浅谈滑模在均质土坝上游护坡混凝土施工中的应用

第１期　２０１８年１月　陕西水利　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｎｏ．１　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１８　文章编号：１６７３—９０００（２０１８）Ｏｌ一０１５７—０２　浅谈滑模在均质土坝上游护坡混凝土施工中的应用　王利刚　（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西西安７１００６８）　［摘要］韩城小迷川水库工程大坝工程为均质土坝，上游护坡形式为：砂、混合料垫层铺筑，砂浆找平层及Ｃ２５砼　面板防护。工程在块状护坡混凝土施工过程中，提出采用滑模施工技术，大大提高了施工效率。实践证明，滑模系统在工　程中的合理应用，配合使用跳仓法浇筑能大大提高施工进度，减少人员、材料及设备投入，可为类似工程提供借鉴。　［关键词］滑模施工；均质土坝砼护坡；应用　［中图分类号］ＴＶ５４４　［文献标识码］Ｂ　板加配重。卷扬机坡面方向牵拉，　３０插入式振捣棒振捣，配合　１工程概况　韩城市小迷川水库是一座具有村镇居民生活供水和农业　灌溉功能的Ⅳ等／ｂ（１）型水利枢纽工程。水库坝址位于距韩城市　２１　ｋｍ的板桥镇王坪村漏水河一级支流小迷川。小迷川支流发　源于黄龙山区任家沟，源头高程为１６２３　ｍ，流域面积５３．６　ｋｍ　，　河流长度２２．５０　ｋｍ，水库坝址以上控制流域面积４６．６　ｋｍ　，河　人工收面进行浇筑。面板按设计分缝采用跳仓浇筑，砼面板配　备４套模板同时施工。　砼浇筑完成后及时进行洒水养护。由于面板面积大，在浇　筑后面板上布置水管网，派专人看管。并采用毛毡覆盖保湿，确　保砼浇筑质量。　道长２０．８７　ｋｍ，河川平均比降２．１２％。　水库拦河坝采用均质土坝，坝顶宽７　ｍ，坝顶高程６５５　ｍ，　３滑模设计　滑模系统中主要包括侧模、滑模盖板及滑升系统三部分。　３．１侧模设计　坝顶长度２２８　ｍ，最大坝高５５　ｍ，坝顶路面为沥青砼结构，上　游坝坡１：３．Ｏ０，戗台宽度８　ｍ，下游坝坡坡比自上而下依次　为：１：２．２５，１：２．５，１：３，下游平均坡比１：２．７，坝脚排水棱体顶宽　２　ｍ，顶部高内坡比１：１．５，外坡比１：２。　砼面板施工过程中，侧模采用单根长度为６　ｍ的２０＃槽钢　（槽钢高度与面板厚度相同），横向间距２．９８　ｍ沿砼块两侧方　向依次布置至坝顶。槽钢纵向之间采用螺栓连接。内侧每间隔　３　ｍ位置左右对称焊接两根２０　ｃｍ长￣Ｐ１０钢筋充当卡槽用以　安装分块挡板，作为横向伸缩缝。挡板采用３　ｍｍ厚钢板，钢板　上侧敷设２　ｃｍ厚聚乙烯泡沫板。槽钢外侧采用预制／４０　ｍｍ　角铁进行加固，并通过加塞木楔的方式对左右位置及垂度进行　大坝上游护坡形式为：砂垫层、混合料垫层铺筑，砂浆找平　层及Ｃ２０砼面板浇筑。砂垫层铺筑厚度为２０　ｃｍ，混合料垫层铺　筑厚度为３０　ｃｍ，５　ｃｍ厚Ｍ１０砂浆找平层，现浇砼面板２０　ｃｍ。　护坡分为尺寸为５　ｍｘ５　ｍ的块状砼，面板内预埋ＤＮ５０ＰＶＣ排　水管包裹土工布，坡度１：３，面板砼块伸缩缝内填塞聚乙烯低发　泡沫板，每块面板垂直于坡面设置４根０１００　ｍｍＰＶＣ排水管，　微调，确保侧模位置安装无误，并牢固可靠。侧模结构示意图见　图１。　２０＃槽钢　间排距ｌｘｌ　ｍ，管内端用３００　ｍｚ土工布包裹并嵌入混合料垫　层。砼设计工程量４２００ｍ　。　