滑模在白河(夹河)水电站护坡混凝土施工中的应用

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【摘 要 】水利水电工程两岸边坡通常会在设计洪水位以下浇筑护坡混凝土,一般来说,护坡混凝土厚度薄,高差大,工期紧张,成本大,浇筑难度大,且质量要求较高,在水利水电工程中护坡混凝土施工中,采用滑模技术施工可以成倍地提高混凝土浇筑效率,对于工期紧张、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,提高施工质量,降低施工成本.

【关 键 词 】 水电站；护坡混凝土；滑模

1.工程概况

汉江白河水电站是汉江上游干流七级开发的最末一级,枢纽位于湖北省十堰市郧西县、陕西省安康市白河县境内,上距蜀河水电站坝址约38.0km、安康水电站147.0km,下距白河县城关镇约11km、距丹江口水利水电枢纽坝址约213.0km、孤山水电站约35.5km.

汉江白河（夹河）水电站是汉江上游干流七级开发的最末一级,枢纽位于湖北省十堰市郧西县、陕西省安康市白河县境内.白河（夹河）水电站枢纽工程的开发任务是以发电为主,兼顾航运等综合利用效益.工程等别为二等,工程规模为大（2）型,电站装机容量180MW,采用4×45 MW,灯泡贯流式机组.

2.方案选择

白河（夹河）水电站左岸边坡护坡混凝土施工范围主要为：左岸坝肩下游引航道边坡EL185～EL195m边坡及马道、EL185～175m边坡及马道混凝土,上下游护坡长度约506m.护坡混凝土厚度40cm,C20配混凝土,混凝土内设置双层Φ14钢筋网,网格尺寸20×20cm.护坡混凝土沿水流方向每隔9.1m左右进行分缝,缝宽1～2cm,缝内填充沥青木板.

白河（夹河）水电站左岸边坡护坡混凝土由于地质条件较差（基本为Ⅳ,Ⅴ岩石）,开挖进度有所滞后,合同单价较低.为保证施工进度计划的实现,同时节约施工成本,根据以往多年的施工经验,对于等截面的混凝土结构采用滑模施工时最佳方案之一.滑模施工以其独特的施工工艺,具有以下特点：

①滑模施工速度快,不管结构体形多大,只要供料能达到,一般都是普通模板浇筑速度的2倍以上,如果能控制好混凝土的初凝时间,速度可更快；

②成本低,由于滑模的模体结构简单,重量轻,材料投入少,消耗少,相对于其他施工方法来说,材料设备等投入成本可大大降低；

③施工质量可靠,滑模混凝土浇筑严格按照30cm分层控制,浇筑、振捣作业在模板表面进行,便于操作和控制；

④滑模施工具有连续性,减少了施工缝,体形具有可调性,防止出现体形的较大偏差或跑模；

⑤表面质量平滑,外观平整,避免出现“麻面”,错台现象；

⑥安全性好,滑模体结构有封闭、固定的操作平台,可以有效的防止施工人员坠落、坠物等安全事故.

故白河（夹河）水电站左岸边坡护坡混凝土浇筑主要方案采用滑模施工.

3.滑模设计

根据本工程的结构特点、混凝土施工工艺及总进度计划等要求,护坡混凝土主要模板选型为以滑动模板为主、木模板（主要用于侧模与基岩面相接）为辅的方式.滑模面板采用5mm厚钢板；滑模骨架采用[20槽钢,纵横各三道；滑模主轨道采用三根25b工字钢,轨道设置在滑模背侧,轨道底部加固采用预埋Φ32螺纹钢,顶部采用和Φ32插筋加固焊接.轨道与滑模间行走采用6个轴承（每个轨道2个）；侧轨采用[20槽钢；侧轨加固采用Φ25插筋；滑模牵引系统采用2个10吨手动葫芦. 一套滑模重约1.2吨,考虑模板工作平台、工作人员及振捣装置重量,滑模总重约1.9吨.滑模具体结构形式详见附图.

根据滑模牵引力计算公式：

式中 A――模体与混凝土的接触面积,13.5m2；

――模体与混凝土的粘结力,钢模板按0.5kN/m2计；

――模体倾角；取55

G――模体系统自重（包括配重、施工荷载）,kN；取22kN；

p――混凝土的上托力,kN；取6KN/m2

f1――钢模体与混凝土的摩擦系数,取0.5；

f2――滚轮或滑块与轨道的摩擦系数,对滚轮取0.1；

K――牵引力安全系数,取2.0.

经计算：T≈7.78（t）

根据滑模计算和结构具体情况布置2个10t手动葫芦进行提升,可满足强度和结构要求.

4.滑模混凝土施工工艺

4.1施工前准备工作

混凝土施工前必须做好各项准备工作：模体和提升系统准备；起滑面的凿毛、冲洗.测量放线工作；滑模组装调试；为滑模开仓验收做好准备.施工期间季节变化还应做好防雨或降温工作.

4.2预埋件及轨道施工

滑模系统由轨道、支架、桁架、面板、抹面平台、行走及提升设备等组成.在先浇筑的马道基础混凝土中预埋件.埋件上焊接Φ75×3.5钢管支撑架,支撑架安装轨道,各浇筑块的两条轨道中心距离均为7.345m.

