厄瓜多尔CCS项目调蓄水库面板堆石坝面板施工无轨滑模研究与应用

厄瓜多尔CCS项目调蓄水库面板堆石坝面板施工无轨滑模研究与应用

陈健

中国水利水电第十工程局有限公司四川都江堰611830

摘要：厄瓜多尔cocacodoSinclair水电站调节水库混凝土面板于2014年10月10日开始施工历经了三个多月。采用无轨滑膜施工加快了施工进度，提高了施工安全和施工质量。

关键词：面板混凝土无轨滑膜

1.工程概况

1.1项目概述

CocaCodoSinclair（简称CCS）水电站为径流式电站，CCS水电站调节水库面板堆石坝坝顶高程1233.5m，最大坝高58m，坝顶宽度10m，坝轴线长约141m，面板坡比1：1.4。大坝面板共分16块，厚度40cm，最大斜长83.97m，总面积7510m2，总混凝土3004m3，钢筋绑扎总量220T；结构分缝条幅宽分别为12.0m（CSF6-CSF11）、6.0m（CSF2-CSF5、CSF12-CSF15）及异型板（CSF1、CSF16），2.面板滑模实际应用与具体施工方法研究分析

2.1面板滑模施工规划

大坝填筑至坝顶高程▽1233.50m高程时，优先进行最长板块挤压边墙修正，优化进行最长板块人工喷洒液态乳化沥青和细砂的方式对面板和挤压边墙的界面进行隔离处理，优化进行最长板块插筋及钢筋制安，之后跟进其它板块各序作业。面板浇筑采用跳仓浇筑的方式，首先浇筑12m块，12m块首先浇筑最大的一块，即CFS11，然后跳仓浇筑CFS9，再跳仓浇筑CFS7……再改装滑模浇筑6m块。

2.2滑模施工程序

2.2.1测量放线

在挤压边墙上游面测量标记出面板垂直接缝的位置，将面板分成16块；并检查挤压边墙坡面有无欠挖的情况。经检查挤压边墙上游面无欠挖情况。

2.2.2架立筋定点锚固

利用固定长度的木板（1.4m）和红色喷漆在挤压边墙上游面上标识出架立筋的位置，然后利用布置在坝顶的空压机为手风钻提供风能进行打孔，最后用水泥浆将架立筋锚固在孔内。架立筋按1.4m×1.4m布置，采用直径20mm，长70cm的螺纹钢，锚固长度约为30cm。

2.2.3接缝处砂浆找平

在接缝处采用手风镐配合人工敲琢出深10cm，槽口宽度70cm，槽底宽度50cm的倒梯形槽，并采用砂浆找平。为便于施工，找平砂浆通过直径90mm的PVC管从坝顶往下输送。安排两个人接料进行找平工作。

2.2.4刷隔离阳离子乳化沥青

在挤压边墙表面采用“乳化沥青层+砂层”的方式对面板和混凝土边墙的界面进行隔离处理。面板与挤压边墙之间要刷3mm的阳离子乳化沥青。将乳化沥青沥青和水大约按2:1的比例进行搅拌直接倒在挤压边墙上游面上涂刷达到较快的速度并能满足涂刷厚度，沥青刷完2—3m立即人工抛洒一层细砂。

2.2.5铜止水加工安装

铜止水为“W”型，由自制铜止水成型机在坝顶加工成型，铜止水成型机由固定不动的下模板和活动的上模板及两个10t的液压千斤顶和控制器组成，具体结构见下图。

自制铜止水成型机示意图

加工好的铜止水按照设计依次放入橡胶条和48mm宽的泡沫条。待接缝处找平砂浆具备一定强度后，在接缝中线上人工铺设EPDMSheet(6mm)，然后放上加工成型的铜止水，并完成各段铜止水的焊接。铜止水和砂浆找平具体如下图所示：

面板接缝处砂浆找平示意图

2.2.6架立钢筋网焊接和钢筋绑扎

在准备浇筑的面板分块内水平放置钢筋并焊接在架立筋上，形成架立筋网用于支撑面板钢筋。完成架立钢筋网后就进行中层钢筋的绑扎。较小的分块比如CFS—1、CFS—16直接采用人工从坝顶往下传送钢筋。

2.2.7侧面模板安装

铜止水片安装焊接完成后，根据测量放线焊接好混泥土垫块便可进行模板的安装，支撑杆由两根螺丝杆、一根螺母套筒和一个带螺栓的卡管组成。为了便于施工，受压缝的1.2cm泡沫板与侧模一同安装完成，而受拉缝的3mm沥青则先用5mm的薄层板代替安装在侧模内侧，待浇筑完成拆除模板时一并拆除，在浇筑相邻分块之前刷上3mm的沥青。