２砼护坡施工　均质土坝上游砼护坡常规的施工方案为在预制场按设计　挡板卡槽　尺寸大批量预制，然后运输至现场再进行安装，施工安全性不　可靠，而且施工成本较高，因而在南沟门大坝上游砼护坡施工　中大胆探索创新，采用面板堆石坝面板的施工工艺。　面板砼标号为Ｃ２０·Ｗ４·Ｆ１５０由搅拌站集中拌制，８　ｍ　罐　车运至施工现场，并采用溜槽入仓。模板采用槽钢侧模定位安　装，坡面方向每３　ｍ位置设置挡头模板，滑模盖板采用定制钢　图１侧模结构示意图　模板系统中，侧模可兼做滑模轨道使用。滑模盖板为无轮　式，盖板直接作用在侧模顶滑动。为减小滑动过程中的磨阻，保　［收稿日期］２０１７—１２—１８　［作者简介］　王利刚（１９７７一），男，陕西杨凌人，高级工程师，主要从事水利水电工程管理工作。　·　１５７　·　第１期　２０１８年１月　陕西水利　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｎｏ．１　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１８　持模板两侧受力均衡，确保模板平稳上升，应定期在侧轨顶涂刷　润滑剂。同时，对浇筑过程中侧模顶附着的混凝土及杂物应及时　清理，避免因轨道不平整造成的滑模抬动，影响面板平整度。　３．２滑模盖板设计　砼面板设计分一级、二级纵坡，最大坡比分别为１：３和　１：２．７５，设计Ｃ２５常态混凝土自然状态下需加盖顶模成型。本　工程施工中滑模盖板采用定制钢模板加配重的方式。模板采用　５　ｍｍ钢板，外部焊接１４＃加肋槽钢，以增加模板的刚度，减少　变形。钢板尺寸为分块尺寸加横向富裕尺寸各２０　ｃｍ，大小为　３．４　ｍ￣１．２　Ｉｌｌ。模板理论重量为４２０　ｋｇ左右。　根据已有施工经验，模板需增加配重用以减少上升过程　中混凝土料的反作用力及由于振捣棒振捣造成的模板位置移　动，从而达到预期的施工效果。因此，计划在模板顶部左右位　置各固定一块混凝土预制块，预制块尺寸为０．５　ｍｘ０．５　ｍ￣０．５　ｍ，　增加重量约６００　ｋｇ。累积重量１　ｔ。另需在滑模前段两侧位置　焊接２个拉环，预留钢丝绳进行牵拉。滑模盖板结构示意图见　图２。　图２滑模盖板结构示意图　模板牵拉方向应与模板中心线方向一致，确保滑模盖板沿　轨道直线上升。方向发生偏移时，应及时进行人工矫正。避免由　于模板掉落造成误工误时。　３．３滑升系统　滑升系统主要以卷扬机牵拉为主，滑轮配合导向完成。　综合现场实际情况，首先进行高程８３０　ｍ马道以下（二级　边坡）面板施工。卷扬机可固定于马道位置，马道兼做施工道　路。一级边坡可利用坝顶路面，完成卷扬机的操作和运料及其　他施工任务。　施工过程中，采用ＪＫ型电控卷扬机，配用电机ｌｌ～１５　ｋＷ，　起重量３　ｔ。钢丝绳直径１６　ｍｍ，所需长度以满足边坡长度及操　作间距为宜，约１２０　ｍ。因此，卷扬机完成前进方向约２０仓砼，　位置需重新安装。　卷扬机安置在坡顶，并在土体内埋设地锚加以固定。地锚　埋置应达到足够深度，确保施工生产安全。另需在砼面板跳仓　前进方向每间隔６　ｍ，埋设地锚，用以安装导向滑轮。滑轮选　用５　ｔ规格即可满足需要。同时预先焊接马凳钢架一副，用以　安装沿坡面方向的导向滑轮。马凳架可按照施工需要移动使　用，满足临仓浇筑需要。单仓砼面板浇筑结束后，需跳仓浇筑，　模板按施工需要须下放至坡底。具体操作为柳工５Ｏ装载机将　滑模挑运至临近已浇筑成型的砼面板上，并在滑模四周安装　滚轮。同时卷扬机拉紧绳索，慢速下放。