向家坝水电站尾水渠边坡混凝土拉模施工技术.pdf

一 向家坝水电站尾水渠边坡混凝土拉模 施工技术 徐 永明 ( 武警水 电第六支队，湖北 宜昌4 4 3 1 3 3 ) 【 摘要】 向家坝水电站尾水渠边坡设计为 3级马道、 4级边坡， 坡长8 6 ． 5 m， 坡 比1 ： 2 。采用无轨配重式拉模一 次浇筑到顶的施工技术， 实现 了护坡混凝土连续快速浇筑成型， 有效保证 了混凝土质量， 节约 了资源投入， 取得了 良好的技术经济效果。本文对该技术进行了详细介绍和总结， 可供类似工程参考。 【 关键词】 边坡混凝土；拉模；施工技术； 尾水渠；向家坝水电站 中图分类号：T V7 3 2 ． 6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 3 ) 0 9 - 0 0 0 1 - 0 6 Xi a n g j i a b a Hy d r o p o we r S t a t i o n T a i l r a c e S l o p e Co n c r e t e Dr a wi n g Di e Co n s t r u c t i o n Te c hn i qu e XU Yo n g — mi n g ( P e o p l e ’ s A r me d P o l i c e H y d r o p o w e r N o ．6 D e t a c h m e n t ， ~c h a n g 4 4 3 1 3 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ：X i a n g j i a b a h y d r o p o w e r s t a t i o n t a i l r a c e s l o p e i s d e s i g n e d a s l e v e l 3 b r i d l e w a y a n d l e v e l 4 s l o p e w i t h s l o p e l e n ~ h 0 f 86． 5 m a n d s l o pe r a t i o o f 1： 2．Tr a c kl e s s c o un t e r we i g h t d r a wi ng d i e i s a d o p t e d f o r p o u tin g t o t he t o p i n o ne t i me．a n d t he c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e a c h i e v e s c o n t i n u o u s a n d r a p i d p o u tin g a n d mo l d i n g o f p r o t e c t i v e s l o p e c o n c r e t e，t h e r e b y e f f e c t i v e l y e n s u r i n g t h e q u a l i t y o f c o n c r e t e，s a v i n g r e s o u r c e i n v e s t me n t ，a n d a c h i e v i n g g o o d t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c e f f e c t ． T h e t e c h