向家壩水電站尾水渠邊坡混凝土拉模施工技術(shù)

徐永明

(武警水電第六支隊，湖北 宜昌 443133)

1 工程概述

向家壩水電站是金沙江流域水利資源梯級開發(fā)的最后一個梯級，位于四川省與云南省交界處的金沙江下游河段。該電站為一等大(1)型工程，工程樞紐建筑物主要由混凝土重力擋水壩、左岸壩后廠房、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)及左岸河中垂直升船機等組成。

向家壩右岸地下電站尾水渠全長550m，寬度100～150m，開挖邊坡主要為土質(zhì)邊坡，坡面臨時支護采用掛網(wǎng)噴射混凝土，永久支護采用混凝土護坡，厚度1m，坡度1∶2，坡腳底板高程260m，坡頂高程296m，在高程270m、280m、290m處分別設(shè)置2m寬3級馬道，形成4級邊坡，垂直高差36m，坡長86.5m，護坡總面積4.3萬m2。護坡混凝土強度等級為C25，面層布置φ22@200單層縱橫雙向鋼筋網(wǎng)，坡面設(shè)置2m×2m梅花形排水孔。

2 方案設(shè)計

在水利水電工程大型邊坡防護項目中，長邊坡通常分設(shè)多級馬道，且坡度設(shè)計較緩，為滿足過水條件，對混凝土護坡的整體穩(wěn)定性要求比較高，本工程明顯也具備同樣特點。為保證混凝土的整體性和耐久性，護坡須連續(xù)澆筑，常用滑模施工，一般按滑模行走方式分為軌道式和無軌式，按滑模提升動力分為液壓千斤頂頂升式和卷揚機牽引式。本工程采用無軌配重式拉模的設(shè)計方案，即通過面模配重使面模自重的法向分力大于混凝土澆筑過程的浮托力，以慢速卷揚機作牽引，利用定型側(cè)模的上緣作為面模的支撐進行拉升，利用定型卡式斜向支撐順利通過馬道，連續(xù)澆筑一次成型到頂。拉模工作方法如圖1所示。

圖1 拉模工作方法示意圖

該方案主要有以下技術(shù)優(yōu)點:

a.采用定型框架內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)鋼模組合成側(cè)模，裝配式三角架支撐固定，配重式面模直接安放側(cè)模上，整套系統(tǒng)穩(wěn)固性好，易于裝卸，立模備倉方便快捷。

b.利用慢速卷揚機作為拉升動力，牽引面模直接在側(cè)模上行走，可根據(jù)混凝土初凝速度快慢靈活控制面?；俣?，操作簡單。

c.在馬道轉(zhuǎn)折處，采用定型卡式斜向支撐減緩拉模變角，便面模順利渡過馬道，實現(xiàn)連續(xù)滑升。

d.平行于坡面搭設(shè)溜槽，在馬道處設(shè)轉(zhuǎn)角緩沖，根據(jù)邊坡坡比及氣溫等條件，選擇合適坍落度，輔以少量人工控制，能克服骨料分離現(xiàn)象，確保混凝土入倉質(zhì)量，且效率較高。

3 施工工藝與技術(shù)要點

3.1 工藝流程

邊坡混凝土拉模施工工藝流程如圖2所示。

圖2 拉模施工工藝流程

3.2 施工準(zhǔn)備

3.2.1 基礎(chǔ)面處理

針對土質(zhì)開挖邊坡，采用C25噴射混凝土將基礎(chǔ)面初步硬化，便于立模。

3.2.2 排水孔安裝

坡面排水孔經(jīng)鉆孔驗收合格后，安裝塑料盲溝，塑料盲溝外套反濾布，底端用土工布包扎密實，頂端露出基礎(chǔ)面?；炷羶?nèi)部的排水孔用PVC管預(yù)埋，PVC管上口用鉛絲固定在面層鋼筋網(wǎng)上，下口與塑料盲溝套接，間隙用土工布塞緊，搭接長度應(yīng)滿足要求。預(yù)埋PVC管在混凝土澆筑前，預(yù)先用砂漿培腳，避免澆筑過程中受擠壓移位或漏漿流入塑料盲溝阻塞排水孔。PVC管管口要用棉紗堵塞嚴(yán)實，待混凝土初凝后抹面時，再清除孔口堵塞。

3.2.3 倉面準(zhǔn)備

倉面準(zhǔn)備工作包括:模板、鋼筋、排水孔、伸縮縫瀝青杉板等按設(shè)計要求安裝就位，混凝土入倉設(shè)施與設(shè)備就位，振搗設(shè)備數(shù)量滿足要求并可正常運轉(zhuǎn)，夜間照明燈具、防雨和遮陽等輔助工具準(zhǔn)備充分，基礎(chǔ)面干凈無雜物、無積水，倉面驗收合格。

