滑模技术在糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土中应用.pdf

文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 2 ) S 2 0 0 7 2 0 4 滑模技术在糯扎渡水 电站溢洪道 抗冲耐磨混凝土 中应 用 郝亚 红， 廖东 晖， 马 力 ( 中国水利水 电建设工程咨询西北公司， 西安7 1 0 0 7 5 ) 摘要： 糯扎渡水电站溢洪道泄槽段底板混凝土处于高流速区， 对混凝土浇筑质量要求极高， 为保证底板抗冲耐磨混 凝土施工质量和外观质量， 陡槽段2 3 坡段底板和掺气坎反坡段主要采用滑模技术进行施工。文章详细介绍了滑模 系统的组成、 极限承载校核以及滑模施工时应注意的问题。经检测 ， 该底板混凝土施工质量达到优良。 关键词： 糯扎渡水电站； 溢洪道 ； 抗冲耐磨 ； 混凝土； 滑模 中图分类号： T V 6 5 1 1 ； T V 5 2 3 文献标识码： A Ap pl i c a t i o n o f Sl i di n g Fo r m wo r ks i n Sc o ur i n g- a n d W e a r i ng- Re s i s t a nc e Co nc r e t e Pl a c e m e n t o f S pi l l wa y， Nu o z h a d u H y d r o p o w e r P r o j e c t HAO Ya -h o n g， LI A0 Do n gh u i ， MALi ( C h i n a Hy d r o Co n s u l t i n g En g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n，No h we s t B r a n c h，Xi a n 7 1 0 0 7 5， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： t h e fl o o r c o n c r e t e a t t h e c h u t e s e c t i o n o f s p i l l w a y ， N u o z h a d u H y d r o p o w e r P r o j e c t ，i s s e a t e d a t t h e a r e a w i t h h i g h v e l o c i t y flo wS o，q ua l i t y o f t he c o n c r e t e p l a c e me n t i s s t r i c t l y r e q ui r e d To a s s u r e qu a l i t y o f b o t h c o n s t r uc t i o n a n d a p pe a r a n c e o f t he s c o u r i ng a n d w e a r i n g r e s i s t a n c e c o n c r e t e o f t h e fl o o r ， 2 3 t h e s l o p e fl o o r a t t h e s t e e p c h u t e s e c t i o n a n d r e v e r s e s l o p e s e c t i o n o f a e r a t o r a r e c o n c r e t e d b y a p p l i c a t i o n o f t h e s l i d i n g f o r mw o r k s e s p e c i a l l y I n t h i s p a p e r ，c o mp o n e n t s a n d l i