n i q u e i s i n t r o d u c e d a n d s u mm e d u p i n d e t a i l s i n t h i s p a p e r ，t h e r e b y p r o v i d i n g r e f e r e n c e f o r s i mi l a r p r o j c o t s ． Ke y wo r d s ： s l o p e c o n c r e t e ； d r a w i n g d i e ； c o n s t ruc t i o n t e c h n i q u e ； t a i l r a c e ；X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n 1 工 程概 述 向家坝水 电站是金沙江 流域水利 资源梯级开 发 的 最后一 个梯级 ， 位于 四川 I 省 与云南 省交界处 的金 沙江 下游河段 。该 电站 为一 等大 ( 1 ) 型 工程 ， 工 程枢 纽 建 筑物主要 由混凝土重力挡水坝 、 左岸坝后 厂房 、 右 岸地 1 m， 坡度 1 ： 2 ， 坡脚底板高程 2 6 0 m， 坡顶高程 2 9 6 m， 在 高程 2 7 0 m、 2 8 0 m、 2 9 0 m处分别设 置 2 m宽 3级马道 ， 形 成 4级边坡 ， 垂 直高 差 3 6 m， 坡 长 8 6 ． 5 m， 护 坡 总面 积 4 ． 3万 I 13_ 。护坡 混凝 土强度等级 为 C 2 5 ， 面层 布置 4 , 2 2 @2 0 0 单 层纵横双 向钢筋网 ， 坡面设 置 2 m x 2 m梅 花形 下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。 排水孔。 向家坝右 岸地下 电站尾 水渠全 长 5 5 0 m， 宽度 1 0 0 ～ 1 5 0 m， 开挖边 坡 主要 为土 质边坡 ， 坡 面 临时支 护采 2 方案设计 在水利水 电工 程 大型边坡 防护项 目中 ， 长边 坡通 用挂网喷射混凝土， 永久支护采用混凝土护坡， 厚度 常分设多级马道， 且坡度设计较缓 ， 为满足过水条件， 1 a m水利建设与管理 2 0 1 3 年 第9 期 对混凝土护坡的整体稳定性要求 比较高， 本工程明显 也具备同样特点。为保证混凝土的整体性和耐久性， 护坡须 连续浇筑 ， 常用滑模施工 ， 一般按 滑模 行走方式 分为轨道式 和无轨式 ， 按滑模提 升动力分为液 压千斤 顶顶升式和卷扬机牵引式。本工程采用无轨配重式拉 模的设计方案， 即通过面模配重使面模 自重的法 向分 力大 于混凝 土浇筑 过程的浮托力 ， 以慢速卷扬 机作牵 引， 利用定型侧模的上缘作为面模的支撑进行拉升 ， 利 用定 型卡式斜 向支 撑顺利通过 马道 ， 连续浇 筑一次成 型到顶 。拉模工作方法如 图 1 所示 。 图 l 拉模 工作方 法示意 图 该方案主要有以下技术优 点 ： a ． 采用 定型框架 内嵌 标准钢模组合成侧模 ， 装配 式 三角架 支撑 固定 ， 配重式面模直接安放侧模上 ， 整套 系统稳 固性好 ， 易于装卸 ， 立模备仓方便快捷 。 b ． 利用慢速卷扬机作为拉升动力， 牵引面模直接 在侧模上行走， 可根据混凝土初凝速度快慢灵活控制 面模滑升速度 ， 操作简单 。 c ．在马道转折处 ， 采 用定型卡式斜 向支撑减缓 拉 模变角， 便面模顺利渡过马道 ， 实现连续滑升。 d ．