3.2.4 卷揚機安裝

為保證拉模系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采用兩臺8t慢速卷揚機作為提升動力，布置在邊坡坡頂。卷揚機支架為由［10槽鋼焊接成的型鋼桁架，可吊運移動，支架基礎(chǔ)采用地錨固定，與卷揚機螺栓連接成為整體，為保證安全系數(shù)，另外附加混凝土預(yù)制塊作機架配重。

3.3 模板工序

3.3.1 配重式面模模板設(shè)計與制作

面模模板由面板、作業(yè)平臺、防護欄桿、牽引繩、兩側(cè)限位器、裝卸式抹面平臺等組成。面板設(shè)計長9.5m，寬1.2m，厚30cm。面板采用10mm厚度鋼板作滑行面、［10槽鋼作肋焊接成框、8mm厚度鋼板作為背擋面，形成中空的腔體結(jié)構(gòu)，可減輕面板鋼材總重量，利于吊裝轉(zhuǎn)倉，使用時向空腔內(nèi)注水以增加整體重量來克服混凝土浮托力，如壓重不足，也可另外加載混凝土預(yù)制塊作為配重。在面板正前方兩端處，焊接兩個牽引環(huán)，鋼絲繩通過牽引環(huán)與卷揚機相連。在面模左右側(cè)，用鋼板焊接5cm高限位器，避免牽引過程左右側(cè)行程不同步導(dǎo)致一側(cè)脫離側(cè)模軌道。作業(yè)平臺寬1m，用角鋼焊接成框架，上鋪5cm厚木板，作業(yè)平臺外側(cè)用DN40mm鋼管焊接成1.2m高的護欄。抹面平臺寬50cm，拖掛在面模后部1.3m距離處，與面模同步上升，裝卸方便。實際施工中，面模自重3.2t，配重灌水2.2t，附加混凝土預(yù)制塊0.8t，面模整體重量約6.2t。面模結(jié)構(gòu)設(shè)計如下頁圖3所示。

3.3.2 定型組合式側(cè)模模板設(shè)計與制作

為使側(cè)模能夠起到拉模滑軌的作用，可根據(jù)邊坡實際及結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計成定型組合式模板，單塊組合模板采用［10型鋼焊接成圍囹框架，內(nèi)嵌3015小鋼模和1015小鋼模。本工程定型側(cè)模設(shè)計規(guī)格為3.2m×1.0m，內(nèi)嵌4塊3015小鋼模和4塊1015小鋼模，單重約180kg。模板加工時，在加工廠內(nèi)定制框架成形，運輸?shù)浆F(xiàn)場拼裝，立模安拆過程中不再重新拆卸，整體搬運即可。組合模板采用背部斜撐，斜撐上設(shè)置有調(diào)節(jié)長短的花籃螺栓，接地端頭設(shè)置地錨孔，用于釘入地錨。組合模板之間連接采用對接螺栓。側(cè)模結(jié)構(gòu)設(shè)計如下頁圖4所示。

3.3.3 模板安裝與校核

模板安裝順序:測量放樣→控制點釘樁拉線→搬運模板到現(xiàn)場→初步固定模板→連接模板→精準(zhǔn)校正模板→緊固模板→測量再次校核→模板驗收。

模板安裝前，首先進行測量放樣，用灰線撒出倉位邊線，在控制點上用鋼筋釘樁，并標(biāo)出結(jié)構(gòu)線頂高，用細(xì)線將控制標(biāo)高聯(lián)系起來。因單塊側(cè)模重量超過100kg，立側(cè)模時，采用自制平板運輸小車，小型卷揚機牽引在坡面行走拖運。模板固定時，首先臨時用地錨固定模板上任意兩個支撐，人工再進一步調(diào)試，將其上緣線對準(zhǔn)標(biāo)高繩，用螺栓將相鄰的側(cè)模固定，螺栓只要安裝就位即可，不能緊固。再次整體調(diào)整模板，使其基本符合結(jié)構(gòu)要求，將其余支撐用地錨緊固，對之前臨時固定的地錨重新進行加固。再次用測量儀器校核模板標(biāo)高和型體，通過調(diào)整模板支撐上的花籃螺栓校正模板偏差，直至安裝精度滿足規(guī)范要求。

圖3 面模結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖4 側(cè)模結(jié)構(gòu)設(shè)計