mi t b e a r i n g c h e c k o f t h e s l i d i n g f o r mw o r k s a s w e l l a s k e y p o i n t s f o r c o n s t r u c t i o n w i t h a p p l i c a t i o n o f t h e s l i d i n g f o r mw o r k s a r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l ，T h e i n s p e c t i o n s h o ws t h a t t h e c o n s t r ue t i o n qu a l i t y o f t h e flo o r c o n c r e t e p l a c e me nt i s e x c e l l e n t Ke y wo r d s ： N u o z h a d u H y d r o p o w e r P r o j e c t ； s p i l l w a y ； s c o u r i n g -a n d w e a ri n g r e s i s t a n c e ； c o n c r e t e ； s l i d i n g f o ml w o r k s 1 程概况 溢洪道泄槽段底板抗冲耐磨混凝土施工主要包 括简易滑模、 振捣梁 、 滑模施工。其中， 简易滑模于左 右中隔墙 3 2 5 m宽底板条带使用 ； 掺气坎平台采用 振捣梁施工； 陡槽段 2 3 坡段底板和掺气坎反坡段 均采用由北新创佳科技公司制作的滑模 ， 并配以布料 桁架进行施工。本文重点介绍滑模施工工艺控制。 2 滑模施 r 技术 2 1 滑模系统计算 2 1 1滑模施 工轨 道 系统 根据抗 冲耐磨混凝土仿真工艺试验结果 ， 糯扎 渡水电站溢洪道泄槽段底板混凝土施工模板采用有 收稿 日期 ： 2 0 1 2 9 - 2 6 作者简 介： 郝亚红 ( 1 9 8 4 一) ， 女 ， 河南省 洛 阳市人 ， 助理工程 师 监理工程师 ， 从事水利水电工程施工监理工作 轨滑模 。滑模轨道基础有 2种形式 ： 第一种在基岩 面上浇筑 4 0 c m( 宽) 3 0 c m( 高) 的 C 5 5混凝 土作 为轨道基础 ， 轨道基础设置插筋与基岩相连 ， 插筋设 计为 1 6 IT I B、 = 0 5 m， 外露 0 2 m、 间距为2 0 m； 插筋顶部焊接螺栓 ， 用 以固定轨道垫板及压板 ( 或 直接预埋 M1 6地脚螺栓 ， L = 0 7 0 m) 。另一种则是 在 已浇筑的底板表面铺设 5 0 c mx 7 5 c m l 1 C I X I 的 枕木作为轨道 的基础。 轨道采用 2 2 k g 1T I 的轻型钢轨 ， 各节通过鱼尾 夹板连接并加固， 考虑现场人工安装 ， 轻轨规格选用 8 m 节 ， 2 2 k g m轨道技术参数见表 1 。 表 1 轨道主要技术参数表 2 1 2 滑模施 工牵引系统 滑模牵引采用 2台 J M 5慢速电动卷扬机 ， 卷扬 西北水 电 2 0 1 2年 增刊 2 7 3 机牵引绳使用 0 1 6 mm钢丝绳。卷扬机布置浇筑块 对应掺气坎平台上 ， 卷扬机同步操作 。根 据仿真工 艺试验结果 ， 滑模 的配重总重量为 4 t ， 分 置于滑模 的两端 。 本次采用 0 6 m m， 6 x 3 7 ( a ) 纤维芯钢丝绳作为 布料桁架 、滑模 的牵引绳 ， 0 2 O m m， 6 x 3 7( a ) 纤维 芯钢丝绳作为东风 1 5 t自卸车的牵引绳。 ( 1 )滑模牵引绳强度校核 滑模钢丝绳挂钩处设置 1 组动滑轮 ， 01 6 m m， 6 x 3 7 ( a ) 类纤维芯钢芯钢丝绳， 查 主要用途钢丝绳 得 ， 钢丝绳公称抗拉强度为 1 7 7 0 MP a ， 钢丝绳最 小破断力为 1 4 9 0 k N； 滑模总重约 9 t ， 配重 4 t ， 抹 面工按 6人总共 1 t 考虑 ， 抹面平 台 2 t 。