平行于坡 面搭设 溜槽 ， 在 马道处 设 转角缓 冲， 根据边坡坡比及气温等条件， 选择合适坍落度， 辅以少 量人工控制 ， 能克服骨料分离现象 ， 确保混凝 土入仓质 量 ， 且效率较高。 3 施工工艺与技术要点 3 ． 1 工艺流程 边坡混凝土拉模施 工工艺 流程如 图 2 所示 。 2 图2 拉模施工工艺流程 徐永 明／ 向家坝水 电站尾水渠边坡混凝土拉模施工技术 3 ． 2 施工准备 3 ． 2 ． 1 基础面处理 针对 土质开 挖边坡 ， 采用 C 2 5喷射混凝 土将基 础 面初步硬化 ， 便于立模。 3 ． 2 ． 2 排水孔安装 坡面排水孔经钻孔验收合格后 ， 安装塑料盲沟， 塑 料盲沟外套反滤 布 ， 底端用 土工布包 扎密实 ， 顶 端露 出 基础面 。? 昆 凝土 内部 的排 水孔 用 P V C管预 埋 ， P V C管 上 口用铅 丝 固定在 面层钢 筋 网上 ， 下 口与塑料盲 沟套 接 ， 间隙用土工布塞紧， 搭接长度应满足要求。预埋 P V C管在 混凝土浇筑前 ， 预先用砂浆培脚 ， 避免 浇筑过 程 中受 挤 压 移 位 或漏 浆 流入 塑 料 盲 沟 阻 塞 排 水 孔 。 P V C管管口要用棉纱堵塞严实 ， 待混凝土初凝后抹面 时 ， 再清 除孑 L 口堵塞 。 3 ． 2 ． 3 仓面准备 仓面准备工作包括 ： 模板 、 钢筋 、 排水孔 、 伸缩 缝沥 青杉 板等按设 计要 求安装 就位 ， 混 凝土入仓 设施 与设 备就位 ， 振捣设 备数量 满足要 求并可正常运转 ， 夜间照 明灯具 、 防雨和遮阳等辅助工具准备充分， 基础面干净 无杂物 、 无积水 ， 仓 面验 收合格 。 3 ． 2 ． 4 卷扬机 安装 为保证拉模 系统稳定 可靠 ， 采 用两 台 8 t 慢速 卷扬 机作为提升 动力 ， 布置在 边坡坡 顶 。卷扬 机 支架 为 由 [ 1 0槽钢焊接成的型钢桁架， 可吊运移动， 支架基础采 用地锚 固定 ， 与卷扬机 螺栓连接成为整体 ， 为保 证安全 系数， 另外附加混凝土预制块作机架配重。 3 ． 3模板工序 3 ． 3 ． 1 配重式面模模 板设计与制作 面模模板由面板 、 作业平台、 防护栏杆 、 牵引绳、 两 侧 限 位 器 、 装 卸 式 抹 面 平 台 等 组 成 。面 板 设 计 长 9 ． 5 m， 宽 1 ． 2 m， 厚 3 0 c m。面板采用 1 0 m m厚度钢板作 滑行面 、 [ 1 0槽钢作肋焊接 成框 、 8 m m厚 度钢板作 为背 挡面 ， 形成 中空 的腔体 结构 ， 可减 轻面板 钢材 总重 量 ， 利于吊装转仓， 使用时向空腔内注水以增加整体重量 来克服混凝土浮托力 ， 如压重不足， 也可另外加载混凝 土预制块作为 配重 。在 面板正前 方两端 处 ， 焊 接两 个 牵引环 ， 钢丝绳 通过牵 引环 与卷扬 机相连 。在 面模 左 右侧 ， 用钢板焊接 5 c m高 限位器 ， 避免牵引过程左右侧 行程不同步导致一侧脱离侧模轨道。作业平台宽 1 m， 用角钢焊接成框架， 上铺 5 c m厚木板， 作业平台外侧用 D N 4 0 m m钢 管 焊 接 成 1 ． 2 m 高 的护 栏 。抹 面 平 台 宽 5 0 c m， 拖 挂 在 面模 后 部 1 ． 3 m距 离 处 ， 与 面模 同步 上 升 ， 装卸方便 。实际施 工 中 ， 面模 自重 3 ． 2 t ， 配 重灌 水 2 ． 2 t ， 附加t 昆 凝土预制块 0 ． 8 t ， 面模整体重量约 6 ． 2 t 。 面模结构设计如下页 图 3所示。 