信江航电枢纽开敞式驼峰堰溢流面滑模施工技术

李冰黎，张瑞棋，邳建亚

（1.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222；3.中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0 引言

目前，国内溢洪道设计控制剖面形式主要有宽顶堰、实用堰、带胸墙的孔口。宽顶堰具有结构简单、施工方便等优点，但宽顶堰流量系数小；对于泄流量比较大的工程一般采用实用堰，实用堰分为驼峰堰和折线堰；带胸墙的孔口常用于水库，主要有利于提高水库的汛期限制水位，对于开敞式泄流工程应用较少。国内大部分溢流工程采用开敞式实用堰，堰顶下游宜优先采用WES型幂曲线，堰顶上游可采用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线[1]。迟颖[2]在大河水库除险加固设计中分析比较折线堰和驼峰堰，在流量系数、下泄量和坝顶高程接近的情况下，驼峰堰造价低于折线堰。于桂云等[3]介绍了一种改良式驼峰堰，与普通驼峰堰相比上游堰面较下游堰面陡，并在峡山水库工程中进行验证，发现改良后的堰型流量系数较大，水流条件良好，可应用于单向泄洪且河道比较陡的拦河水闸。刘广胜等[4]比较翼形堰和驼峰堰的水力特性，低堰的泄洪能力与体型、水头和坝高等因素有关。卢泰山等[5]采用物理模型试验对梯形明渠驼峰堰的泄流量、过水断面、流量系数及变化规律、压力分布的水力特性进行研究，结果显示：梯形明渠驼峰堰与同底宽明渠驼峰堰规律相同。

因驼峰堰为多曲面顺滑过度，传统的泄水闸驼峰堰施工工艺为分段多次浇筑拼接成形，施工时容易产生多个施工缝，造成开裂，并且多次收面施工工艺效率低。本工程溢流面驼峰堰为堰面浇筑、振捣、收面一次成型，要保证滑模系统能按照设计的轨道滑动，不出现卡轮或跑模现象。同时，要在两个泄水闸闸墩之间有限空间内设计滑模系统及混凝土浇筑工艺，保证浇筑后混凝土不开裂，浇筑质量满足设计要求。

1 工程简介

江西信江航电枢纽工程虎山嘴泄水闸为河床式拦河泄水闸，共12孔。泄水闸溢流面形式采用A型开敞式驼峰堰，由3段反弧段和1段直线段组成。驼峰堰分2步进行浇筑施工，首先浇筑下层混凝土台阶，然后浇筑C35HF抗冲耐磨溢流面面层。

2 滑模构造及牵引装置

2.1 滑模整体结构

驼峰堰溢流面面层混凝土采用滑模施工进行浇筑，采用以牵引特制的重力式滑动钢模板沿溢流面坡面边浇筑边滑升的施工方式，有效保证施工质量和进度。

滑模系统[6-7]主要由模板体、轨道及其支撑构件、牵引设备和人工抹面平台组成。滑模体由3部分组成，每部分滑模体均由钢面板和三榀钢桁架螺栓柔性连接成为整体，具体滑模模板构造如图1所示。面板为柔性面板，使得滑模体可沿轨道做柔性滑动，在轨道内滑模体设置行走轮，由手拉葫芦牵引滑行，使滑模体面板做柔性滑动，以满足驼峰堰混凝土面弧线的体形要求，滑模轨道结构示意图见图2。在浇筑过程中，混凝土的浮托力由模板自重和配重来克服。

图1 滑模模板结构示意图Fig.1 Schematic diagram of slip form structure

图2 滑模轨道结构示意图Fig.2 Schematic diagram of slip form track structure

2.2 牵引装置样式选取及计算

为了保证驼峰堰堰面一次成型，使滑动模板系统平稳有序在滑轨上进行滑动，考虑滑模体最大滑动距离，利用泄水闸门槽设置“类贝雷架”做牵引受力系统，可避免在堰面设置预埋件安装滑轮。根据多次现场试验预演，最终确定牵引架底部距驼峰堰堰面1.8 m，两端固定在泄水闸闸墩，手拉葫芦吊点在贝雷架上双向设置，每侧4个。牵引装置“类贝雷架”牵引固定梁安装图如图3所示。

图3 “类贝雷架”牵引固定梁Fig.3 The"bailey like frame"traction fixed beam

为了能顺利将滑模提升，采用手拉葫芦提供动力，滑模牵引力[8]计算如下：

式中：A为模板与混凝土的接触面积，1.5伊7=10.5 m2；⊺为模体与混凝土的黏结力，钢模取0.5 kN/m2；φ 为模体倾角，φ=28，（sinφ=0.469，cosφ=0.883）；G为模体自重（全部重量，按最不利考虑），约为98 kN；P为混凝土浮托力，5伊7伊1.5=52.5 kN；f1为模体与混凝土的摩擦系数，取0.5；f2为滚轮与轨道的摩擦系数，为0.05；k为牵引力安全系数，为1.5耀2.0，取1.5。

经计算，R=118.75 kN，7 m滑模牵引力为11.88 t即可满足要求，考虑安全系数采用4个5 t手拉葫芦进行牵引，中间布置2个5 t手拉葫芦防止模板瞬间拉力巨大，避免发生模板脱落。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

