浅谈堆石坝钢筋混凝土面板施工技术

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(中国水利水电第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概况

开茂水库位于北川羌族自治县安昌镇境内，是一座以城镇供水和灌溉为主，兼顾灌区人畜供水等综合利用的中型水利工程。该工程主要包括主坝及1#～5#副坝工程，左、右岸山脊防渗工程，溢洪道工程，放空洞工程，供水隧洞工程。主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高56.0m，坝顶宽度6.0m，坝轴线长约357.35m，坝顶设1.2m防浪墙。混凝土面板设计厚度35cm，坡比1∶1.4，二级配混凝土，设计标号C25W10F100，塌落度为50mm～70mm，面板钢筋为单层双向配筋。大坝面板设计分块共计30块，其中12m宽面板28块、10.84m宽面板1块、18.19m宽面板1块，面板分块总长1436m。

由于面板混凝土施工质量受地理环境、气候条件、温度、湿度、面板结构等影响较大，同时，主坝的面板混凝土、止水施工工艺要求较高，质量不易控制，且现场场地狭小，材料设备运输、布置困难。为此，该工程特设计了一套钢筋运输台车用于坝体工作面的钢筋运输及一套无轨滑模台车用于面板混凝土的浇筑，以达到保证工期和工程质量的目的。

2　无轨滑模台车的设计与制作安装

2.1　无轨滑模系统

大坝面板混凝土采用无轨滑模进行施工，无轨滑模台车长13.5m、宽1.2m，重量7.5t，由2台 5t卷扬机牵引提升滑模，每台卷扬机附加1套动滑轮和1根直径为22mm的钢丝绳牵引滑模。无轨滑模系统布置如图1、图2所示。

图1　无轨滑模正面示意

图2　无轨滑模侧面示意

2.2　无轨滑模及卷扬机安全核算

2.2.1无轨滑模安全核算

根据牵引力计算公式计算滑模牵引力：

T=(Gsinα+f(Gcosα-P)+τF)K=(75×sin35.54°+0.1×(75×cos35.54°-32.36)+2×1.5×12)×1.5=125.78kN。

滑模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模板产生的上浮力P。上浮力P=PnLBsinα=3.1×12×1.5×0.58=32.36kN。

式中：Pn——内侧模板混凝土侧压力(kPa)，由下式计算：

Pn=0.22γct0β1β2V1/2=0.22×2.4×4×1.2×1.0×1.51/2=3.1kN/m2

经上述核算，13.5m长的滑模采用2台5t卷扬机牵引提升滑模，每台卷扬机附加1套动滑轮和1股直径为22mm的钢丝绳来牵引滑模，2台5t卷扬机及其配套设施产生的牵引力之和为：T′=5×10×2×2=200kN>T，能满足牵引的要求。

2.2.2卷扬机稳定性核算

卷扬机拉动滑模受滑模牵引力的反向作用力，大小与牵引力相等、方向相反，压块最小总质量：M=T×sinα/g=7.16t，即每块压块最小质量为7.16t/8块=0.89t<2.75t，预制混凝土块能满足弯矩不会出现翻转安全问题。

卷扬机底座为钢结构，底座用φ19.0mm钢丝绳锚固在坝顶锚筋上，保证了卷扬机的稳定，不会出现卷扬机滑动失稳。

综合以上安全核算，该套混凝土面板施工滑模及牵引系统安全可靠。

2.3　无轨滑模的制作安装

按设计图纸在加工厂进行滑模制作，运至堆石坝面板施工现场进行安装。施工过程中将滑模用25t吊车吊装就位，牵引滑模缓慢平稳下滑至仓面起始点，经检查滑模和侧模安全无误后方可投入混凝土浇筑。滑模安装前，需对滑模板面清理干净，无凝固的混凝土、水泥浆等，以保证混凝土表面的平整度。卷扬机底座为钢结构，底座用φ19.0mm钢丝绳锚固在坝顶锚筋上，并在每台卷扬机上加载4块每块配重约2.75t的混凝土预制块。

3　施工总体方案及工艺流程

3.1　施工总体方案

大坝面板混凝土采用无轨滑模不分期一次浇筑完成，采用1套组装滑模(长13.5m，宽1.2m)进行面板施工；面板混凝土由拌合楼拌合系统进行拌制供应，保证面板混凝土施工的连续性；混凝土水平运输采用6m3混凝土罐车运至坝顶平台，然后通过溜槽进入仓面；无轨滑模采用10t慢速卷扬机分别牵引分块跳仓进行混凝土浇筑施工，然后人工进行二次收面抹平，并及时覆盖土工布进行养护；面板混凝土养护考虑在坝顶布置1条塑料花管连续洒水养护至蓄水时为止，以保证混凝土质量；面板钢筋及侧模采用简易坡面运输台车运至施工工作面。面板填缝材料及防渗盖板施工，根据现场实际情况，与面板混凝土施工穿插进行。

