某水库溢流坝堰面滑模施工技术研究

【摘 要】本文以辽宁锦凌水库为工程背景，对大型水库溢流坝面滑模施工技术进行研究。主要介绍堰面滑模设计、制作、安装以及滑模混凝土浇筑施工技术，通过对滑模结构设计、提升速度确定、轨道设计以及宽尾墩、堰体结构分缝等特殊位置的浇筑技术进行重点研究，保证了锦凌水库溢流坝面滑模混凝土高效、优质施工。【关键词】混合坝；溢流坝堰面；宽尾墩；滑模　　1.工程简介　　锦凌水库工程溢流坝段长177.5m，共设10个泄洪表孔，堰顶高程51.3m，每个溢流坝Sta0+2.1设有1道平板检修闸门，Sta0+5.923设1道弧型工作闸门。溢流坝闸墩下游Sta0+19.65～Sta0+27.9位置设宽尾墩，宽尾墩顶高程为▽50.94，宽尾墩底部距堰面高度为0.2～1.5m，深入闸孔0～30cm。溢流坝表孔Sta0+19.65～Sta0+27.9孔口净宽由15m渐变至14.4m，Sta0+19.65上游侧闸孔尺寸为15m。堰面主要曲线方程为： ， 10孔溢流坝的结构尺寸完全相同。堰面结构尺寸如图所示：　　2.滑模板系统设计　　2.1滑模结构及轨道设计　　滑模设计：滑模面板采用8mm厚钢板，主梁采用3根500×200工字钢，主梁与面板组拼焊接，主梁之间采用L50角钢@1.0m进行焊接连接。模板宽90cm，上游侧焊接5×10cm方钢，以防混凝土下料时外溢，下游侧设计外挑人工抹面平台。　　轨道设计：宽尾墩范围轨道采用4道?20钢筋，以间隔1.0m架立的Φ28钢筋支撑，轨道钢筋按堰面曲线形状加工，高程误差控制在5mm以内，在人工抹面时将轨道割除。宽尾墩范围外的轨道采用 [10槽钢，通过埋设在闸墩侧上下两排Φ22水平锚筋分别固定于两侧闸墩上，槽钢中心位置距堰面高度为20cm。　　2.2牵引动力设施配置　　采用2台10t手动葫芦及2台5t手动葫芦牵引，分别布置距闸墩边分别为1.5m、5.5m，其中2台5t手动葫芦作滑模的安全制动装置。　　2.3滑模系统结构受力计算　　a、模板自重：5.16t；　　b、操作人员：70kgf/人， 按照5人考虑，350kg　　c、操作平台及储存的材料和加工件的重量：取500kg　　d、滑模与砼之间的摩擦阻力：3Kp　　新浇砼对模板的最大侧压力强度：Pmax=γh　　h：侧压力计算高度，0. 39m，（取0.65H，H为混凝土浇筑高度，每层浇筑高度为30cm，按两层考虑，取0.6m）　　γ：砼容量，取2.4×103kg/m3　　取滑模承受最大侧压力状态时（溢流面陡坡处，最大坡角为48?）的受力情况，滑模长为14.4m，宽为0.9m。　　T：滑模牵引力　　G：滑模自重、人员、机具荷载　　T1：抹面平台作用力　　τ：滑模与砼面摩擦力　　P：砼浮托力　　P1：砼卸料时对模板的冲击力或砼振

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的最大损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。

捣时对模板的浮托力，取较大值0.4t/m2　　P=γLh2/2sin48°=2.63t　　P1=0.3×0.4×14.4 sin48°=1.28t（每层浇筑高度按0.3m考虑）　　G=5.16+0.35+0.5=6.01t　　要求滑模自重加配重的法向分力大于新浇混凝土对滑模产生的浮托力　　即： Gcos 48°=4.02>P+P1=3.91t，滑模自重可满足配重要求。　　由于轨道支撑锚杆固定槽钢轨道，可防止滑模上浮及下沉。　　牵引力计算：　　滑模牵引力的大小与滑模自重、面板与新浇混凝土粘结力有关　　T=（G sinα+fGcosα+τF）k　　其中：T为滑模牵引力；G为滑模的自重：6.01t；τ 为滑模与砼之间的摩擦阻力：3Kp；f 为滑模与轨道之间摩擦系数：0.09；为坡面与水平面的夹角：取最大值48；F为滑模与新浇混凝土接触的表面积：0.6×14.4=8.64㎡；k为安全系数，取k=2。　　T=（G sinα+fGcosα+τF）k=（6.01 sin48°+ 0.09×6.01 cos 48°+8.64×0.3） ×2 =14.84t　　即选用4台手动葫芦，其中2台为5t安全制动葫芦，2台为10t葫芦。可满足牵引力要求。　　2.4滑模滑升速度确定　　本工程一台塔机吊运混凝土入仓的强度为15m3/h，堰面部分砼浇筑厚度取0.9m，分层摊铺高度取30cm，每摊铺一层砼约需15×0.9×0.3÷15=0.27h，小于砼的正常初凝时间3h，滑模的宽度取90cm，砼的上升速度为0.5m/h。根据堰面的坡度及宽度，可适当调整砼的运输速度及仓内砼面的上升速度，将速度控制在0.5～0.7 m/h。　　3.滑模施工工艺研究　　3.1滑模及轨道安装　　滑模利用塔吊吊至溢流面下游侧就位安装。　　宽尾墩范围滑轨现场制作安装，溢流面钢筋制安完成后，根据设计的轨道位置安装轨道钢筋，用钢筋架子固定，保证滑轨的表面光滑平顺。宽尾墩范围以外的滑模轨道安装，先在闸墩侧面放样出轨道中心线位置，利用电锤在闸墩上打孔，Φ22钢筋嵌入闸墩固定槽钢轨道。　　3.2混凝土施工　　混凝土从滑模上口入仓，分散卸料，混凝土入仓后及时平仓振捣，每层铺料厚度不大于500mm，浇筑层厚不大于400 mm。采用100型插入式振捣器振捣，辅以φ50软轴插入式振捣器振捣。　　在第一孔溢流面混凝土浇筑时，先进行试验性浇筑，以选取适当的配合比、坍落度、混凝土浇筑速度、混凝土初凝时间、滑模滑升的时间点的控制等参数，并根据实际情况进行调整。模板滑升后，及时进行抹面处理。　　浇筑过程中由于溢流面曲面、坡度、滑模牵引点的改变以及混凝土浇筑速度的不同，会对滑模产生不同的浮托力，在滑模上开孔设置?20定位锥控制滑模上浮，使滑模滚轮紧贴槽钢轨道，保证堰面曲线满足设计要求。