

4.3混凝土澆筑

滑模混凝土施工按以下順序進行：鋼筋綁扎→滑模安裝→下料→平倉振搗→提升→下料。滑模提升要求對稱均勻下料，滑模混凝土要求塌落度5～7cm，正常施工按分層20cm～30cm一層進行，采用插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向，并避免直接振動模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)10cm，模板提升時停止振搗。滑模正常提升根據(jù)施工現(xiàn)場混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具體情況確定合理的提升速度。

混凝土初次澆筑和模板初次提升應(yīng)嚴格按照以下六個步驟進行：首次澆筑50mm砂漿；接著按分層30cm澆筑兩層；厚度達到65cm時，開始提升30～60mm，檢查脫模的混凝土凝固是否合格；第四層澆筑后提升150mm；繼續(xù)澆筑第五層，提升150～200mm；第六層澆筑后提升200mm；若無異常情況，便可進行正常的澆筑和提升。

混凝土的澆筑要確保滑模提升的速度應(yīng)與混凝土的澆筑速度是勻速前進的，此外，在混凝土的入倉和振搗中務(wù)必要分層進行，不允許將混凝土的拌合料經(jīng)入料口直接一次性的注入滑模內(nèi)，從而有效地防止因振搗不及時造成的漏振。

混凝土收倉完畢應(yīng)立即養(yǎng)護，在終凝前注意混凝土面水分不能過快損失，及時噴霧或灑水保持表面濕潤，采用支護系統(tǒng)水管引出28mm的塑料管，混凝土表面麻袋片覆蓋，定時灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不應(yīng)少于28天。

4.4滑模提升

施工進入正常澆筑和提升時，應(yīng)盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的提升速度和分層澆筑厚度。依據(jù)下列情況進行鑒別：提升過程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平。

滑動模板提升采用2個10t手動葫蘆提升，要求兩側(cè)均勻緩慢提升，每次模板提升高度控制在20～30cm，模板提升前提是底部已澆筑砼50～100cm范圍已經(jīng)初凝。提升過程中有專人檢查手動葫蘆的情況，觀察提升裝置的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。

4.4表面修整及養(yǎng)護

表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序，當(dāng)混凝土脫模后，應(yīng)立即進行此項工作。一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補，如果表面平整也可不作修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，設(shè)置專們的灑水管對混凝土進行養(yǎng)護。

4.5停模處理措施及施工縫處理

滑模施工要連續(xù)進行，出現(xiàn)意外停滑時應(yīng)采取“停滑處理措施”，混凝土停止?jié)仓螅扛?.5～1個小時，提升1～2個行程，直至混凝土與模板不再粘結(jié)（一般4個小時左右）。由于施工造成的施工縫，預(yù)先作施工縫處理，然后在復(fù)工前將混凝土表面殘渣除掉，用水沖凈，先澆一層骨料減半的混凝土或水泥砂漿，然后再澆筑原配混凝土。

4.6滑模施工中出現(xiàn)的問題及處理

護坡混凝土滑模施工中常出現(xiàn)的問題有：滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉(zhuǎn)、模板變形、混凝土表面缺陷、軌道彎曲等。其產(chǎn)生的根本原因在于手動葫蘆的提升不同步，荷載不均勻，澆筑不對稱，糾偏過急等。因此，在施工中首先把好質(zhì)量關(guān)，加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

3.6.1糾偏

利用手動葫蘆自身糾偏，即暫停一邊的手動葫蘆，提升另一邊的手動葫蘆一定行程，再兩個手動葫蘆同時進行提升，如此反復(fù)幾次，逐步調(diào)整至設(shè)計要求。并針對各種不同情況，施加一定外力給予糾偏。所有糾偏工作均不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、軌道彎曲等事故的發(fā)生。

3.6.2模板變形處理

對部分變形較小的模板采用撐桿加壓復(fù)原，變形嚴重時，將模板拆除修復(fù)。

3.6.3軌道變形處理

軌道彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴重時切斷，接入軌道重新與下部軌道焊接，并加焊“人”字形斜支撐。

3.6.4混凝土表面缺陷處理

采用局部立模，補上比原標(biāo)號高一級的膨脹細骨料混凝土并用抹子抹平。

結(jié)語

白河（夾河）水電站左岸邊坡護坡混凝土，施工難度大，工期要求緊張，為保證進度目標(biāo)的順利實現(xiàn)，保證工程安全度汛，左岸護坡混凝土澆筑采用滑模施工方案，在工程進度與質(zhì)量等多方面與普通模板澆筑施工相比較，有以下有點：

（1）滑模工藝與傳統(tǒng)的模板施工工藝相比較，避免了支模、拆模等多種重復(fù)性工作，其速度更快，工效更高，材料消耗更少。根據(jù)結(jié)構(gòu)建筑面積的大小，合理配置機械資源，只要供料能力達到，控制好混凝土的初凝時間，每單元的澆筑完成時間僅為36小時左右。

（2）滑模嚴格按照20～30cm左右分層控制，連續(xù)澆筑上升，最大限度的減少甚至避免了施工縫，使混凝土的整體性更好。由于澆筑、振搗作業(yè)在靠近模板表面進行，便于操作和控制，脫模后的混凝土表面質(zhì)量平滑，外觀平整，避免出現(xiàn)麻面、錯臺等混凝土外觀質(zhì)量缺陷。

（3）滑模操作平臺焊接圍欄，掛設(shè)安全防護網(wǎng)，有效的防止了施工人員墜落、墜物等安全事故。

參考文獻：

[1]《水工建筑物滑膜施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5400-2007[S].北京；中國電力出版社. 2007.

[2] 隋險峰.混凝土護坡的施工方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，（2）.

[3]《混凝土護坡的施工方法分析》 高媛；中國高新技術(shù)企業(yè). 1009-2374（2013）04-0065-03.

作者簡介：岳學(xué)寬（1987—），男，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，從事水利水電工程施工管理。

劉 寧（1986—），男，河南舞鋼人，助理工程師，從事水利水電工程管理。