輕型滑模體在石河水庫(kù)溢流壩堰面施工中的應(yīng)用

□郭紹艾 牛海勇

輕型滑模體在石河水庫(kù)溢流壩堰面施工中的應(yīng)用

□郭紹艾 牛海勇

2012年開(kāi)始實(shí)施石河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，為保證秦皇島市供水安全，設(shè)計(jì)采用了溢流壩閘墩局部拆除加長(zhǎng)重建，原溢流堰面局部鑿除新建溢流堰面方案，堰型采用WES實(shí)用堰，堰頂高程47.00m，定型設(shè)計(jì)水頭11m，挑流消能。溢流壩堰面垂直水流方向共分5塊，寬度不均，分縫寬度為16.4～21.9m。堰面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，新澆混凝土厚度0.8～2.5m。

1.施工方案選擇

該工程溢流堰面混凝土澆筑采用滑模施工方案，滑模施工中滑動(dòng)模板最為關(guān)鍵，常用的有重型和輕型兩類(lèi)。重型滑動(dòng)模板也稱(chēng)配重式滑動(dòng)模板，即采用槽鋼等鋼材拼接組合成模板主體，模板上部采用剛體或石料增加重量，以平衡滑模施工過(guò)程中堰面混凝土的上托力，由于此類(lèi)滑動(dòng)模板自重較大，一般需較大的牽引力實(shí)現(xiàn)模體滑動(dòng)。輕型滑動(dòng)模板一般采用鋼制桁架作為模板主體，通過(guò)鋼梁導(dǎo)軌對(duì)滑動(dòng)模板的鎖定平衡滑模施工過(guò)程中堰面混凝土的上托力，此類(lèi)滑動(dòng)模板自重較輕，模體滑動(dòng)所需的牽引力也較小。

結(jié)合其他工程經(jīng)驗(yàn)，兩種滑模體的施工進(jìn)度、質(zhì)量均較好，但重型滑模體的投資偏大。考慮本工程特點(diǎn)及實(shí)際難度，因溢流堰面上、下游均不具備吊裝重型設(shè)備的條件，且安裝電動(dòng)牽引裝置很困難，故要求使用的滑模體要自重小，便于吊裝，牽引力小，最好采用人力牽引其前進(jìn)。因此，本工程采用了輕型滑動(dòng)模板施工方案。

2.滑模體設(shè)計(jì)

2.1 鋼梁軌道設(shè)計(jì)

鋼梁軌道主要由軌道梁、軌道加勁板、軌道定位板及支撐桿組成。軌道梁采用[16槽鋼按溢流堰面曲線分段彎制，通過(guò)軌道定位板連接支撐桿，支撐桿設(shè)計(jì)為圓鋼管，與預(yù)先打入基面混凝土內(nèi)的鋼筋錨桿焊接牢固。在槽鋼外側(cè)設(shè)置加勁板將槽鋼與軌道定位板連接固定，增強(qiáng)整體剛度。本工程充分利用材料特點(diǎn)，采用一條軌道完成兩種作用，節(jié)省了鋼材用量，降低了施工難度。

2.2 行走裝置設(shè)計(jì)

行走裝置主要由滾輪和行走箱體組成。滾輪分為行走輪及反向輪，通過(guò)輪軸連接行走箱體，單個(gè)滑模體兩側(cè)各設(shè)行走箱體1個(gè)，每個(gè)箱體連接行走輪1個(gè)，反向輪2個(gè)。滾輪位于行走箱體一側(cè)且就位于鋼梁軌道內(nèi)，行走箱體另一側(cè)與滑動(dòng)模板連接。通過(guò)設(shè)置行走箱體并配合可拼裝短梁作為滑動(dòng)模板，方便了滑模體的安裝與拆卸，減少了滑模組裝工序，降低了施工難度。

2.3 輕型滑動(dòng)模板設(shè)計(jì)

一是模板幾何尺寸。溢流堰壩塊長(zhǎng)度扣除兩邊塊導(dǎo)墻部分為15.05～20.55m，結(jié)合溢流堰面分塊情況確定模板的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)為以6m長(zhǎng)的短梁分段組合，寬度為1.2m，模板桁架梁高1.2m。

