郭浩東

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

淺議面板堆石壩上游面翻模固坡砂漿施工組織

郭浩東

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

豐寧抽水蓄能電站面板堆石壩上游坡面設(shè)計(jì)為8cm厚碾壓砂漿，后根據(jù)國(guó)家水電工程質(zhì)量監(jiān)督總站建議修改為翻模固坡砂漿。本文主要對(duì)翻模固坡砂漿施工組織進(jìn)行闡述，可以對(duì)類似工程提供參考，特別是對(duì)有防汛要求的大壩施工更有借鑒意義。

面板堆石壩 翻模固坡砂漿 施工組織

1 工程概況

豐寧抽水蓄能電站上水庫面板堆石壩壩頂高程1510.3m，壩頂寬10m，軸線長(zhǎng)度556.0m，最大壩高121.3m，采用鋼筋混凝土面板堆石壩壩型。上、下游壩坡均采用1∶1.4。堆石壩填筑料分區(qū)自上游向下游依次為：墊層區(qū)2A、過渡層區(qū)3A、主堆石區(qū)3B、次堆石區(qū)3C及下游干砌石護(hù)坡。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主壩上游壩面每10m～15m高度需進(jìn)行一次斜坡碾壓，并攤鋪碾壓砂漿進(jìn)行固坡，碾壓砂漿厚度8cm，砂漿標(biāo)號(hào)M5，上游壩面砂漿施工總面積約70000m2。2016年3月，國(guó)家水電工程質(zhì)監(jiān)總站在對(duì)豐寧電站進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督時(shí)，針對(duì)上庫主堆石壩壩前墊層料碾壓及固坡砂漿施工，提出建議采用翻轉(zhuǎn)模板施工工藝。后在2016年6月15日確定在豐寧抽水蓄能電站上水庫引進(jìn)翻模砂漿固坡施工技術(shù)。

翻模固坡砂漿施工技術(shù)是使混凝土面板堆石壩墊層料填筑及固坡砂漿成型一次完成的一項(xiàng)施工新技術(shù)，適應(yīng)于各種高度混凝土面板堆石壩及其它類型的面板堆石壩的墊層料填筑及墊層料坡面防護(hù)施工。在吉林省撫松縣雙溝水電站、遼寧蒲石河抽水蓄能電站上水庫面板堆石壩、湖北江坪河面板堆石壩均成功應(yīng)用。

2 翻轉(zhuǎn)模板施工的技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 技術(shù)原理

在大壩上游坡面支立帶楔板的模板，在模板內(nèi)填筑墊層料，振動(dòng)碾初碾后拔出楔板，在模板與墊層料之間形成一定厚度的間隙，向此間隙內(nèi)灌注砂漿，再進(jìn)行終碾，由于模板的約束作用，使墊層料及其上游坡面防護(hù)層砂漿達(dá)到密實(shí)并且表面平整。模板隨墊層料的填筑而翻升，從而使在坡面上進(jìn)行的斜坡墊層料碾壓和固坡砂漿改為水平施工，簡(jiǎn)化了施工工序，實(shí)現(xiàn)了上游固坡與壩體填筑同步上升。

2.2 翻轉(zhuǎn)模板施工優(yōu)點(diǎn)

(1)與常見的擠壓邊墻施工技術(shù)相比，翻轉(zhuǎn)模板固坡技術(shù)可控制砂漿厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，避免了擠壓邊墻施工時(shí)上游坡面砂漿厚度、剛度過大，對(duì)面板約束加大的缺陷，能較好地適應(yīng)壩體變形，對(duì)面板約束小，有利于面板防裂；

(2)與斜坡碾壓固坡法相比較，將斜坡碾壓改為水平碾壓，簡(jiǎn)化了施工工序，降低了施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)了壩體全斷面平起均衡上升，有利于保證壩體填筑質(zhì)量，加快大壩填筑施工速度，同時(shí)還使大壩隨時(shí)具備防汛條件，有利于施工安全度汛。最后，采用翻轉(zhuǎn)模板工藝，砂漿外觀平整度及施工效果更優(yōu)于碾壓工藝，壩體填筑施工對(duì)下部趾板作業(yè)面干擾小，有利于施工安全和提高施工質(zhì)量。

3 翻轉(zhuǎn)模板設(shè)計(jì)與制作

翻轉(zhuǎn)模板設(shè)計(jì)采用DL/T5268-2012《混凝土面板堆石壩翻模固坡施工技術(shù)規(guī)程》中推薦的模板設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合模板制作和運(yùn)輸，采取組合式設(shè)計(jì)。