溢流面施工主要有底层混凝土台阶浇筑、滑模轨道及模板安装、其他模板支立、混凝土浇筑及收面等步骤。

3.2 混凝土台阶浇筑

为确保溢流面面层混凝土单次浇筑厚度均匀，控制表面裂缝，分2次浇筑。首先进行底层浇筑混凝土台阶，第二步浇筑驼峰堰面。台阶高度以最薄尖角部位与堰面表面不小于100 cm，台阶距离溢流面门槽60 cm，台阶高度均匀控制，确保达到厚度要求。

3.3 止水焊接、轨道固定

泄水闸闸孔正中设有结构缝，结构缝处布置有止水铜片，为防止安装冲突，采用“门”字形轨道支架对轨道进行架立，使止水铜片从支架下方穿过，有效地解决了止水和轨道安装相互冲突的问题。轨道固定支架采用型钢焊接形式，横向宽0.5 m，结构缝处“门”字形槽钢轨道支架高度为现场实际计算长度。闸墩侧轨道则采用措施筋拉杆与固定埋锥焊接固定。

轨道固定于上部拉杆，上、下拉杆采用预埋圆台螺母形式进行连接，下拉杆需与现场混凝土底板固定。上部拉杆及预埋圆台螺母可在浇筑成型后拆卸周转进行使用，确保无外露钢筋。“门”字轨道支架现场布置情况如图4所示。

图4 止水、轨道固定实物图Fig.4 Physical drawing of water stop and track fixing

3.4 钢筋绑扎

钢筋安装时，应严格控制保护层厚度。钢筋与模板之间，应设置数量足够、强度高的砂浆垫块，梅花形布置，可采用钢筋马镫固定。

3.5 滑模安装

滑模安装程序为：装配前准备工作寅轨道安装寅滑模安装寅滑模滑轮组安装寅牵引钢丝绳安装寅调试、试运行。

仓面清理、测量放线等准备工作完成后进行轨道安装，轨道梁共设3根，模体前2根后1根，用螺栓紧固在两轨道上。轨道梁设在模体前后各6 m范围内，以不干涉牵引钢丝绳及抹面平台为准。轨道及轨道横梁上内穿M30螺杆或钢筋与堰面钢筋焊接固定。后使用70 t吊车分别将组装好的2块滑模面板等安装至上、下轨道内并上紧。轨道行走装置大样图见图5。

图5 轨道行走装置大样图Fig.5 Detailed drawing of track running device

3.6 混凝土浇筑

滑模模板及牵引装置布置完成后，对模板进行试拉，确保滑模可顺畅滑动后复位，复位后对轨道曲线重新测量进行校核。校核无误后方可进行浇筑。

采用布料机入仓，浇筑C35HF防冲耐磨混凝土，用力抹压，把所有抹纹压平压光，达到面层表面密实光洁。驼峰堰堰面压光，施工现场照片见图6。

图6 驼峰堰堰面压光实物图Fig.6 Practical drawing of hump weir surface calendering

4 质量控制要点

4.1 模板浇筑提升速度

为防止滑模面板与混凝土的粘结，滑模每10 min左右滑升1次，塌落度控制在（100依20）mm即可满足要求，滑模速度25~35 cm/h，实际以混凝土表面达到脱模强度为准。

4.2 抹面压光

混凝土脱模后，为确保混凝土表面致密、平整，进行3次抹压面工作：第1次应在初凝前进行，确保新浇混凝土面层出浆；第2次，当面层砂浆初凝后，把凹坑、砂眼填实抹平，注意不得漏压；第3次，当面层砂浆凝前，即人踩上去稍有脚印，用铁抹子压光无抹痕。

4.3 养护

压光后立即用苫布遮盖，避免阳光直射和雨淋，混凝土终凝后，在堰面混凝土上覆盖塑料薄膜，流水养护，随模体滑行而滑行进行养护，并做好养护记录。

4.4 操作要点

1）轨道面上用油漆标示刻度，在滑模滑动过程中，设专人检测滑模两端是否同步。

2）施工过程中严格控制滑模安装质量，滑模移动时间、移动速度，模板滑动时应注意观察混凝土表面发生的变化，避免裂缝、混凝土外凸、松散等情况的发生[9]。

3）在滑行过程中，混凝土表面不允许残留钢筋头和其它施工埋件，不允许存在蜂窝、麻面及孔径或深度较大的气泡、孔洞，不允许残留混凝土砂浆块。

4）严禁在雨天进行溢流面堰面浇筑。

5）及时对圆台螺母孔进行封堵。

6）滑模体重复利用时，做好轨道弧度复核、是否变形，并及时添加轨道滑轮润滑剂、做好模板打磨养护。

5 结语

信江航电枢纽泄水闸溢流面采用A型开敞式驼峰堰，相较其他类型堰面多一组反弧段，施工难度大。本工程通过现场反复试验验证，利用泄水闸闸墩固定“类贝雷架”做为滑模牵引系统。采用滑模施工，可以有效缩短施工时间，保证堰面一次成型，并且具有浇筑速度快、浇筑面层厚度均匀的优点。能够有效减少浇筑时间，防止混凝土面层开裂。通过对浇筑后的成品检查验证，驼峰堰堰面很少出现裂缝，该技术在虎山嘴12孔泄水闸溢流面施工中取得良好的工程效果。