淺談無軌滑模在吉音水庫面板混凝土澆筑中的應用

王 銅

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

1 工程概況

吉音水利樞紐工程位于新疆和田地區于田縣境內的克里雅河干流上，擋水建筑物采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程2 513.0 m，壩頂寬度10 m，壩長487 m，最大壩高124.5 m。壩體結構從上游至下游分為上游蓋重區、上游鋪蓋區、混凝土面板、墊層區、特殊墊層區、過渡料區、堆石料區，下游護坡采用混凝土網格、中間砌筑預制混凝土六棱塊。

2 面板結構特點

混凝土面板是堆石體大壩的主要防滲結構，位于壩體上游迎水面，是典型的薄型長條板狀結構，長、寬、厚三向尺寸相差懸殊。本工程混凝土面板坡比1∶1.4，總面積50 280 m2，總澆筑量21 909.5 m3，面板自上而下逐漸增厚，頂部厚度30 cm，最大厚度60 cm，最大坡長139.22 m。河床部位受壓區面板寬12 m，岸坡部位受拉區面板寬6 m，其中12 m面板26塊，6 m面板26塊，3.714 m、4.374 m面板各1塊，共計54塊。為減少可能形成滲漏通道的施工縫，要求每塊面板一次性澆筑完成。

3 無軌滑模的設計與制作

無軌滑模是一種利用側模頂面或已澆筑的混凝土頂面作為滑動支撐面的滑動模板系統，跳倉澆筑時架設的側模作為滑動支撐面，補倉澆筑時兩側已澆筑完成的混凝土面板作為滑動支撐面。無軌滑模一般由側模、滑模、抹面平臺、卷揚牽引系統、入倉布料系統、輔助系統6部分組成（如圖1所示）。

圖1 滑模系統組成示意圖

3.1 側模設計與制作

側模具有支承滑模、作為滑模軌道、限制混凝土側向變形和混凝土成型等作用。因面板混凝土厚度不等，側模的高度要適應面板厚度漸變的需要，其分塊長度及結構形式應便于在斜坡面上安裝和拆卸。一般側模有2種設計結構形式：一種是鋼木結合或全鋼的定型結構，由定型側模及外側三角支架兩部分組成，該種形式的側模具有對加工難度及精度要求高、安裝及周轉以等高線定位、質量重周轉不方便、不靈活的特點；一種是方木疊摞結構，由斷面為0.14 m×0.14 m×2.0 m的方木疊加而成，方木中間夾1～5 cm厚度不等的薄木板以調節模板頂面高度，達到面板設計厚度，再用螞蟥釘連接牢固。側模的固定采用內頂外拉（結構邊線頂撐與面板鋼筋連接形成內頂，穿模拉條與面板鋼筋連接形成外拉）的方式加固。面板邊部嵌縫止水填料的三角槽采用按設計尺寸加工成的三角木條釘在側模上，該種形式的側模具有結構簡單、質量輕、可任意組合、周轉方便的特點。根據兩種側模結構的特點及適用性，本工程側模采用方木疊摞結構（見圖2）。

圖2 方木疊摞側模示意圖

3.2 滑模設計與制作

3.2.1 滑模設計原則 一是適應面板條塊寬度。根據國內外經驗，滑模兩端應伸出面板結構各40 cm為宜。當有2種及以上面板寬度時，應分段加工組合以便拆分后適用于較窄面板施工，提高滑模利用率。二是滿足滑模平整度要求，有足夠的剛度和強度，計算和校核滑模撓度，在加工時按計算結果起一定拱度。三是滑模要求自重加配重及施工荷載的法向分力略大于新澆混凝土對模板產生的上托力。四是滿足振搗、抹面作業的工作面和安全需求，安裝、運行、拆卸、周轉方便。五是具有保險和制動裝置，卷揚牽引系統安裝安全牢靠。六是具有防雨、防曬的附屬裝置。

3.2.2 滑模平面尺寸的選定 滑模的長度由面板的垂直縫距離而定，但滑模的總長度比面板的垂直縫距離長1～2 m。滑模寬度與壩面坡度、混凝土凝結時間等因素有關，一般為1.2～1.5 m。滑模寬度選定的關鍵要保證面板施工有合理的滑升速度。根據國內工程經驗和本工程實際，本工程滑模寬度選定為1.5 m，可滿足1.1～2.2 m/h的滑升要求。綜合考慮，滑模的結構尺寸為13.8 m×1.5 m，總重量為5.5 t。