3 ． 3 ． 2 定型组合式侧模模板设计与制作 为使侧模能够起 到拉模 滑轨 的作用 ， 可根 据边 坡 实 际及结构要求 ， 设计成定型组合式模板 ， 单块组合 模 板采用[ 1 0型钢焊接成围囹框架 ， 内嵌 3 0 1 5小钢模和 1 0 1 5小钢 模 。本 工 程定 型 侧模 设 计 规 格 为 3 ． 2 m 1 ． 0 m， 内嵌 4块 3 0 1 5 小钢模和4块 1 0 1 5小钢模 ， 单重 约 1 8 0 k g 。模板加工时， 在加工厂内定制框架成形， 运 输到现场拼装， 立模安拆过程中不再重新拆卸 ， 整体搬 运 即可 。组合模板 采用 背部斜撑 ， 斜撑上 设置 有调 节 长短的花篮螺栓 ， 接地端头设置地锚孔 ， 用于钉入地 锚。组合模板之间连接采用对接螺栓。侧模结构设计 如下页 图 4所 示。 3 ． 3 ． 3 模板安装与校核 模板安装顺序 ： 测 量放样一 控 制点钉 桩拉 线一 搬 运模板到现场一初步固定模板一连接模板一精准校正 模板一紧固模板一测量再次校核一模板验收。 模板安装前 ， 首先进行测量放样 ， 用灰线撒 出仓 位 边线 ， 在控制点上 用钢筋 钉桩 并 标 出结 构线 顶高 ， 用 细线将控制标 高联系起来。因单块侧 模重量 超过 1 0 0 k g ， 立侧模时 ， 采用 自制平板运输 小车 ， 小型卷扬 机 牵引在坡面行走 拖运 。模 板 固定 时 ， 首先 临 时用地 锚 固定模板上任意两个支撑， 人工再进一步调试 ， 将其上 缘线对准标高绳， 用螺栓将相邻的侧模固定， 螺栓只要 安装就位即可， 不能紧固。再次整体调整模板 ， 使其基 本符合结构要求， 将其余支撑用地锚紧固， 对之前临时 ． 3 ． U 水利建设与管理 2 0 1 3 年 第 9 期 防护栏杆 正视图 图 3 面模 结构设计 背视图 } 南 一 一 储 [1 0一 田 越拦 —— — — — —_ _ _ l 『 日 二二 二 二 1 O 0 』 1O0 7 5 0 7 50 图 4 侧 模结构设计 坝 况图 固定的地锚重新进行加固。再次用测量仪器校核模板 板偏差， 直至安装精度满足规范要求。 标高和型体， 通过调整模板支撑上的花篮螺栓校正模 同时应特别注意下列细节： 4 锚基座 徐永 明／ 向家坝水 电站尾水 渠边坡 混凝 土拉模施 工技 术 8 ．由于喷混凝 土基础面 凹凸不平 ， 模 板与基础 面 之间存在空隙， 立模时采取木板楔块等进行封堵 ， 砂浆 填缝 ， 防止 浇筑时漏浆 。地形起 伏过大 时 ， 应 对基础 进 行适 当开挖 清理 ， 保证立模平稳 。 b ． 模板下口及模板之间使用高压缩橡胶带作缝 面连接， 以保证拼缝平整严密， 浇筑不漏浆。 e ． 开仓之前在侧模上均匀涂上脱模剂， 以便后期 模板拆 除时能够很 好地保 护混凝土边线棱角 。 d ． 混凝土 浇筑过 程中 ， 振捣 棒 的高 频振动 会导致 侧向模板连接螺栓 、 斜撑花篮螺栓松动， 应安排模板工 巡查 ， 及时 紧固螺栓 、 扣件 。 3 ． 3 ． 4 侧模 的拆 除与维护 模 板拆 除 应在 混凝 土 达 到规 定 的强 度后 才 能拆 除 ， 拆模时首先将 连接 件拆 除 ， 再松 动地 脚螺 栓 ， 使 模 板与混凝土 面逐步 脱离 。脱 模 困难 时 ， 可 以在 模板 底 部用撬棍撬动 ， 不得在上 口撬动、 晃动和用大铁锤等砸 模板。拆下的模板、 支架及配件应及时清理 、 维修。 3 ． 4 钢筋 工序 3 ． 4 ． 1 钢筋制安 钢筋的加工制作应按照钢筋下料表进行， 尺寸偏 差不得超过规范要求允许值。