下放时应预先检查面　板砼是否达到可操作的强度。滑升系统结构示意图见图３。　·　】５８　·　图３升系统结构示意图　３．４滑模系统的日常检查及维护　滑模系统的日常维护及保养包括侧模及盖重模板部分和　滑升系统的检查及维护。　模板的准确安装及变形检查直接关系到面板｛昆凝土的浇　筑质量。由于侧模为６ｍ长单根槽钢进行可靠连接而成，因此　在浇筑及拆卸过程中，易发生弯曲变形，造成纵向伸缩缝不够　平直。挡头模板的变形同样会造成横向伸缩缝的变形。盖重滑　模板吊装不当，同样会造成钢板表面的局部变形。此类问题会　直接影响面板的浇筑质量。因此模板安装就位之后，需派专人　对模板状况进行逐一检查。对微变形部位及时进行校正，变形　严重并难以达到设计要求的应及时予以更换。模板表面及时涂　刷脱模剂，侧轨顶涂刷润滑剂。　卷扬机的维护任务包括；（１）工作中检查卷扬机运转过　程有无噪声及震动；（２）卷扬机运转时各部轴承温升不得超　过４０＂（２最高温度不得大于７０。Ｃ；（３）检查卷扬机电动机、减　速箱及其它连接部的紧固；（４）检查制动器是否灵活可靠弹　性联轴器是否正常；（５）检查传动防护是否良好；（６）检查有　无异物影响安全运行；（７）检查钢丝绳是否正常；（８）检查电　控箱各操作开关是否正常。阴雨天应特别注意检查电器的防　潮；（９）每周彻底清洁设备表面油污一次；（１０）每日对卷扬　机开式齿轮、卷筒轴两端加油润滑一次；（１　１）每周对卷扬机　钢丝绳润滑一次。　钢丝绳在使用过程中易发生磨损，因此对钢丝绳的保养及　检查也是尤为重要。钢丝绳的检查一般为：日常检查、定期检　查。日常检查是在机械运行作业前，作业中，作业后的检查。检　查位置主要是装置的末端固定部分，滑轮通过部分。其项目是　断丝、磨损、腐蚀，涂油状态和变化，检查方法见定期检查部分。　定期检查是技术人员和维修人员根据使用情况和环境条件进　行的周期检查，检查方法均用目视观察。断丝：断丝分为内层断　丝和外层断丝，确认裂痕或伤痕已达到钢丝直径一半的钢丝应　视为断丝。发生断丝的钢丝绳应立即进行更换。磨损与损伤：检　查磨损状况是同心磨损，还偏心磨损，磨损是纯性磨损损伤是　由表面受压引起塑性变形。腐蚀：检查锈蚀、点蚀、锓蚀程度，内　部腐蚀外观上难以检查，当钢丝松驰严重时应视为存在内部腐　蚀。变形：检查扭结、波浪度、扁平度，以确认变形程度。电弧及　热影响：若发现回火或烧损现象的钢丝作断丝处理。涂油状态：　（下转第１６１页）　第１期　２０１８年１月　陕西水利　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｗａｔｅｒ　ＲｅｓｏｕＦｅｅｓ　Ｎｏ．１　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１８　分别有ｌ９阶、１５阶、１７阶，其中，支臂部位主要参与的共振分　别有３阶、７阶、７阶，且频率范嗣越来越集中。总的来说，斜撑　一和斜撑二的布置有利于减小支臂共振的概率，缩小共振频率　（３）水流脉动主频内主要参与自振的部位　种布置型式主要发生振动的部位分别为斜撑一、靠近竖撑　的范匍。　一和竖撑二的支臂段、竖撑二及其附近支臂段。布置斜撑，有利　（４）水流脉动主频内主要参与自振的方向　在水流脉动主频１～２０Ｈｚ范同内，　种布置形式支臂及其　于将支臂的振动转化到斜撑上，同时减小整个支臂结构的振幅。　图４布置型式一二阶模态　间支承结构的主要振动方向分别为ｚ方向、Ｙ方向和Ｚ方向、Ｙ　方向。