桃子沟水库混凝土面板堆石坝无轨滑模设计制造与应用.pdf

【设计施工】 桃 子 沟 水 库 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 无 轨 滑 模 设 计 制 造 与 应 用 雒焕斌 1 ,赵树东 1 ,李海明 2 (1.中国水电十三局股份有限公司工程技术部,山东 德州253009;2.内蒙古灌溉排水发展中心,内蒙古 呼和浩特010020) 摘 要 文章结合重庆桃子沟水库面板堆石坝工程,介绍了无轨滑模的设计制造工艺,以及应用无轨滑模浇筑堆石 坝面板混凝土的施工技术 。 关键词 无轨滑模;设计;应用;面板混凝土 中图分类号: T V 5 文章标识码:B 文章编号:1009 - 0088(2010)02 - 0079 - 02 1 概述 重庆桃子沟水库大坝结构是钢筋混凝土面板堆石坝,最大 坝高60. 6 m。大坝面板混凝土上游坡面均为11. 4,共有面 板26块,分为5. 242、6、12 m三种宽度,面板厚度均为50 cm, 单块面板最大长度94. 4 m。面板混凝土强度等级C25,抗渗等 级不低于W8,采用单层 202020 cm双向配筋,钢筋置于 面板截面中部。面板总面积10 020 m2,面板C25混凝土方量 5 010 m3,钢筋270 t,止水1 600 m。 2 施工方案选择 目前面板堆石坝在我国已成为水库大坝建设的主要结构 形式之一,滑模施工技术也在堆石坝面板混凝土浇筑过程中不 断得到了发展和改进 。桃子沟水库堆石坝在面板混凝土浇筑 之前,工程技术人员结合本工程具体特点先后提出采用有轨滑 模和无轨滑模施工技术浇筑面板混凝土2种方案,经过反复论 证,最终确定了无轨滑模施工方案。无轨滑模不需要增加复杂 的轨道行走机构,利用侧模或已浇筑好的面板混凝土作为支撑 点,用2台卷扬机直接牵引滑移就可以,模板设计简单易操作, 成本相对有轨滑模要低的多。 3 无轨滑模的设计制造 3. 1 滑动模板尺寸的选定 滑动模板的宽度和长度以及结构形式主要根据大坝面板 的宽度、 坝面坡度以及混凝土的凝结速度等进行确定。滑模横 梁采用角钢桁架结构形式,桁架截面为三角形,与混凝土接触 面板采用5 mm厚钢板。 为方便加工、 运输和组装,滑模分节加 工,现场二次组合拼装,单节可加工为A - 1型(长3. 5 m)、B 型(长6 m)、A - 2型(长3. 5 m),根据混凝土面板宽度(6 m、12 m)可组合成A - 1型+A - 2型和A - 1型+B型+A - 2型两 种形式,其中A - 1型+A - 2型组合用来浇筑6米宽面板, A - 型+B型+型组合用来浇筑宽面板,滑模宽度5 (坝坡方向与混凝土接触长度),见图。 3. 2 滑模的自重和配重计算 以“A - 1型+B型+A - 2型 ” 滑模组合为例计算滑模的 自重和配重,见表1。 表1 滑动模板的自重 滑模型号尺寸(长 宽 高)mm重量(kg)备注 A - 1型3 5001 5001 0001380 A - 2型3 5001 5001 0001380 B型6 0001 50010001675 A - 1型+B型+A - 2型13 0001 50010005004最大有效工作面积16. 8m2 滑动模板的配重计算如下: 滑动模板要求自重加配重及施工荷载的法向分力略大于 新浇混凝土对滑模产生的上浮力,即要求: (G1+ G2)CosP 式中 G1 滑模的自重, G1= 5 004310 = 50 040 N; G 滑模的配重及施工荷载(KN),待求参数; 滑模面板与水平面的夹角。 =(+) =66 97桃子沟水库混凝土面板堆石坝无轨滑模设计制造与应用 雒焕斌等 1A - 212 m1. m1 2 Cos1. 42/ 11. 420.2 Sin=0. 75 P 新浇混凝土对斜坡面上滑模的浮托力(KN)。 P由下式计算: P = PnLBSin = 3. 584121. 50. 75 =48. 384KN 式中 Pn 内倾模板的混凝土侧压力(Kpa) ; Pn由下式计算: Pn=0. 22ct012V 1 /2 = 0. 222. 441. 21. 021 /2 = 3. 584 KN /m2 式中 c 混凝土重力密度,取2. 4 K N /m 3; t0 新浇混凝土的初凝时间,取4 h; 12 分别为外加剂和坍落度影响系数,取1. 2和1. 0; V 混凝土的浇筑上升速度,取2. 