简化 后对 滑模受力分析如图 1 l 2 J 。 图 l 滑模受力简 图 单位 ： m 已知滑模移动速度为 6 m ra i n ， 速度很小 ， 近似 为匀速滑 动 ， 滑模加 速度 口：0 ， 根据公 式 T=Ma + Mg s i n 0 【 式 中： T为钢丝绳牵引力 ； M 为滑模 自重 + 配置+ 抹面平 台 自重 + 抹 面工 人 自重 ； g为重力加 速度 ， 取 1 0 为滑模于轨道面的滚动摩擦力 ) ； 可计 算出 = 4 0 9 3 5 k N 。 在滑模 吊钩处各设置 1 组动滑轮 ， 每根钢丝绳 受力 T 1 = = 7 3 = =T 4 =1 0 2 3 4 k N。 钢丝绳允许拉力 ： = 警 式 中： O 为考虑钢丝绳 之间荷载不均匀系数 ， 对 6 3 7 ( a ) 取 0 8 2 ；K为钢丝绳安全系数 ， 取 6； F 为钢 丝绳最小破断拉力 ， 查得 1 4 9 k N。 F = 0 8 2 1 4 9 6= 2 0 3 6 k N 1 0 2 3 4 k N， 强 度满足要求 。 综上可知 ， 对于滑模牵 引系统 ， 0 6 mm， 6 3 7 ( a ) 类纤维芯钢丝绳强度满足要求。 ( 2 )布料桁架牵引绳强度校核 布料桁架钢丝绳挂钩处设置 1组动滑轮 ， 0 6 m m， 6 x 3 7 ( a ) 类纤维芯钢丝绳。布料桁架主桁架含 两端行走轮重约 1 4 t ， 3 m 料斗重约 2 t ， 主桁架可 分为 2段 ， 用螺栓联接。对布料桁架受力分析简化 如图 2 ， 布料桁架 自重看做均布荷载 ， 料斗及料斗内 的混凝土视为移 动荷载。 定义平面坐标系， 原点 0和坐标轴 。公式如 下 ： r F 1 +F 2=( g +m g ) C O S O I 1 ( D ) ：0 ： 1 6 6F2 一 一 L 厶 求导解得 ： F1 =1 2 5 8 kN； F2 i =1 0 0 3 k N ； F2 =20 6 2 k N ； F1 i =1 9 9 2 k N。 式中： F ， 为地面对行走轮的支持力 ； 为布料桁 架质量 ； m为 3 1T I 。料斗和混凝土总质量 ， g为均布 荷载 。 图2 布料桁架受力简化图 单位： m ( 1 )当 F 1 =1 2 5 8 k N， F 2 i =1 0 0 3 k N时， 可 求得f 2 = 5 0 1 5 k N ， = 7 3 2 1 k N， T 1 = 5 5 9 9 1 k N。 见 图 3 。 1 6 6 l5 o_一 鋈 l c 布 料 珩 磴 m g s m 6 c l 。 ， 1 l -2 5 一 g s l n 口 图 3 布料桁架受力简化 图 单位 ： m 钢丝绳 允 许 拉力 =3 0 5 5 k NT 1 2： 28 0 0 k N。 ( 2 )当 F 2 = 2 0 6 2 k N， F 1 i =1 9 9 2 k N时 ， 可 求力 =1 0 3 1 k N， = 5 7 7 4 k N 。 钢丝绳 允 许 拉力 F = 3 1 6 6 k N r #2： 2 8 8 7 k N， 强度满足要求。 综上可知 ， 布料桁架采用 01 6 ram， 6 3 7( a ) 纤 维芯钢丝绳 ， 强度满足要求 。 由滑模及布料桁架强度校核可知 ， 钢丝绳最大 牵引力 T m = 2 8 8 7 k N， 7 4 郝亚红， 廖东晖， 马力 滑摸技术在糯扎渡水电站溢洪道抗 中 耐磨混凝土t P 应用 导向滑车( 动滑轮组 ) 起重力 ： Q o=k P 式中： k值根据导向角度大小确定 ， 本次导 向角度小 于 1 0 。 ， 取 k =1 0 4 ， 由前面计算 可知 P=r， = 2 T m = 5 7 7 4 k N 可得出导向滑车的起重力 Q 。 = P= 6 O 0 5 t ， 本 次选用 8 t 滑车。 ( 3 )自卸汽车牵引绳强度校核 采用 1 5 t自卸汽车运 输混凝 土， 在 2 3 坡 面 上 ， 1台卷扬机通过 0 2 0 mm钢丝绳牵引。现对其 受力分析如图 4所示 ： 图 4汽 车行驶受 力示意 图 自卸汽车卸完料爬坡时 ， 汽车 自驱力即可 ， 无需 卷扬机施力 ； 向下游后退行驶过程中， 卷扬机整个过 程均施力 ， 保证车辆平稳。 当车向下游行驶时 ， 可计算 出卷扬机钢丝绳牵 引力 r， = 2 3 1 6 k N。 钢丝 绳允许拉 力 ， =3 1 8 4 k N T=2 3 1 6 k N， 所以 0 2 0 m m钢丝绳强度满足要求。 2 1 3滑模 施 工卷扬机锚 固 系统 基岩锚杆采用 ( I ) 2 5 ， L=1 5 1T I 锚 杆 ( 锚 固 1 2 m， 外露 0 3 m) ， 拉杆与锚 固体 的粘着部分 为锚杆 的锚 固长度 ， 锚杆的埋置深度应保证不使锚杆引 起地面隆起和地面不出现地基的剪切破坏。土层锚 杆的承载力受土质条件 、 地下水位 、 锚 固体岩性 、 埋 人深度 、 灌浆压力和次数 以及成孔和锚 固工艺方法 等因素影响 ； 单根锚杆的承载力 ( 抗拔力 ) ， 可通过 抗拔试验确定 ， 或根据使 用经验数据 由计算确 定。 根据锚杆的传力方式， 锚杆的承载力主要由拉杆的 极限抗拉强度 、 拉杆与锚固体之间的极限握裹力 、 锚 固体与土之间的极 限抗拔力三者确定， 一般在软质 岩 、 风化岩和土层 中， 锚杆的极 限抗拉强度 、 锚杆孔 壁与砂浆的摩擦力均低于砂浆对钢拉杆的握裹力 ， 锚杆极限抗拔力受孑 L 壁摩擦力控制 ， 即取决于沿接 触面外 围软质岩和土层 的抗剪强度 。 基岩锚杆的极限抗拔力 ： r， u =，= D 1 f d Y 式中： D 为锚固体的直径 ； 临时性锚杆将 除以安 全系数 1 31 5 ； 永久性锚杆将 ， 除以安全系数 2 2 5 ， 即为锚杆的允许承载力。当锚杆的承载力不 足时 ， 可采用适当措施增大锚固长度 、 一次或多次高 压灌浆 、 机械或爆扩等方法来提高锚 固体 的极限抗 拔力。锚杆基岩与砂浆单位面积上的抗剪强度 ( 摩 阻力) r ， 受土层 的物理性质 ( 包括 土的内摩擦 角、 粘聚力等) 、 灌浆材料 、 埋置深度 、 地下水位 、 锚杆类 型和灌浆工艺等许多复杂因素的影响而变化 j 。 根据土层 的抗剪强度 ， 可按 以下公式估算锚 杆的锚 固长度 ， J 。 盯 式中： D为钻孔直径 ； 为锚杆设计拉力。 假设锚杆锚 固长度为 1 2 IT I ， 查得 r =1 N mm ， 得出锚杆设计拉力 T c =1 5 0 7 2 k N。锚杆系统 为临 时性 ， 安全系数 K取 1 5 ， 则允许抗拔力为： 7 1 = =1 0 0 4 8 k N 设计锚杆埋人深度为 1 2 m， 外露段长 0 3 F I 1 ， 锚杆钻孔孑 L 径 4 0 m m， 采用手风钻钻孑 L ， M3 0砂浆灌 注 ， 如图 5所示 。 卷扬机采用预埋 4根 ( I ) 2 5 mm地锚 固定 ， 对卷 扬机受力简化如图 6所示 。 图 5卷扬机地锚示意 图 单位 ： m m 将卷扬机重量 螈 = 2 8 5 k N， 布料桁架对卷扬 机的作用力 = T = 5 7 7 4 k N， 地面与卷扬机间的 静摩擦系数 ： 0 3 ， 带人公式 M( O) =2 T x 0 6 - 2 7 1 2 x 0 6 一 T x 0 2 = 0得 ： 再假设下游面单根锚杆对卷扬机的锚固力 = 0 ( 设计 为拉力且不为 0 ) ， 全部力由上游面单根 锚杆对卷扬机 的锚 固力 承受 ， 由假设可得 ： 西北水 电 2 0 1 2年 增刊 2 7 5 = ， + ： T 一 2 8 5 计算可得 T 1 = 4 5 8 k N， T 2 = 3 6 1 8 k N 基岩锚杆的极 限抗拔力 r u =1 0 0 4 8 k N T m = 4 5 8 k N， 因此 1 2 m锚 固长度满足强度要求。 