3.2.3 滑模的自重和配重計算 滑模要求自重G1加配重及施工荷載G2的法向分力略大于新澆混凝土對模板產生的上托力P，即要求：滑模自重，KN；G2為滑模的配

式中，G1為重及施工荷載，KN；a為滑模面板與水平面的夾角；P—新澆混凝土對斜坡面上滑模的浮托力，KN。

P由下式計算：

式中，Pn為新澆混凝土的上托力（KN/m2）模板傾度小于45°時，取值3～5 KN/m2；L為滑動模板長度，即所澆板塊的寬度，m；b為滑動模板寬度，m。

經計算，新澆混凝土對斜坡面上滑模的浮托力P值為42 KN，則（G1+G2）≥53.9 KN時滿足要求。實際滑模加工時最好將配重值加到滑模自重中，因為另加配重影響滑模周轉速度且存在安全隱患。另外，經驗系數取值不同，計算出來的P值出入也會較大，加工的滑模自重是否符合要求可通過是否存在“浮模”現象來判斷，有浮模現象時以增加沙袋或水箱的方式增加配重。本工程滑模自重取值5.5t（53.9 KN），施工荷載取值1.2 t（11.76 KN），在施工過程中未加配重。

3.2.4 滑模牽引力計算 牽引力的大小計算如下：

式中，T為滑模牽引力，KN；K為安全系數，取1.5～2；G為滑模自重加配重，KN；t為刮板與新澆混凝土之間的黏結力，鋼模板按0.5 KN/m2計；f1為鋼模體與混凝土的摩擦系數，取0.5；f2為滑塊與軌道的摩擦系數，取0.4；f為滑模與新澆混凝土接觸的表面積，m2。經計算，滑模牽引力T≈150 KN。

3.2.5 滑模制作 滑模由底部鋼面板、上部型鋼桁架（槽鋼、工字鋼、角鋼）及抹面平臺等3部分組成，總重量5.5 t，12 m寬面板對應滑模13.8 m，6 m寬面板對應滑模6.9 m。滑模底部面板用厚8 mm左右的鋼板制作，鋪料、振搗的操作平臺寬度大于100 cm。操作平臺與二級抹面平臺呈水平狀態，二者用螺栓連接，滑升一定距離后再安裝抹面平臺，操作平臺與二級抹面平臺設有欄桿，以保證操作人員的正常工作與安全。面板滑模用2臺10 t卷揚機牽引。為保證施工強度，制作2套12 m長面板用滑模，1套6 m長面板用滑模，同時配套3套滑模用卷揚機。

3.3 牽引系統制作及安裝

卷揚牽引系統由卷揚機、機架、配重塊組成（如圖3所示）。

圖3 卷揚牽引系統示意圖

3.3.1 卷揚牽引設備選用 由計算結果得知，滑模牽引力T≈150 KN，滑模牽引設備選用2臺10 t卷揚機，2臺10 t卷揚機組合產生的牽引力之和為T′=10×10×2=200 KN>T，能夠滿足牽引力要求。

3.3.2 卷揚牽引設備安裝 先制作機架，然后將卷揚機固定到機架前段，機架后段用來放置混凝土配重塊。混凝土配重質量計算：卷揚牽引系統牽引滑模，受滑模牽引力的反作用力作用，其大小與牽引相等、方向相反，對該力進行正交分解得出最小配重質量M。M=T×Gcosа÷10=8.02 t。根據計算結果并考慮安全系數，每臺卷揚機配2塊1.5 m×1.5 m×0.8 m（每塊約4.3 t）的混凝土預制塊可滿足配重要求。