侧模与通常滑模浇筑采用木模不同，采用定制高强度模板，具有更强的刚度，在滑模和混凝土较大的压力下变形移位量很小，面板侧面的直线成型效果很好。

侧模固定和分缝材料的安放

2.2.8安装滑模及卷扬机

在浇筑仓面进行各种准备工作的同时，进行滑模及卷扬机等滑升系统的组装、安放和调试，并且浇筑6块2m×1.2m×0.8m，重约4.6t的混凝土配重块，每个卷扬机支架两侧安放两个混凝土配重块。

2.2.9滑模就位

将滑模在卷扬机和钢丝绳的牵引保护下从侧模上下滑至坝底准备浇筑，铜止水片加工精度不够，人工安装的侧模有较大的起伏，下滑的时候滑模跟随两个人，在滑模被卡住的时候使用千斤顶帮助其下滑。

滑模在自重作用下可以较好地压实侧模、铜止水和EPDM橡胶垫片，将侧模高差起伏减到最小，提高面板的平整度。

2.2.10校模清仓

钢筋和侧模安装好后就进行测量校正模板，主要保证侧模在允许范围内呈一条线和同一高度，允许偏差为5mm。模板校正完成，就进行清仓，冲洗仓底。

2.2.11雨棚安装

由于气候特殊，为保证滑模施工的连续性和混凝土浇筑质量，所以搭建雨棚保护仓面。雨棚支架和透明塑料瓦都选择轻质材料，便于运输安装和拆卸。

2.2.12铺设溜管、溜槽

滑模浇筑入仓采用内径30cm的波纹溜管和铁皮溜槽相结合的方式，坝顶波纹管使用铁皮制作一个集料斗，混凝土罐车直接往集料斗里下料。溜槽端口距离滑模上口应大于1m，方便平仓振捣。溜槽和溜管以及溜槽和溜槽之间用粗钢丝固定，连接处可以左右摆动，在混凝土下滑过程中，将溜槽底端适时左右摆动，均匀布料。

2.2.13混凝土浇筑

从混凝土拌合开始至工作面的计划运输时间控制在45min以内，仓面混凝土振捣选用直径不大于50mm的插入式振捣器共3台，振捣器垂直插入混凝土内进行振捣。

面板滑模施工顺序1→2→3→I→II→III→①→②→③→④→⑤→⑴→⑵→⑶→(4)→(5),其中CFS-11块浇筑了2m的起始块，然后再使用滑模浇筑，按照面板分块施工顺序先进行钢筋绑扎及配套预埋件施工，再进行混凝土浇筑。

面板浇筑顺序示意图

滑模浇筑施工布置如下图所示，滑模由两台卷扬机由钢丝绳牵引上升，浇筑12米块时混凝土罐车在卷扬机支架之间卸料，两条溜管交叉卸料，保证浇筑面混凝土均匀上升；6m块浇筑时使用一根溜管在卷扬机外侧下料。

滑模浇筑施工示意图

1.模板系统、2.抹面平台及棚架、3.侧模、4.坝顶横向牵引架（包括卷扬牵引系统）、5.混凝土入仓溜管和溜槽，6.运料小车，7.混凝土搅拌运输车。

如图①所示；滑模上升时，钢绳1不动，钢绳2缓慢提升，左侧葫芦也适当调整保证滑模在侧模和钢管轨道上滑行，滑升后如图②所示；当滑模姿态调整为水平后，两根钢绳一起提升，开始常规滑行，如图③所示。

面板不规则部分的滑模浇筑示意图

2.2.14混凝土养护

面板混凝土采用土工膜覆盖喷水养护的方式，养护90天。滑模滑升后，工人在抹面平台上，对脱模的混凝土表面进行修整、抹面、压光。

2.2.15滑模及抹面平台移位

滑模在完成一个仓号的连续浇筑后，在千斤顶的辅助下，直接滑到卷扬机支架上，并固定，方便进行最后一段混凝土面的修整和处理，与此同时对滑模进行打扫、清理，为下一仓浇筑做好准备。

2.2.16拆除侧模、雨棚

混凝土浇筑完成24小时后根据实际情况判定可否拆除模板，若可以拆除，拆模后立即进行封面处理，修整、压面和保护混凝土。

3.滑模施工力学计算

3.1滑模系统组成

滑模系统顶模板由3部分组合而成，中间一节长6m，其余两块各长3.5m，宽度为1.2m。顶模及浇筑抹面平台共7.3t；卷扬机支架4.5t×2；卷扬机支架配重块4.6t×2；卷扬机1.27t×2。浇筑6m块面板时使用两块长3.5m的模板拼凑成7m的顶模。