图 6卷 扬 机 受 力简 化 图 2 2滑模 混凝 土施 工 溢洪道抗冲耐磨混凝土底板浇筑采用布料桁架 人仓 ， 有轨滑模施工。布料桁架混凝土浇 筑是 以一 个长约 1 9 m、 断面中心尺寸为 2 5 m 1 9 1 1 的钢构 桁架为主体 ， 桁架通过布置在仓号两侧轨道实行上 下游方 向行走 ； 桁架 内设置 1 个容积为 3 0 m 的混 凝土存料斗， 存料斗通过布置在桁架一端 的卷扬机 牵引实 行 仓 内混 凝 土 布 料 ， 料 斗 行 走 速 度 为 6 m mi n ， 确保 1 0 m i n内有 1罐料人仓 。 通过上述结构 的有机组合 ， 形成一套综合性能 很强的底板混凝 土浇筑专用设备 ， 实现泄槽底板混 凝土机械化施工 。布料架与泄槽段底板所用有轨滑 模 同轨 ， 轨道采用 2 2 k g m的轻型钢轨 ， 两轨的中心 距离为 1 6 6 m。布料桁架行走系统采用 2台 8 t 快 速卷扬机同步控制 ， 沿轨道行走。 运用先进 的变频调速技术 ， 在 02 0 m mi n之 间可随意调整传动 电机 的速度 ， 使整机在行走过程 中运行平稳 ， 可避免晃动引起 的结构变形。 2 3滑模施 工 工艺 溢洪道抗冲耐磨混凝土底板施工时应注意以下 问题 J ： ( 1 )模板滑动速度应根据混凝土 的塌落度 、 初 凝时间、 早期强度的变化 、 溢流面的不 同部位和气温 等条件进行控制。 ( 2 )为防止混凝土和模板粘连 ， 每次滑升的间 隔最大不超 过 4 5 mi n ， 每次 的距离控 制在 7 07 5 em 0 ( 3 )为防止滑模偏移在轨道上用红油漆设立长 短标记 ， 当发生偏移时 ， 必须随时予 以调整 ， 一切调 偏工作都应遵守多次少量 的原则 ， 每次调整量不得 超过 2 c m。 ( 4 )混凝土振捣时， 宜在滑模前沿进行 ， 不得将 振捣器插入滑模下部 ， 振捣器不得触及爬升器、 预埋 件 、 钢筋 ； 模板滑动时应暂停振捣混凝土； ( 5 )在浇筑混凝 土过程 中， 应及时把粘在模板 的砂浆 、 钢筋上的油渍和被油污的混凝土清除干净 ； ( 6 )对脱模后的混凝土表面 ， 必须及时修整进 入抹面工艺时段 。 ( 7 )滑模起滑后， 因故中途停滑时， 除了按照施 工规范对已经人仓的混凝土进行处理外 ， 还必须将 模板按照脱模时间的要求继续滑升 ， 直至顶模完全 脱空。待条件许可继续滑行前 ， 须处理仓 面， 将 1 5 t 手滑葫芦挂在预 留锚 固点上 ， 固定住模板后放松卡 轨器 ， 缓慢后移模板至已清理过的仓面。 ( 8 )当模板滑升至掺气槽下部时， 滑空后拆除 抹面平 台、 限位轮、 卡轨器， 吊车将模板 吊装至下个 仓号轨道重新安装 ， 待掺气槽施工完成后下移模板 至仓面继续滑模施工 。 ( 9 )滑模装置 的拆除， 应按施工技术措施规定 的程序进行 。 3 结语 通过糯扎渡水电站溢洪道泄槽段工程滑模设计 和施工 ， 滑模施工不留施工缝对结构整体性有利 、 可 连续施工 ， 避免了混凝土浇筑中跑模 、 蜂窝麻面等质 量通病 ， 使底板混凝土外观质量均达优 良， 同时滑模 施工也大大提高了混凝土施工进度。 参考文献 ： 1 D I MT 5 4 0 0 2 0 0 7 ， 水工建筑物滑动模板施 工技术规范 S 北 京 ： 中国电力出版社 ， 2 0 0 8 2 G B 8 9 1 8 2 0 0 6， 主要用途钢 丝绳 S 北京 ： 中国标 准出版社 ， 2 0 0 6 3 谢定义 岩土工程学 M 北京 ： 高等教育出版社 ， 2 0 0 8 4 董功华 引水斜井滑模施工质量控制措施浅析 J 西北水电， 2 0 1 2， ( 2) ： 5 1 - 5 4 5 刘峰 ， 徐婷婷 三峡水利枢纽右岸尾水 渠护坡强制式滑模施工 J 西北水 电， 2 0 1 1 。 ( 4 ) ： 5 2 5 4