布置斜撑，有利于减少支臂在Ｙ方向上的振动，而Ｙ方　向上支臂刚度较小，稳定性较差，最容易失稳，应该重点避免此　方向上的振动。　３结论　通过对露顶式弧形闸门支臂支承结构　种不同布置型式　０　．０２９２８．０５８５６　０８　７８４．１ｌ　７ｌ　２　０ｌ１６４　Ｏ４　３９２　０　７　３２　．１０２　ｌ８．１：　１　７６　分别进行模态分析，发现水流脉动主频范嗣内，闸门产生共振　的部位主要为支臂结构，支臂间支承结构的布置型式不同．对　露顶式弧形闸门的自振特性影响较为显著，主要表现在对闸门　图５布置型式二二阶模态　支臂自振特性的影响上。斜撑一和斜撑二的布置，能够减小支　臂共振的频率范围、发生共振的概率及支臂的振幅，同时改善　共振的方向，使其在薄弱方向的振动减少，但对闸门门叶结构、　纵隔板、边梁的自振特性基本没有影响。在露顶式弧形闸门的　设计中．应该尽可能考虑合理布置支臂间的斜撑。　Ｕ　．Ｕ　１　９　．Ｕｔ５Ｕ３　０　Ｕｂ　８　ｌ　Ｕ，　，　０ｌ　５ｌ　０１　５２９９　０７５ｄ９８　ｌ　０５６９　７　１　３５８９７　参考文献　…湖南省水利发电工程学会，湖南省电力公司．水电站事故（障碍）案　例与分析【Ｍ】．ｊ　京：中国电力出版衬：，２００４．　１２１叶华顺，夏仕锋．潘家口水库底孔３＃工作闸门支臂变形检测与分析　研究ＩＪ１．海河水利，２０１０，（１）：２６—２８．　【３ｌ冯先明。李玉芷，南彦波．子洪水库弧形闸门事故分析与处理…．　山西水力科技，１９９９（Ｉ）：６５—６７．　图６布置型式三二阶模态　统计分析＿二种支臂布置型式在水流脉动主频１—２０　Ｈｚ范　同内的自振特性容易得到如下总结：　（１）支臂及其支承结构自振频率范同　支臂结构参　共振均在１～２０　Ｈｚ以内　为主要参与结构．　边梁和纵隔板发生共振的白振频率均在１８　Ｈｚ以上，门叶结构　的自振频率分布大致相同，斜撑是否布置对支臂以外结构的自　振频率范围基本没有影响。　（２）水流脉动主频内主要参与自振的阶数　【４】ＲａｂｏｒｔＶＴ．Ｆｏｌｓｏｍ大坝溢洪道弧门失事【Ｊｌ　外水电技术１９９　１皿Ｉ－２９．　【５　Ｊ　Ｂｒｏｗｎ　１　Ｅ，Ｈｕｔｔ　Ｊ　Ｍ．Ｓ￣ａｍａ　Ａ　Ｅ．Ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｉｏ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｂａ￣ｌＪ］．１９８６，６（７）：１４２３－１４２５．　【６１朱耿军．基于ＡＮＳＹＳ软件平台的弧形闸门结构优化设计ＩＤＩ．南京：　南京水利科学研究院，２００５：ｌ一３．　在水流脉动主频ｌ～２０Ｈｚ范同内　种布置型式的自振频率　（上接第１５８页）　检查钢丝绳涂油状态是否适宜。绳端紧固零件：检查压块缺陷，　裂纹，变形绳端固定部分是否抽出或滑动。卷筒及滑轮，查看绳　槽底部磨损状况，滑轮转动情况。　南于混凝土的和易性，面板无法迅速成型，因此拌合过程　４结语　韩城小迷川水库Ｔ程大坝工程，２０１７年８月份开始砼面　板施］　，施　截止日期１１月ｌ５日。通过滑模系统在工程中的　中需要严格控制混凝土的坍落度，并掺加高效减水剂。同时需　要视实际情况．合理控制卷扬机的提升速度，避免施工完成部　位因为自重因素造成的变形。对已造成的变形，需在砼初凝前　紧急安排人［收面整平。　合理应用，并配合使用跳仓法浇筑，大大提高了施　Ｉ：进度。在减　少人员、材料及机械设备投入方面，更是取得了显著的成效。确　保项目增效益、促进度、保质量等企业目标的实现。同时，也为　以后同类型工程施工积累了经验。　·　１６１　·