二是模板上托力。根據(jù)中國(guó)水電六局在太平哨水電站溢流面施工時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)，溢流面上滑升的模板在反弧段下部、直線段中間和正弧段上部受力比較大。按模板長(zhǎng)度20m計(jì)算，所受的上托力在反弧段為158 kN，直線段為99 kN，正弧段為133 kN。

三是模板桁架梁設(shè)計(jì)。本工程模板桁架梁上弦桿選用Φ80×4鋼管，拼裝后位于中間位置的桁架梁上弦鋼桿中增設(shè)一根Φ25鋼筋；下弦桿選用100mm× 100mm×4mm方管2根；腹桿選用Φ40×3鋼管。按照桁架桿件計(jì)算假定，采用數(shù)解法計(jì)算桁架梁內(nèi)力，對(duì)各桿件進(jìn)行應(yīng)力及穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)果均滿足要求。

四是模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；瑒?dòng)模板主體為桁架梁，下部采用1500mm×6030mm× 4mm鋼板作為滑模面板，前端設(shè)90mm× 100mm×10mm加勁板，并將300mm× 5800mm×3mm工作踏板鎖定在桁架梁上。由于桁架梁均設(shè)計(jì)為短梁，使用時(shí)需根據(jù)倉(cāng)面寬度進(jìn)行拼裝，在桁架梁兩端設(shè)置12mm厚連接鋼板。

2.4 牽引裝置設(shè)計(jì)

滑動(dòng)模板的牽引力采用《水工建筑物滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5400-2007)中公式6.4.6進(jìn)行計(jì)算。本工程模體與混凝土最大接觸面積為25m2，模體自重40kN，傾角為45°，模體與混凝土的粘結(jié)力取0.5kN/m2，摩擦系數(shù)取0.5，牽引力安全系數(shù)取1.5，經(jīng)計(jì)算牽引力為189 kN。

3.堰面混凝土澆筑

混凝土澆筑按照溢流壩段分塊確定分倉(cāng)數(shù)量和各倉(cāng)寬度，結(jié)合除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的具體指標(biāo)，堰面分兩1～2層澆筑，均采用滑模施工，面層澆筑厚度為1.0～0.8m。

開(kāi)倉(cāng)澆筑后模板平均滑動(dòng)速度為0.4m/h，入倉(cāng)混凝土塌落度控制在4～5cm。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布置情況，混凝土采用罐車(chē)運(yùn)輸至溢流壩上部交通橋上，采用溜管配合溜槽入倉(cāng)，單層澆筑上升高度20cm，50型插入式振搗棒振搗。

滑動(dòng)模板后設(shè)置與倉(cāng)面等寬的移動(dòng)腳手架，每個(gè)移動(dòng)腳手架底部安裝4個(gè)托輪。采用2個(gè)2t手動(dòng)葫蘆將移動(dòng)腳手架與模板桁架梁連接，人工在移動(dòng)腳手架上對(duì)出模的混凝土進(jìn)行壓光處理。根據(jù)出模后混凝土的硬度情況，用手動(dòng)葫蘆調(diào)整移動(dòng)腳手架與滑模之間的距離，在適合的時(shí)候?qū)嵤汗馓幚砉ば颉?/p>

單倉(cāng)滑模完成后，按下一倉(cāng)尺寸調(diào)整滑動(dòng)模板長(zhǎng)度，重復(fù)上述過(guò)程直至完成全部溢流堰面混凝土施工。

4.應(yīng)用效果

本工程溢流堰面混凝土澆筑滑模施工效果較好。采用輕型滑模體，大幅降低了材料費(fèi)和安裝費(fèi)，節(jié)省施工費(fèi)用；輕型滑模體運(yùn)輸及安裝非常簡(jiǎn)便，混凝土澆筑過(guò)程中上滑順暢，4 天內(nèi)即可完成單倉(cāng)混凝土澆筑，加快了施工進(jìn)度；混凝土入倉(cāng)塌落度、振搗強(qiáng)度、滑模體行走速度、出?；炷翂汗鈺r(shí)機(jī)均得到了嚴(yán)格控制， 堰面混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，外觀質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良， 確保了工程質(zhì)量。輕型滑模體滑出的堰面曲線平滑、順暢，經(jīng)復(fù)測(cè)與設(shè)計(jì)曲線一致，可滿足水庫(kù)溢流壩安全泄水的要求。

2014-05-12

郭紹艾，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。牛海勇，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，工程師。