浅议面板堆石坝上游面翻模固坡砂浆施工组织

郭浩东

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

浅议面板堆石坝上游面翻模固坡砂浆施工组织

郭浩东

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

丰宁抽水蓄能电站面板堆石坝上游坡面设计为8cm厚碾压砂浆，后根据国家水电工程质量监督总站建议修改为翻模固坡砂浆。本文主要对翻模固坡砂浆施工组织进行阐述，可以对类似工程提供参考，特别是对有防汛要求的大坝施工更有借鉴意义。

面板堆石坝 翻模固坡砂浆 施工组织

1 工程概况

丰宁抽水蓄能电站上水库面板堆石坝坝顶高程1510.3m，坝顶宽10m，轴线长度556.0m，最大坝高121.3m，采用钢筋混凝土面板堆石坝坝型。上、下游坝坡均采用1∶1.4。堆石坝填筑料分区自上游向下游依次为：垫层区2A、过渡层区3A、主堆石区3B、次堆石区3C及下游干砌石护坡。根据设计要求，主坝上游坝面每10m～15m高度需进行一次斜坡碾压，并摊铺碾压砂浆进行固坡，碾压砂浆厚度8cm，砂浆标号M5，上游坝面砂浆施工总面积约70000m2。2016年3月，国家水电工程质监总站在对丰宁电站进行质量监督时，针对上库主堆石坝坝前垫层料碾压及固坡砂浆施工，提出建议采用翻转模板施工工艺。后在2016年6月15日确定在丰宁抽水蓄能电站上水库引进翻模砂浆固坡施工技术。

翻模固坡砂浆施工技术是使混凝土面板堆石坝垫层料填筑及固坡砂浆成型一次完成的一项施工新技术，适应于各种高度混凝土面板堆石坝及其它类型的面板堆石坝的垫层料填筑及垫层料坡面防护施工。在吉林省抚松县双沟水电站、辽宁蒲石河抽水蓄能电站上水库面板堆石坝、湖北江坪河面板堆石坝均成功应用。

2 翻转模板施工的技术原理及优缺点

2.1 技术原理

在大坝上游坡面支立带楔板的模板，在模板内填筑垫层料，振动碾初碾后拔出楔板，在模板与垫层料之间形成一定厚度的间隙，向此间隙内灌注砂浆，再进行终碾，由于模板的约束作用，使垫层料及其上游坡面防护层砂浆达到密实并且表面平整。模板随垫层料的填筑而翻升，从而使在坡面上进行的斜坡垫层料碾压和固坡砂浆改为水平施工，简化了施工工序，实现了上游固坡与坝体填筑同步上升。

2.2 翻转模板施工优点

(1)与常见的挤压边墙施工技术相比，翻转模板固坡技术可控制砂浆厚度达到设计厚度，避免了挤压边墙施工时上游坡面砂浆厚度、刚度过大，对面板约束加大的缺陷，能较好地适应坝体变形，对面板约束小，有利于面板防裂；

(2)与斜坡碾压固坡法相比较，将斜坡碾压改为水平碾压，简化了施工工序，降低了施工难度和安全风险。实现了坝体全断面平起均衡上升，有利于保证坝体填筑质量，加快大坝填筑施工速度，同时还使大坝随时具备防汛条件，有利于施工安全度汛。最后，采用翻转模板工艺，砂浆外观平整度及施工效果更优于碾压工艺，坝体填筑施工对下部趾板作业面干扰小，有利于施工安全和提高施工质量。

3 翻转模板设计与制作

翻转模板设计采用DL/T5268-2012《混凝土面板堆石坝翻模固坡施工技术规程》中推荐的模板设计方案，并结合模板制作和运输，采取组合式设计。

翻转模板为钢制组合模板，由面模板、背架、楔板、连接件等组成，现场组装成型。翻模结构由上、中、下三层模板组成，上、下相邻的两层模板及左右相邻模板之间采用“U”形卡连接，并能灵活地微调其相对角度。

每块面模板的长度为1200mm，宽度680mm(每层垫层料压实厚度40cm，斜长680mm)，模板面模钢板厚度2.75mm，肋高5.5cm。背架采用角钢制作，与面模板铰接形成翻转模板。连接成型后的单块翻转模板的重量约45kg，满足单人或2人翻转运输的要求。