轨道材料选Ⅰ20槽钢,轨道按曲线方程推出相应坐标进行热弯加工或割口冷弯加工.为便于运输和安装,每6m一段分节组装.

4.3滑模组装

利用起重机或液压反铲将已加工好的滑模组件放至马道基础混凝土面测定的位置上,安装并加固滑模轨道.侧模采用现立木模,面板为2.8cm厚松木或杉木板,支撑采用5×8cm方木.组装完毕进行验收后进入下一道工序施工.

4.3混凝土浇筑

滑模混凝土施工按以下顺序进行：钢筋绑扎→滑模安装→下料→平仓振捣→提升→下料.滑模提升要求对称均匀下料,滑模混凝土要求塌落度5～7cm,正常施工按分层20cm～30cm一层进行,采用插入式振捣器振捣,经常变换振捣方向,并避免直接振动模板,振捣器插入深度不得超过下层混凝土内10cm,模板提升时停止振捣.滑模正常提升根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具体情况确定合理的提升速度. 混凝土初次浇筑和模板初次提升应严格按照以下六个步骤进行：首次浇筑50mm砂浆；接着按分层30cm浇筑两层；厚度达到65cm时,开始提升30～60mm,检查脱模的混凝土凝固是否合格；第四层浇筑后提升150mm；继续浇筑第五层,提升150～200mm；第六层浇筑后提升200mm；若无异常情况,便可进行正常的浇筑和提升.

混凝土的浇筑要确保滑模提升的速度应与混凝土的浇筑速度是匀速前进的,此外,在混凝土的入仓和振捣中务必要分层进行,不允许将混凝土的拌合料经入料口直接一次性的注入滑模内,从而有效地防止因振捣不及时造成的漏振.

混凝土收仓完毕应立即养护,在终凝前注意混凝土面水分不能过快损失,及时喷雾或洒水保持表面湿润,采用支护系统水管引出28mm的塑料管,混凝土表面麻袋片覆盖,定时洒水养护.养护时间不应少于28天.

4.4滑模提升

施工进入正常浇筑和提升时,应尽量保持连续施工,并设专人观察和分析混凝土表面情况,根据现场条件确定合理的提升速度和分层浇筑厚度.依据下列情况进行鉴别：提升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉,并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平.

滑动模板提升采用2个10t手动葫芦提升,要求两侧均匀缓慢提升,每次模板提升高度控制在20～30cm,模板提升前提是底部已浇筑砼50～100cm范围已经初凝.提升过程中有专人检查手动葫芦的情况,观察提升装置的压痕和受力状态是否正常,检查滑模中心线及操作盘的水平度.

4.4表面修整及养护

表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后,应立即进行此项工作.一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如果表面平整也可不作修整.为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件,减少裂缝,设置专们的洒水管对混凝土进行养护.

4.5停模处理措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行,出现意外停滑时应采取“停滑处理措施”,混凝土停止浇筑后,每隔0.5～1个小时,提升1～2个行程,直至混凝土与模板不再粘结（一般4个小时左右）.由于施工造成的施工缝,预先作施工缝处理,然后在复工前将混凝土表面残渣除掉,用水冲净,先浇一层骨料减半的混凝土或水泥砂浆,然后再浇筑原配混凝土.

4.6滑模施工中出现的问题及处理

护坡混凝土滑模施工中常出现的问题有：滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、轨道弯曲等.其产生的根本原因在于手动葫芦的提升不同步,荷载不均匀,浇筑不对称,纠偏过急等.因此,在施工中首先把好质量关,加强观测检查工作,确保良好运行状态,发现问题及时解决.

3.6.1纠偏

利用手动葫芦自身纠偏,即暂停一边的手动葫芦,提升另一边的手动葫芦一定行程,再两个手动葫芦同时进行提升,如此反复几次,逐步调整至设计要求.并针对各种不同情况,施加一定外力给予纠偏.所有纠偏工作均不能操之过急,以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、轨道弯曲等事故的发生.

3.6.2模板变形处理

对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复.

3.6.3轨道变形处理

轨道弯曲时,采用加焊钢筋或斜支撑,弯曲严重时切断,接入轨道重新与下部轨道焊接,并加焊“人”字形斜支撑.

3.6.4混凝土表面缺陷处理

采用局部立模,补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平.

结语

白河（夹河）水电站左岸边坡护坡混凝土,施工难度大,工期要求紧张,为保证进度目标的顺利实现,保证工程安全度汛,左岸护坡混凝土浇筑采用滑模施工方案,在工程进度与质量等多方面与普通模板浇筑施工相比较,有以下有点：

（1）滑模工艺与传统的模板施工工艺相比较,避免了支模、拆模等多种重复性工作,其速度更快,工效更高,材料消耗更少.根据结构建筑面积的大小,合理配置机械资源,只要供料能力达到,控制好混凝土的初凝时间,每单元的浇筑完成时间仅为36小时左右.

（2）滑模严格按照20～30cm左右分层控制,连续浇筑上升,最大限度的减少甚至避免了施工缝,使混凝土的整体性更好.由于浇筑、振捣作业在靠近模板表面进行,便于操作和控制,脱模后的混凝土表面质量平滑,外观平整,避免出现麻面、错台等混凝土外观质量缺陷.

（3）滑模操作平台焊接围栏,挂设安全防护网,有效的防止了施工人员坠落、坠物等安全事故.