同時應(yīng)特別注意下列細(xì)節(jié):

a.由于噴混凝土基礎(chǔ)面凹凸不平，模板與基礎(chǔ)面之間存在空隙，立模時采取木板楔塊等進行封堵，砂漿填縫，防止?jié)仓r漏漿。地形起伏過大時，應(yīng)對基礎(chǔ)進行適當(dāng)開挖清理，保證立模平穩(wěn)。

b.模板下口及模板之間使用高壓縮橡膠帶作縫面連接，以保證拼縫平整嚴(yán)密，澆筑不漏漿。

c.開倉之前在側(cè)模上均勻涂上脫模劑，以便后期模板拆除時能夠很好地保護混凝土邊線棱角。

d.混凝土澆筑過程中，振搗棒的高頻振動會導(dǎo)致側(cè)向模板連接螺栓、斜撐花籃螺栓松動，應(yīng)安排模板工巡查，及時緊固螺栓、扣件。3.3.4 側(cè)模的拆除與維護

模板拆除應(yīng)在混凝土達到規(guī)定的強度后才能拆除，拆模時首先將連接件拆除，再松動地腳螺栓，使模板與混凝土面逐步脫離。脫模困難時，可以在模板底部用撬棍撬動，不得在上口撬動、晃動和用大鐵錘等砸模板。拆下的模板、支架及配件應(yīng)及時清理、維修。

3.4 鋼筋工序

3.4.1 鋼筋制安

鋼筋的加工制作應(yīng)按照鋼筋下料表進行，尺寸偏差不得超過規(guī)范要求允許值。鋼筋安裝采用倉內(nèi)綁扎，先設(shè)架立筋，再綁扎主筋和分布筋，必須保證安裝位置、間距、保護層及各部位鋼筋的型號、規(guī)格、數(shù)量均符合設(shè)計圖紙的要求。

3.4.2 澆筑過程保護

澆筑過程，應(yīng)安排專人維護鋼筋網(wǎng)。維護人員對變形的鋼筋要及時校正，對松脫的節(jié)點要及時綁扎加固，確保縱橫向鋼筋連接牢靠。施工人員在倉面上行走時，應(yīng)鋪設(shè)用于臨時通行的墊板，禁止直接踩踏鋼筋網(wǎng)，禁止為了澆筑方便擅自移動或割除鋼筋。

3.5 混凝土工序

3.5.1 混凝土拌和與運輸

混凝土拌和必須嚴(yán)格按照配料單進行配料，達到設(shè)計坍落度要求，出料后應(yīng)迅速運達澆筑地點，運輸過程中不應(yīng)發(fā)生分離、漏漿和嚴(yán)重泌水現(xiàn)象?；炷吝\輸宜使用攪拌罐車運輸，避免坍落度損失。

3.5.2 混凝土入倉

混凝土由坡面溜槽輸送入倉，溜槽采用2mm厚薄鋼板制作。在溜槽長距離斜坡輸料條件下，需采取以下措施避免發(fā)生骨料分離:

a.落差12m以上長邊坡宜優(yōu)先選用二級配混凝土，便于控制骨料分離。

b.根據(jù)邊坡坡比條件，在工藝參數(shù)試驗的基礎(chǔ)上，確定混凝土適宜的坍落度、膠材含量，也可通過調(diào)整外加劑摻量來改善混凝土的和易性，以滿足溜槽對混凝土流動性要求。

c.根據(jù)環(huán)境溫度變化，及時調(diào)整坍落度，對于C25二級配常態(tài)混凝土，25℃以下時入槽坍落度一般控制為70～90mm，25℃以上宜上調(diào)至90～110mm。

d.在分級馬道處，溜槽設(shè)置轉(zhuǎn)角，原1∶2坡度可降緩至1∶3～1∶4，轉(zhuǎn)角處滯留料可輔以人工持鍬撥下。

e.采取調(diào)節(jié)放料速度、出料口隔擋、人工配合扒料等輔助性措施，充分保證混凝土入倉質(zhì)量。

3.5.3 倉內(nèi)攤鋪振搗

倉內(nèi)局部輔以人工攤鋪到位。振搗時，混凝土振搗棒應(yīng)按順序均勻垂直插入，插入下層混凝土深度約5cm，緩慢提升，以混凝土表面返漿且不冒氣泡為宜，避免漏振、欠振或超振現(xiàn)象發(fā)生。振搗過程中注意避免對預(yù)埋件、模板等產(chǎn)生擾動。振搗器的振搗、布置與混凝土的卸料等做到互相協(xié)調(diào)，不能在倉面內(nèi)用振搗棒振搗運送混凝土。

3.5.4 收光抹面

在面模后自帶抹面收光平臺，跟隨面模一同提升。收光平臺在必要時也可單獨固定提升。收光平臺與面模采用單向鉸接。收光抹面時，采用人工收2～3次:待混凝土完全沉實、表面完全收水、上人有腳印但不下陷時，用糙率較大的木質(zhì)抹子初壓抹平;在初抹后1h內(nèi)，混凝土初凝前，待表面稍硬、手按有印時，用鋼板抹子再復(fù)抹1～2遍壓實拋光即可。