楔板为上宽下窄的梯形结构，每块楔板的长度600mm，宽度710mm，上口厚60mm，下口厚40mm，楔板的下部水平面与斜坡面形成35.54°的夹角(即1∶1.4坡比)。

每块模板设2个拉条孔，孔径φ16，预埋φ14钢筋，作为后续施工的固定装置。

翻转模板委托专业厂家制作，上库面板堆石坝轴线长度565m，翻转模板需求数量约1400块。

4 坝面翻转模板施工

4.1 施工条件及准备

面板堆石坝护坡使用翻转模板施工属于新施工技术，在进行施工前需要进行场外工艺试验，并进行人员培训。

翻转模板每米砂浆设计需求量0.0408m3，每层平均长度200m，每层砂浆设计需求量约8.2m3，砂浆使用量较小。主要采用现场拌制砂浆方式，配置一台8t双排座，上部布置一台砂浆搅拌机，一台10kw发电机，现场随拌随灌，或者直接利用拌合楼拌制，9m3混凝土罐车运输，罐车出口接移动式接料斗，罐注入楔板缝隙。翻模砂浆固坡施工与大坝垫层料填筑同步进行。

现场施工用电主要为施工照明及模板安装，施工负荷较小，可从现场二级柜就近接入。

施工用水主要为碾压洒水及砂浆养护用水，采用坝肩高位水池及水车配合向坝面供水。砂浆养护用水在砂浆表面横向布置一根D25排水花管，用软管从坝肩供水点引水，用于砂浆养护。D25排水花管随着翻转模板上升而上升，加固采用模板拉条加固。

翻转模板拉条使用量大，单头车丝。

4.2 翻转模板施工

4.2.1 施工程序

翻转模板施工工序如下：

测量放线——模板安装、校正——垫层料填筑——洒水碾压——模板上口校正——灌注砂浆——垫层料终碾——垫层料取样检测——模板翻转——洒水养护。

4.2.2 测量放线

根据设计砂浆边线每隔10m放出垫层料边线，打钢筋桩牵线，然后测量复核线绳，无误后方可安装模板(对于坝高超过100m需要预留出坝体沉降量)。

4.2.3 模板安装

翻转模板水平及层间连接采用“U”形卡连接，翻转后上层模板固定主要依靠下层背架及上层的预埋拉条固定。

如果第一层翻模没有下层模板作为支撑，只能借助下层已经碾压密实的垫层料。水平模板和上下层间以“U”形卡固定。其固定主要利用模板拉筋及背架锚固固定。首先在模板就位后在下部用“L”型插筋将模板底口固定，然后在背架处用方木和“L”型插筋将下部背架角钢固定。锚筋长度不低于45cm。然后通过调整背架锚筋及后方背架支撑调整模板角度，使其与设计角度基本一致。然后安装预埋拉条和插筋，螺栓紧固前再次通过翻转模板背后微调螺栓调整模板倾角，完成模板安装。

后期翻转模板安装时，直接在下层模板上安装翻转模板。模板原则上采用人工从下部拆除，翻转至坝面刷油，然后进行安装加固。

楔板与斜坡模板以面相连接，楔模上口用A8圆钢焊制把手，便于楔板的拔出。连接时采用φ14、长1.2m的圆钢，一端用螺栓固定在斜坡模板上，另一端穿过斜坡模板和楔板，与锚固在已经碾压密实的垫层料内φ18、长45cm的螺纹钢相焊接，拉筋及锚固筋按照60cm一排布置，每块模板布置两排拉筋及锚固筋，砂浆固坡外露拉筋在面板滑模施工过程中除钢筋架立筋和侧摸使用外全部割除，以减少对面板的约束。

模板安装前涂刷脱模剂，翻模结构的锚筋、拉筋按设计要求进行制备和施工，拉筋与锚筋及模板连接采用螺栓可靠固定。

翻模与趾板接触的不规则部位采用异形模板，异形模板采用胶合板，背后采用10×10方木。一端与翻转模板背架固定，另一端通过趾板混凝土浇筑时预留的拉条固定(若拉条已切除，则采用向垫层料内打入锚筋)支撑方式固定。异形结构的内部楔板也采用木模结构，面层采用胶合板，背部采用方木支撑加强。异形模板根据碾压长度及现场翻转模板安装后的实际尺寸，现场加工安装。楔板根据趾板与坡面的平面形状加工成三角形和平面模板，重复利用。