3.4 入倉布料系統制作及安裝

入倉布料系統由壩頂溜槽入口處的受料斗和溜槽兩部分組成。受料斗加工成漏斗形，起節制作用，使混凝土通過受料斗漏斗口均勻流入溜槽。溜槽采用輕型、耐磨、光潔、高強度的鐵板制作，每節長2.0 m，端部設連接掛鉤。斷面形式為半圓形，半徑20 cm左右，深30 cm左右。溜槽上部可采用柔性材料作保護混凝土的蓋板，為防止骨料分離，溜槽內部每隔一定長度設1道塑料軟擋板，且用彩條布遮蓋，避免骨料分離時石子亂飛傷人。溜槽每隔3～5節用掛鉤或鉛絲與鋼筋網片進行連接，以防溜槽間掛鉤脫落或斷裂傷及滑模平臺作業人員。受料斗及溜槽布置見圖4。

圖4 受料斗及溜槽布置示意圖

4 滑模施工

側模、滑模、卷揚牽引系統、入倉布料系統及輔助措施相繼布置完成后進行混凝土澆筑。

4.1 模板滑升

混凝土入倉后立即進行平倉振搗，模板滑升前，模板前沿超填的混凝土必須清除，以減少滑升阻力。滑升時兩端提升要平穩、勻速、同步；每澆完一層混凝土滑升1次，一次滑升高度約25～30 cm，不得超過一層混凝土的澆筑高度。滑模滑升速度取決于脫模時混凝土的坍落度、凝固狀態和氣溫，一般平均滑升速度為1～2 m/h，最大滑升速度不應超過4 m/h。滑升速度過大，脫模后混凝土易下坍而產生波浪狀，給抹面帶來困難，面板表面平整度不易控制；滑升速度過小，易產生黏模使混凝土拉裂。滑模滑升要堅持“勤動、慢速、少升”的原則，滑升間隔時間一般為10～15 min，最大不超過30 min，具體參數由現場試驗確定。

4.2 抹面

混凝土澆筑完成出模后，人工立即用木抹和鋼抹進行第一次抹面，平整度采用2 m靠尺進行檢查。在混凝土初凝前，及時進行第二次壓面抹光。為保證混凝土表面平整，避免形成早期裂縫，在混凝土終凝前再次壓面抹光。

4.3 混凝土養護和防護

混凝土脫模后，及時用塑料薄膜遮蓋，防止水分散失而引起干縮裂縫。初凝后，采用復合土工膜及時對混凝土面進行養護。復合土工膜為三層結構，上下均為土工織物，中間為一層較薄的塑料膜，上層土工織物和中間的塑料膜起保溫作用，下層土工織物起保水作用，中間塑料膜起封閉作用，對面板起到比較好的保溫保濕效果。覆蓋及養護要隨面板上升逐步進行直到本塊澆筑完成，在面板頂部布置花管進行長流水養護，養護期不少于90 d或至水庫蓄水前為止。為保證土工膜不滑落，不被風掀起，在混凝土抹面過程中在“V”型槽處按2 m間距預埋鐵釘，將土工膜固定于鐵釘上，并用鐵絲將每根鐵釘相連，壓于土工膜上壓在保溫材料上面。

混凝土養護期間注意保護混凝土表面不受損失。Ⅰ序面板混凝土強度達到設計強度的60%時，方可進行Ⅱ序面板施工，以防止滑模損傷Ⅰ序面板混凝土。

4.4 滑模移位

當滑模滑動澆筑完一塊面板后，卷揚機還不能脫鉤，此時用25 t汽車吊吊起，才能使卷揚機與滑模脫鉤，再將滑模放置于壩頂平臺上，并立即進行清理維護，當下塊面板澆筑時，再用吊機吊至下一澆筑塊。

5 結束語

無軌滑模施工工藝作為現代面板壩的先進施工技術之一，在新疆吉音水利樞紐工程面板混凝土澆筑中充分發揮了作用，本工程按合理的澆筑時段（避開高溫時段）自開始澆筑至結束僅用2個月時間，月均澆筑強度10 954.75 m3/d。采用無軌滑模施工工藝，不僅保證了面板混凝土工程質量，而且加快了施工進度，節省了大量的人力、物力、財力，創造了較大的經濟效益。無軌滑模技術可推廣應用到大型渠道邊坡、岸坡邊坡防護等平順的薄壁板狀結構混凝土澆筑中。

隨著我國經濟的快速發展,水利工程項目數量越來越多，其基礎施工質量是水利水電工程建設的重要環節。施工技術是保證工程質量的重要手段，也是施工的重要組成部分，應不斷總結施工管理經驗，提高施工工藝。