3.5.5 拉模提升

斜坡拉模施工采用左右側(cè)兩臺卷揚機同步運行控制面模上行或下行，兩臺卷揚機提升時必須保持同步，保證無側(cè)向偏移。開倉前，將滑模放置到倉位最下端，仔細(xì)檢查，確?；Ｅc側(cè)模頂部接觸緊密。澆筑前須試提升、降落數(shù)次，確認(rèn)滑模和卷揚機處于良好工作狀態(tài)。

拉模一般按照30～40cm上行一次，在澆筑間歇時每隔20～30min提升一次，避免模板與混凝土粘結(jié)。根據(jù)不同季節(jié)氣溫和混凝土初凝時間以及坡比將提升速度控制在1.5～2.0m/h之間。面模過馬道時，先行將面?；辽霞夁吰缕履_處，此時混凝土可直接入倉振搗。待到起坡后繼續(xù)滑升，如此連續(xù)施工。

3.5.6 過馬道提升

當(dāng)拉模提升到馬道轉(zhuǎn)角處時，采用定型制作的卡式斜向支撐用以減緩拉模變角，避免面模卡在馬道水平模板上，起到了緩沖作用，改善了卷揚機的工作工況。在完成馬道水平段混凝土澆筑后，利用斜向支撐滑升到第二級，然后拆卸下斜向支撐，緩緩放下面模降到馬道起坡處，再行下料澆筑，繼續(xù)滑升。過馬道斜向支撐設(shè)計如圖5所示。

圖5 拉模過馬道斜向支撐示意圖

3.5.7 側(cè)模脫模

混凝土達到強度要求時(一般為1.5MPa)開始拆模，并開始下一倉號的準(zhǔn)備，拆模時注意保護好混凝土邊角，以免影響混凝土外觀質(zhì)量。

3.5.8 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑完成12～18h后進行養(yǎng)護，高溫季節(jié)可提前灑水養(yǎng)護。通常用花管流水養(yǎng)護和養(yǎng)護膜覆蓋養(yǎng)護，始終保持混凝土表面處于潮濕狀態(tài)。養(yǎng)護期一般為14天。

3.5.9 施工縫處理

保持混凝土澆筑連續(xù)，如因故中止?jié)仓永m(xù)的時間超過了允許間歇時間造成初凝時，按照工作縫處理。施工縫面用高壓水沖毛，以保證做到縫面粗砂微露，使混凝土層間結(jié)合良好。

4 效果分析

在尾水渠邊坡混凝土施工過程中，采用無軌配重式拉模一次澆筑到頂技術(shù)，單倉規(guī)模:3級馬道，4級邊坡，邊坡及馬道全長86.5m，混凝土層厚1m，條帶寬度9m，拉?；骄俣?.5m/h，單倉施工每循環(huán)約5天(含備倉時間)，實現(xiàn)了快速連續(xù)施工，并且與拉?；竭M行抹面收光，形成了優(yōu)良的外觀質(zhì)量，混凝土整體性非常好。與傳統(tǒng)的普通小鋼模逐級澆筑施工方法相比，該技術(shù)在進度、質(zhì)量、資源投入等各方面優(yōu)勢突出，主要體現(xiàn)在以下幾點:

a.可靠保證施工質(zhì)量，面板平整度好，基本上不會出現(xiàn)蜂窩麻面等見缺陷。

b.采用不分級連續(xù)施工，減少了停倉次數(shù)，可以有效加快施工進度。

c.結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，采用可拆卸裝置和活動配重，便于人工操作，更加省時省力。

d.增加了拉模的周轉(zhuǎn)次數(shù)，減少了設(shè)備投入與費用攤銷，有效節(jié)約了成本。

5 結(jié)語

本工程所采用的拉模施工技術(shù)實現(xiàn)了尾水渠邊坡3級馬道4級長緩邊坡混凝土一次澆筑到頂，加快了混凝土上升速度，避免了護坡縱向分倉接縫，保證了護坡良好的整體性和平整光潔的外觀，綜合效益明顯。后經(jīng)技術(shù)總結(jié)，在此基礎(chǔ)上形成了“多級馬道緩邊坡混凝土拉模施工工法”，被中國水利工程協(xié)會審定為水利水電工程建設(shè)工法。該工法對于大體型大面積護坡的快速施工具有很強的實用性，可廣泛應(yīng)用于水電站、江河堤防、輸水渠道等類似工程中?！?/p>