翻模模板及相应的异形模板支立验收合格后，方可安装楔板，摊铺垫层料。

4.2.4 垫层料填筑及初碾

安装完楔板后，进行垫层料填筑。垫层料填筑分人工铺筑和机械铺筑两部分。机械铺筑采用自卸车后退法卸料，推土机摊平。人工铺筑部分主要为翻转模板下部。

翻转模板下部人工回填部分采用人工喂料，选用相对较细的垫层料，主要喂料为垫层料角部，喂料后方可进行卸料和推土机摊铺。垫层料卸料及摊铺时必须避免刀片碰触翻转模板和锚筋、拉筋，如造成破坏，要立即修复，不得未经修复加以覆盖。

考虑到与趾板连接部位振动碾无法压实，与趾板连接50cm区域在摊铺垫层料时按照20cm/层人工铺料，利用平板夯压实，外部按照正常程序摊铺碾压。

垫层料虚铺厚度按照40cm～44cm控制，摊铺完成后用20t～22t自行式振动碾静压两遍，然后采用水车洒水，洒水量按照5%控制。洒水后开始振动碾压，碾压遍数为6遍(根据试验结果调整)，碾压时振动碾行走速度1.5km/h～2.5km/h。轮迹距模板边界不大于15cm，同时在碾压时，由于滚筒距离模板较近，必须设立专人指挥，且要求振动碾司机技术水平良好。

4.2.5 灌注砂浆

垫层料初碾结束后，开始灌注砂浆。砂浆灌注从一端开始，边拔楔板，边灌注砂浆。及时向模板与垫层料之间形成的间隙内灌注砂浆。碾压砂浆采用M5水泥砂浆，砂浆的塌落度为7cm～11cm(具体根据试验结果确定)，砂浆灌注时要控制砂浆的下流速度和溜槽的入仓角度，尽量避免砂浆污染坝面，当出现砂浆流出现象时，要及时清除。

砂浆灌注完成后，及时对灌注完成的区域进行检查，发现砂浆因为沁入垫层料而造成砂浆面下沉的，要及时进行复灌，直到砂浆饱满为止。

4.2.6 垫层料终碾

砂浆灌注结束后，再对垫层料振动碾压2遍。此时靠碾压机具的振动作用对已灌注的砂浆进行了振捣。振动碾无法到达部位，采用平板夯压实垫层料。边角压实时要注意对趾板混凝土及铜止水的保护。

4.2.7 模板翻转

终碾结束、垫层料取样试验合格后，即可拆除最下层模板。人工拆除最下一层模板并拼装到最上一层模板上，最下层模板拆除时，出露的固坡砂浆的抗压强度应达到其设计抗压强度的25%以上，具体拆模时间根据施工进度及施工期气温条件而定，一般拆模时间不小于24h。

4.2.8 固坡砂浆的养护

固坡砂浆终凝后进行土工布覆盖并洒水养护，保持湿润状态不少于14d。坡面禁止人员及机械行走。在碾压砂浆表面横向布置一根D25排水花管，用软管从左右坝肩供水点引水，用于砂浆养护。D25排水花管随着翻转模板上升而上升，加固利用砂浆面上的模板拉条加固。

5 资源配置

5.1 人工

20人，两班作业，其中辅助工种12人，主要从事拆除、转移模板、边角填料、砂浆灌注等，模板工2人，测量工2人(不单独配置，和大坝测量一起)，电焊工2人，管理人员2人。

5.2 设备

主要采用大坝填筑、碾压设备，不单独配置。

6 结论

根据上述步骤施工的坡面砂浆，外观平整度较好，可以有效保证坡面的雨水冲刷和安全度汛，可以保证大坝填筑和坡面防护同时上升，不存在大坝填筑与坡面的削坡工序和斜坡碾压相互干扰问题，施工可以连续进行，对于较高的坝体适用性更好，不会导致削坡施工碾压砂浆时现场开挖停工或者增加二次倒运的工程量，可以最大限度的减少开挖和大坝填筑的互相影响，节约成本；不利之处在于翻模固坡砂浆机械化程度较低，需要的人工较多。因此在选择使用翻模固坡施工方案之前需要从成本、进度、质量、安全等方面综合考虑，同时由于翻模固坡砂浆是一项新的施工技术，施工之前需要对现场的操作工人、施工技术、质量、安全等人员进行培训。

郭浩东(1968.09-)，男，河南漯河人，大学本科，高级工程师，主要从事水利水电专业。

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