滑模示意图

卷扬机支架意图

3.2卷扬机拉力验算

根据SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》公式4.4.4计算滑模牵引力T：

式中：A——模体与混凝土的接触面积，m2；

——模体与混凝土的粘结力，钢模板按0.5计；

——模体倾角，35.5°；

G——模体系统自重（包括配重、施工荷载），；

p——混凝土的上托力，；

——钢模体与混凝土的摩擦系数，取0.4—0.5；

——滚轮或滑块与轨道的摩擦系数，对滚轮取0.05，对滑块取0.15—0.5（钢对钢）；

K——牵引力安全系数，取1.5—2.0。

根据SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》4.4.3.1（1）、（2）取施工人员荷载按1.0计，及滑模及抹面平台重7.3t，机具、设备重0.1t，所以

根据SL32-92《水工建筑物滑动模板施工技术规范》4.4.3.1（4）和本次模体倾角35.5°，取新浇混凝土对模板的上托力4.5，所以

取

代入数据得：

本次滑模提升设备为两台5t慢速卷扬机，通过滑模上的动滑轮装置两台卷扬机能够提供20t，即的拉力。

，所以动力装置卷扬机满足要求。

3.3滑模浮托力验算

由上可知浮托力；

模体系统自重在垂直坡面方向的分力；

，所以滑模系统满足抗浮要求。

3.4卷扬机支架稳定性验算

3.4.1抗滑稳定性验算

卷扬机支架受力分析图

根据受力分析图和各个部件重量进行计算：

卷扬机支架、卷扬机和配重块的重量为G，

钢绳拉力的竖直方向分力为，

钢绳拉力的水平方向分力为，

地面对卷扬机支架的支撑力为，支架保持稳定，则由竖直方向合力为0得：

摩擦力计算公式：

式中：

，由于缺乏相关数据资料，近似取钢板与混凝土的摩擦系数0.6；

所以：

，并且与卷扬机支架底部接触的是3A料，3A料的表面粗糙度比混凝土的大，所以支架与3A料的滑动摩擦系数比与混凝土的滑动摩擦系数大，所以卷扬机与3A料之间的摩擦力大于f，即大于136kN，加之卷扬机的稳定时所受的是静摩擦力，而静摩擦力比滑动摩擦力大，所以卷扬机支架抗滑稳定性满足要求。

3.4.2抗倾覆稳定性验算

卷扬机支架在拉力F的作用下若发生倾覆则是绕O点顺时针倾覆，取卷扬机刚刚失去稳定性时进行计算，此时除O点以外地面对卷扬机支架的支撑力为0。

此时卷扬机的倾覆力矩为：

抗倾覆力矩为：

其中配重G2提供的抗倾覆力矩为：

由上面的计算可知卷扬机支架的抗倾覆稳定性满足要求。

4.面板滑模主要技术创新点及总结

4.1使用PVC溜管加溜槽并且不设缓冲设施

CCS调节水库面板浇筑采用PVC波纹溜管加溜槽的方式输送混凝土。从大坝顶部到离浇筑面约6m处使用PVC波纹管，PVC波纹管下连接铁皮溜槽，铁皮溜槽之间使用铁丝连接，连接处要牢固但要能够在坝轴线方向有一定的自由度，可以使得溜槽左右移动下料，使混凝土均匀上升。再严格控制混凝土的塌落度在较小水平（5cm～7cm），混凝土没发生骨料分离。

5.2利用滑模自重增加侧模与铜止水的贴合紧密度

侧模下面是铜止水经分析利用滑模自重压实侧模、铜止水和EPDM橡胶垫。具体就是将滑模下滑使用的轮子去掉，让滑模直接压在侧模上下滑至坝底，利用其重力将侧模、铜止水和橡胶垫压实后再进一步调试侧模的位置，这样能最大限度的减小衔接缝隙，增加侧模的安装精度，杜绝滑模上滑被卡住的情况，经实践证明此方法取得了良好的效果。

6.总结

无轨滑膜在CCS调节水库面板堆石坝面板的应用历时3个月，面板平整度经后期实测最大处为－8mm，平均±5mm，满足合同技术要求平整度≤6.3mm的规定。面板施工期及后期未发现裂缝现象。面板止水缝宽无明显扩张或压缩变化，取得了较好的效果。为类似雨林混凝土施工提供了参考经验。

作者简介：陈健，男(1976~)，四川新津人，1997年至今在中国水利水电第十工程局有限公司工作，工作者程师，长期从事水利水电工程建设施工及管理工作。