3.2　工艺流程

根据该工程钢筋混凝土面板总体施工方案，其具体工艺流程如下：

测量放样→架立筋→坡面修整→面板钢筋、止水片、侧模等安装→坡面清理→卷扬机安装→滑模就位→溜槽安装→混凝土浇筑→压抹面及养护→卷扬机和滑模的移位→侧模拆除。

4　主要施工方法

4.1　施工前期准备

4.1.1测量放线

在上游挤压边墙面上用红油漆布设面板的尺寸控制点及边缘线，每6m通过钢筋打点的方式标记边线、高程控制点。

4.1.2挤压边墙坡面修整及脱空检查

在浇筑面板混凝土之前，首先对挤压式混凝土边墙进行坡面平整度修整，采用人工修坡的方式将突出部分挤压边墙进行修平处理。坡面偏差按±25mm进行控制，完成坡面修整后，进行测量验收，保证坡面满足后续施工要求，为面板提供一个平整的支承面。

4.2　面板钢筋制安

面板钢筋依据设计图纸的规格、型式要求，在加工厂和现场分别进行加工。施工时用5t载重汽车运至坝顶平台，20t吊车将加工成型的钢筋按编号顺序置于坡面钢筋台车上，用10t卷扬机牵引钢筋台车，每次输送2t～3t钢筋至安装工作面，自下而上依次进行钢筋安装，钢筋安装位置、间距、保护层及各部位钢筋规格、形式应符合施工设计图纸和规范规定。钢筋架立距离垂直缝50cm，直径20mm～25mm，间距3m×3m～3m×2.5m，长度分为三种规格，L=60cm、70cm、80cm。

4.3　模板安装

4.3.1侧模制安

侧模为钢木定型模板，厚5.5cm，每块模板长2m，宽度为渐变尺寸，每浇筑块左、右为一套，侧模采用钢管支承架加固。为了减少摩擦力和防止摩擦破坏，在模板边缘装有∠50角钢保护，侧模以2m长为单元进行拼装，每一个单元有两个支承架，支承架上设有微调螺栓，以小范围内调整模板位置和支撑紧度。

4.3.2滑模就位

待侧模和钢筋安装完成并经监理工程师验收合格后，滑模用吊车运输至侧模上，滑模用2台8t卷扬机牵引，牵引点在滑模两侧，牵引滑模沿侧模缓慢平稳下滑至仓面起始点，经检查滑模和侧模安全无误后方可投入混凝土浇筑。需注意的是，滑模安装前应清洗干净，不粘有已凝固的混凝土，以保证出仓混凝土表面的平整度。

4.4　面板混凝土浇筑

4.4.1面板混凝土性能指标

根据该工程设计要求，并结合施工工艺，混凝土塌落度在仓面按照5cm～7cm控制，加上溜槽下料时的塌落度损失，坝顶卸料时的塌落度控制为7cm～9cm。

4.4.2混凝土运输及入仓

根据混凝土入仓方式、布料、振捣等要求，在每块面板上部布置两个卸料斗，下接两道溜槽，溜槽分段安在钢筋网上，下至滑模前缘0.8m～1.0m处，溜槽安放做到平直。混凝土采用6m3混凝土搅拌罐车运输至坝顶平台，通过溜槽入仓，在混凝土下滑过程中，将溜槽底端适时左右摆动，避免槽底端混凝土堆积过多给平仓振捣带来困难。

4.4.3混凝土平仓及振捣

每一层混凝土入仓后人工平仓，使每车混凝土在仓面上均匀分布，每层布料厚度25cm～30cm，

图3　堆石坝面板混凝土浇筑示意

严禁出现骨料集中现象，并及时振捣，振捣标准以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆时为准。

4.4.4滑模提升

卷扬机控制电路布置在滑模上，由滑模上施工人员操作，在坝顶卷扬机旁设专人负责设备运行，滑模滑升前，清除其前沿超浇混凝土，以减少滑升阻力。每浇筑一层(25cm～30cm)混凝土提升滑模一次，每次滑升的幅度控制在30cm，滑模的滑升速度，与浇筑强度、脱模时间相适应，平均滑升速度控制在1.0m/h～2.0m/h，具体滑升速度通过工地现场试验确定，滑升间隔时间，不超过30min，最大滑升速度不超过3m/h；滑模滑升时做到平稳、均衡上升。