钢筋安装采用仓 内绑 扎， 先设架立筋， 再绑扎主筋和分布筋， 必须保证安装 位置 、 间距 、 保护层及各部位钢筋 的型号 、 规格 、 数量 均 符 合设计 图纸的要求 。 3 ． 4 ． 2 浇筑过程保护 浇筑过程， 应安排专人维护钢筋 网。维护人员对 变 形 的钢 筋要及 时校正 ， 对松脱 的节点 要及 时绑扎加 固， 确保纵横向钢筋连接牢靠。施工人员在仓面上行 走 时 ， 应铺 设用于临时通行 的垫板 ， 禁止直 接踩踏钢筋 网 ， 禁止为 了浇筑方便擅 自移动或割除钢筋 。 3 ． 5 混凝土工序 3 ． 5 ． 1 混凝土拌和与运输 混凝土拌和必须严格按照配料单进行配料 ， 达到 设计坍落度要求 ， 出料后 应迅速运达浇筑地 点 ， 运输过 程 中不应 发生分离 、 漏浆 和严 重泌水 现象 。混凝 土运 输宜使用搅拌罐车运输 ， 避免坍落度损失。 3 ． 5 ． 2 混凝土入仓 混凝土 由坡面溜槽输 送人仓 ， 溜槽 采用 2 m m厚 薄 钢板制作。在溜槽 长距离斜 坡输 料条件 下 ， 需采 取 以 下措施 避免发生骨 料分离 ： a ．落差 1 2 m 以上 长边 坡宜优 先选 用二 级 配混凝 土 ， 便 于控 制骨料 分离。 b ． 根据 边坡 坡 比条件 ， 在工 艺 参 数 试 验 的基 础 上 ， 确定混凝土适宜的坍落度、 胶材含量， 也可通过调 整外 加剂掺 量来改 善混凝 土的和易性 ， 以满足 溜槽对 混凝土流动性要求 。 e ．根据环境温度变化， 及时调整坍落度 ， 对于 C 2 5 二级配常态混凝 土 ， 2 5 ％ 以下时入 槽坍 落度 一般控 制 为 7 0～ 9 0 ra m， 2 5 ℃ 以上宜上调至 9 0～1 l O m m。 d ．在分级马道处 ， 溜 槽设 置转 角 ， 原 1 ： 2坡度 可 降缓至 1 ： 3～l ： 4 ， 转角处滞 留料可辅 以人工持锹拨下 。 e ．采取调节 放料 速 度 、 出料 口隔 挡 、 人 工 配合 扒 料等辅助性措施 ， 充分保 证混凝土入仓 质量。 3 ． 5 ． 3 仓 内摊铺振捣 仓内局部辅以人工摊铺到位。振捣时， 混凝土振 捣棒应 按顺 序 均匀垂直 插人 ， 插入 下层混 凝土深度 约 5 c m， 缓慢提升， 以混凝土表面返浆且不 冒气泡为宜， 避免漏振、 欠振或超振现象发生。振捣过程中注意避 免对预埋件 、 模板 等产生扰动。振捣器 的振捣 、 布置 与 混凝土的卸料等做到互相协调， 不能在仓面内用振捣 棒 振捣运送t 昆 凝 土。 3 ． 5 ． 4 收光抹面 在面模后 自带抹 面收光平 台 ， 跟 随面模 一 同提升 。 收光平 台在必要 时也 可单独 固定提升 。收光平 台与面 模 采用单 向铰接。收光抹 面 时 ， 采用 人工 收 2～ 3次 ： 待混凝土完全沉 实 、 表面完全 收水 、 上人 有脚印但不下 陷时 ， 用糙率 较大 的木 质抹 子初 压抹 平 ； 在初抹 后 1 h 内， 混凝土初凝前 ， 待表面稍硬、 手按有印时， 用钢板抹 子再复抹 l ～ 2遍压实抛光即可。 3 ． 5 ． 5 拉模提 升 斜坡拉模施工采用左右侧两台卷扬机同步运行控 制面模上行或下行 ， 两台卷扬机提升时必须保持同步， 5 I m 水利建设与管理 2 0 1 3 年 第 9 期 保证 无侧 向偏移 。开仓前 ， 将滑模放 置到仓位最下端 ， 仔细检查 ， 确保 滑模 与侧模顶 部接触 紧密 。浇筑 前须 试提升 、 降落 数次 ， 确认 滑模 和 卷扬 机处 于 良好 工作 状态 。 