0 m /h; L 滑动模板与混凝土接触面的长度,取值12 m; B 滑动模板宽度(m),取值1. 5 m。 将G1= 50. 04 KN, P = 48. 384 K N, cos=0. 662代入(G1+ G2) cosP式中,求得配重G2=23. 05 KN,即需要配2. 305 t 的重量,为了留有一定的富余度及确保滑模两端平衡,在滑模 两端各配置1. 3 t重的混凝土预制块 。 3. 3 滑模牵引力的计算 滑模牵引力的大小与滑模自重、 刮板与新浇混凝土的粘结 力有关,按下式计算: T = (Gsin+fGcos+F) K = (50. 04 +23. 05)0. 75 + 0. 05 (50. 04 +23. 05)0. 662 +516. 82 =282. 48 K N 式中 T 滑模滑动需要的牵引力(KN); G 滑模自重加配重及施工荷载(KN) ; 刮板与新浇混凝土之间的粘结力,一般取5 Kpa; f 对于滚轮支撑的滑模,采用滚动摩擦系数,可取0. 05,对于侧模支撑的滑模,采用滑动摩擦系数; 滑模面板与水平面的夹角; F 滑模与新浇混凝土接触的表面积(m2) ; K 安全系数,可取2。 选用2台5t的卷扬机,每台卷扬机附加2套动滑轮和4股 钢丝绳来牵引滑模, 2台5 t卷扬机及其配套设施产生的牵引力 之和为: T=51042 =400 K N T,能够满足要求。 3. 4 滑动模板的构造要求 为了便于铺料、 振捣,滑模顶部设1. 22 m宽操作平台。滑 模尾部还设有修整平台,修整平台主要是用来进行抹面的。修 整平台采用型钢三角架,悬吊在滑模桁架梁上,随滑模一起提 升,三角架上铺木板。操作平台与修整平台呈水平状态,两侧 设有栏杆,以保证工人在平台上正常工作与安全。为养护面板 混凝土,可在修整平台背后吊装一根多孔喷水管。 滑动模板还应设防滑安全保护装置,为此,在滑动模板两 端各增设手动葫芦台,挂在面板钢筋网上,用钢丝绳拉紧,随 模板滑升而收短,使其始终处于受力状态,以确保施工安全。 3. 5 侧模的设计 侧模作用有3点:支撑滑动模板;作模板滑移轨道;限制混 凝土拌和物侧向流动。侧模采用钢木组合结构,为减小摩擦和 防止摩擦破坏,在模板上缘装一角铁,来保护滑模的滑移轨道 。 侧模由支架支撑并用插筋打入坝体挤压边墙40 cm锚固。支 架上设有微调螺栓,以便在小范围内调整模板和支撑。侧模每 单元块3 m,沿坡面依次拼接。 4 无轨滑模系统安装 4. 1 滑模牵引卷扬机安装 滑模牵引设备采用2台JM - 5型卷扬机,卷扬机之间距离 根据浇筑块宽度定为12 m和6 m。选用四股直径为19. 5 mm 钢丝绳牵引滑轮组。卷扬机与地锚间的连接钢丝绳直径为28 mm,固定锚块利用坝顶防浪墙的剪切槽钢筋混凝土 。卷扬机 安装固定时,采用8t汽车吊就位。 4. 2 侧模就位 在坝体挤压边墙坡面上布置3 m3 m的网格进行平整度 测量,放出面板的纵缝位置。对坡面层间错台用M5水泥砂浆填 补抹平,以确保面板设计厚度。纵缝下安装铜止水时,采用M10 水泥砂浆找平,宽度70 c m。 先在砂浆垫层上铺设PVC垫片,然 后将铜止水片紧贴PVC垫片固定,再在铜止水片上架立侧模。 4. 3 滑动模板安装 滑动模板首先在坝顶拼装完成,再用8 t汽车吊吊到侧模 上。滑模由端部滑轮支撑滑动至面板待浇块底部,然后翻起滑 轮,由侧模支撑滑模,安放配重块,并拉动滑模试滑数次 。滑动 模板就位后,即可在钢筋网上布置溜槽,溜槽应分段系在钢筋 网上,以确保安全 。 5 采用无轨滑模浇筑面板混凝土 面板混凝土分层浇筑,每层厚度为2530 cm。仓面振捣 器采用直径为50 mm的插入式振捣器,振捣时间为1525 s, 接缝止水处振捣器选用直径为30 mm振捣器,振捣时使止水片 周围充填密实。每浇完一层混凝土提升1次,一次滑升距离约 2530 c m,每次滑升间隔时间不超过30 m in,滑模提升平均速 度宜为1. 52. 5 m/h。对脱模后的混凝土表面,及时进行人工 修整、 压平和抹面,对于漏振缺浆处及时用砂浆嵌补并抹平。 6 结语 无轨滑模施工技术在桃子沟水库面板混凝土施工中的成 功应用,不仅加快了该工程后期施工进度,也降低了施工成本, 创造了较好的经济效益,同时也提高了混凝土的施工质量。 (编校:郭宝丽) 收稿日期 作者简介 雒焕斌( ),男,工程师,从事,水利水电施 工。 08 内 蒙 古 水 利 2010年第2期(总第126期) 1 : 2010 - 02 - 27 :1978 -