4.4.5收面

滑模滑升后，立即进行第一次人工木模收面，采用2m靠尺刮平，用2m靠尺检查不平整度不大于5mm，确保面板平整度。2h～3h后采用人工二次收面。二次收面时，拆除侧模板上的V型槽三角模板，并对缝面进行修整，使缝面平整度同样达到用2m靠尺检查不大于5mm的要求。

4.4.6拆模与养护

混凝土浇筑完成24h后根据气温情况判定可否拆除侧模板，在混凝土强度达到5MPa时(即侧模的拆除不影响面板结构的损坏时)可以拆除。

脱模后的混凝土应及时修整、压面和保护。人工抹面第一次收面后立即覆盖塑料薄膜保湿，暂缓洒水养护，2h～3h采用振动抹面机二次收面后立即覆盖双布一膜土工布保湿保温，对面板进行蓄水前湿润养护，养护不少于90d。在施工过程中，浇筑II序块时，I序块已有的表面养护材料应随揭随盖，混凝土面暴露长度不大于2m，确保I序块养护效果。

4.5　止水施工

4.5.1面板及周边缝缝面止水施工

缝面施工时，先用水、角向磨光机或钢丝刷冲刷“U”形槽及边缘到角钢压条宽度，去除杂物，并用棉纱擦净晒干，再用压缩空气吹净浮土，经工程师验收后，刷SR底胶。对于张性缝先在缝面处埋设φ60厚15mm的空心橡胶棒，再开始填SR-2填料，填料半径为R100mm，对于压性缝填SR-2填料，填料半径为R80mm。对粘结合格的SR施工段，小心覆盖SR防渗盖片，避免将SR鼓包压平、损坏，并用橡胶榔头打实，用角钢通过膨胀螺栓固定到混凝土上，形成完整的密封腔。最后刮HK961封边。

4.5.2面板张性缝及压性缝止水施工

主坝面板各仓之间施工缝止水由张性缝和压性缝构成，根据止水蓝图通过W型止水铜片和面层三元乙丙橡胶防渗盖片、扁钢进行处理。W型止水浇筑混凝土时进行安装，同时在缝间涂刷沥青乳胶。待面板浇筑完成后进行面层扁钢、塑性填料、三元乙丙橡胶防渗盖片的施工。张性缝止水结构见图4。

图4　面板张性缝止水结构

5　混凝土防裂与平整度控制

5.1　混凝土防裂控制

5.1.1混凝土配合比控制

混凝土配合比应在混凝土浇筑前3个月进行，确保开工前有一套完整的配合比结果。结合现有施工经验，在混凝土里面添加引气剂、减水剂、粉煤灰等，可减小混凝土水灰比、水化热，预防开裂等现象。

5.1.2加强混凝土拌制质量的控制

在混凝土拌制时，开仓前对拌和站称量系统进行校核，称量误差是否满足设备出厂要求，安排专人进行混凝土的拌和质量控制，要求每班在机口坍落度坚持至少取样4次，拌和物的温度、气温和原材料温度，每4h检测1次。

5.1.3加强混凝土的养护

在人工抹面第一次收面后采用覆盖塑料薄膜保湿，暂缓洒水养护，2h～3h采用振动抹面机二次收面后立即覆盖双布一膜土工布保湿保温，对面板进行蓄水前湿润养护，保湿保温养护至蓄水时为止。

5.2　混凝土平整度控制

施工过程中，根据实际情况及时对滑模进行改进，增加滑模刚度和重量，防止滑模变形或漂模，确保混凝土表面平整度。同时，采用两次收面的工艺措施，滑模滑升后工人站在事先搭设在滑模下端的施工平台上进行第一次收面，随着滑模的逐渐上升进行二次以上的抹面处理，直至表面光滑、平整，无凹凸现象，同时安排专人用2m靠尺在混凝土初凝前对永久面、施工缝面增加检测频率，确保混凝土体型不出现划痕、鼓包、凹陷等缺陷，局部不平整10m范围内起伏差不超过5mm。

6　结语

开茂水库主坝面板混凝土施工采用无轨滑模工艺，与有轨滑模施工工艺相比，克服了现场场地狭小、材料设备运输、布置困难等问题，加快进度的同时也节省了材料，在安全、技术、经济上是切实可行的。但采用无轨滑模工艺施工混凝土面板时，必须加大现场管理力度，从原材料到施工过程质量管控，以及脱模后的混凝土养护和防护等，这对防止面板开裂十分有效。