拉模一般按照 3 0～ 4 0 e ra上行一次 ， 在浇筑间歇时 每隔 2 0～3 0 ra i n提 升一 次 ， 避免 模 板 与混 凝 土粘 结 。 根据不 同季节气温和混凝 土初凝 时问以及坡 比将提升 速度控 制在 1 ． 5— 2 ． O m ／ h之 间。面模 过 马道 时 ， 先行 将面模滑升至上级边坡坡脚处， 此时混凝土可直接入 仓振捣 。待到起坡后继续滑升 ， 如此连续施工 。 3 ． 5 ． 6 过马道提升 当拉模提 升到马道转 角处 时 ， 采 用定 型制作 的卡 式斜 向支撑 用 以减缓拉 模变角 ， 避 免面模卡在 马道水 平模板上， 起到 了缓冲作用 ， 改善了卷扬机的工作工 况 。在完成 马道 水平段 混凝土 浇筑后 ， 利 用斜 向支撑 滑升到第 二级 ， 然后拆卸下斜 向支撑 ， 缓 缓放下面模 降 到马道起坡处 ， 再行下料浇筑 ， 继续滑升 。过马道斜 向 支撑设计如图 5所示 。 图 5 拉模过马道斜向支撑示意图 3 ． 5 ． 7 侧模脱模 混凝土达到强度要求时( 一般为 1 ． 5 MP a ) 开始拆 模， 并开始下一仓号的准备 ， 拆模时注意保护好混凝土 边角 ， 以免影响混凝土外观质量 。 3 ． 5 ． 8 混凝土养护 混凝土浇筑完成 1 2～1 8 h后进行养护 ， 高温季节 ． 6 ． 可提前洒水养护。通常用花管流水养护和养护膜覆 盖 养护 ， 始终保 持混凝 土表 面处于潮湿 状态 。养 护期 一 般为 1 4天。 3 ． 5 ． 9 施工缝处理 保持混凝土浇 筑连续 ， 如 因故 中止浇筑 而延续 的 时间超过了允许间歇时间造成初凝时， 按照工作缝处 理。施工缝面用 高压水 冲毛 ， 以保证 做到缝 面粗 砂微 露 ， 使混凝 土层 间结合 良好 。 4 效果分析 在尾水渠边坡 混凝土 施工过 程 中， 采 用无 轨配重 式拉模一次浇筑 到顶技术 ， 单仓规模 ： 3级马道 ， 4级 边 坡 ， 边坡及马道全 长 8 6 ． 5 m， 混凝 土层厚 1 m， 条带宽 度 9 m， 拉模滑升平 均速度 1 ． 5 m ／ h ， 单 仓施 工每循 环 约 5 天( 含备仓时问) ， 实现了快速连续施工， 并且与拉模 滑升 同步进行抹面收光 ， 形成 了优 良的外观质 量 ， 混凝 土整体性非常好。与传统 的普通小钢模逐级 浇筑 施工 方法相 比， 该技术 在进度 、 质量 、 资源 投入等 各方 面优 势突出 ， 主要体现在 以下几点 ： a ．可靠保证施工质量， 面板平整度好 ， 基本上不 会出现蜂窝麻面等见缺陷。 b ． 采用不分 级连续 施 工 ， 减 少 了停仓 次数 ， 可 以 有效加快施工进度 。 C ． 结构简单， 施工方便， 采用可拆卸装置和活动 配重 ， 便于人工操作 ， 更加省时省力。 d ． 增加了拉模的周转次数 ， 减少了设备投入与费 用摊销 ， 有效节约了成本 。 5结语 本工程所采用 的拉模施工技术实现 了尾水渠边坡 3 级 马道 4级长 缓边坡 混凝 土一 次 浇筑 到顶 ， 加快 了 混凝土上升速度 ， 避免 了护坡纵 向分仓接缝 ， 保证 了护 坡 良好的整体性和平整光洁的外观， 综合效益明显。 后经技术总结 ， 在此基础上形成 了“ 多级 马道缓边坡混 凝 土拉模施工工法 ” ， 被中国水利工程协会审定 为水利 水电工程建设工法 。该工法对于大体 型大面积护坡 的 快速施工具有很强 的实用性 ， 可广泛应用于水 电站 、 江 河堤防、 输水渠道等类似工程中。