翻轉(zhuǎn)模板為鋼制組合模板，由面模板、背架、楔板、連接件等組成，現(xiàn)場(chǎng)組裝成型。翻模結(jié)構(gòu)由上、中、下三層模板組成，上、下相鄰的兩層模板及左右相鄰模板之間采用“U”形卡連接，并能靈活地微調(diào)其相對(duì)角度。

每塊面模板的長(zhǎng)度為1200mm，寬度680mm(每層墊層料壓實(shí)厚度40cm，斜長(zhǎng)680mm)，模板面模鋼板厚度2.75mm，肋高5.5cm。背架采用角鋼制作，與面模板鉸接形成翻轉(zhuǎn)模板。連接成型后的單塊翻轉(zhuǎn)模板的重量約45kg，滿足單人或2人翻轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

楔板為上寬下窄的梯形結(jié)構(gòu)，每塊楔板的長(zhǎng)度600mm，寬度710mm，上口厚60mm，下口厚40mm，楔板的下部水平面與斜坡面形成35.54°的夾角(即1∶1.4坡比)。

每塊模板設(shè)2個(gè)拉條孔，孔徑φ16，預(yù)埋φ14鋼筋，作為后續(xù)施工的固定裝置。

翻轉(zhuǎn)模板委托專業(yè)廠家制作，上庫面板堆石壩軸線長(zhǎng)度565m，翻轉(zhuǎn)模板需求數(shù)量約1400塊。

4 壩面翻轉(zhuǎn)模板施工

4.1 施工條件及準(zhǔn)備

面板堆石壩護(hù)坡使用翻轉(zhuǎn)模板施工屬于新施工技術(shù)，在進(jìn)行施工前需要進(jìn)行場(chǎng)外工藝試驗(yàn)，并進(jìn)行人員培訓(xùn)。

翻轉(zhuǎn)模板每米砂漿設(shè)計(jì)需求量0.0408m3，每層平均長(zhǎng)度200m，每層砂漿設(shè)計(jì)需求量約8.2m3，砂漿使用量較小。主要采用現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿方式，配置一臺(tái)8t雙排座，上部布置一臺(tái)砂漿攪拌機(jī)，一臺(tái)10kw發(fā)電機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)隨拌隨灌，或者直接利用拌合樓拌制，9m3混凝土罐車運(yùn)輸，罐車出口接移動(dòng)式接料斗，罐注入楔板縫隙。翻模砂漿固坡施工與大壩墊層料填筑同步進(jìn)行。

現(xiàn)場(chǎng)施工用電主要為施工照明及模板安裝，施工負(fù)荷較小，可從現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)柜就近接入。

施工用水主要為碾壓灑水及砂漿養(yǎng)護(hù)用水，采用壩肩高位水池及水車配合向壩面供水。砂漿養(yǎng)護(hù)用水在砂漿表面橫向布置一根D25排水花管，用軟管從壩肩供水點(diǎn)引水，用于砂漿養(yǎng)護(hù)。D25排水花管隨著翻轉(zhuǎn)模板上升而上升，加固采用模板拉條加固。

翻轉(zhuǎn)模板拉條使用量大，單頭車絲。

4.2 翻轉(zhuǎn)模板施工

4.2.1 施工程序

翻轉(zhuǎn)模板施工工序如下：

測(cè)量放線——模板安裝、校正——墊層料填筑——灑水碾壓——模板上口校正——灌注砂漿——墊層料終碾——墊層料取樣檢測(cè)——模板翻轉(zhuǎn)——灑水養(yǎng)護(hù)。

4.2.2 測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)砂漿邊線每隔10m放出墊層料邊線，打鋼筋樁牽線，然后測(cè)量復(fù)核線繩，無誤后方可安裝模板(對(duì)于壩高超過100m需要預(yù)留出壩體沉降量)。

4.2.3 模板安裝

翻轉(zhuǎn)模板水平及層間連接采用“U”形卡連接，翻轉(zhuǎn)后上層模板固定主要依靠下層背架及上層的預(yù)埋拉條固定。

如果第一層翻模沒有下層模板作為支撐，只能借助下層已經(jīng)碾壓密實(shí)的墊層料。水平模板和上下層間以“U”形卡固定。其固定主要利用模板拉筋及背架錨固固定。首先在模板就位后在下部用“L”型插筋將模板底口固定，然后在背架處用方木和“L”型插筋將下部背架角鋼固定。錨筋長(zhǎng)度不低于45cm。然后通過調(diào)整背架錨筋及后方背架支撐調(diào)整模板角度，使其與設(shè)計(jì)角度基本一致。然后安裝預(yù)埋拉條和插筋，螺栓緊固前再次通過翻轉(zhuǎn)模板背后微調(diào)螺栓調(diào)整模板傾角，完成模板安裝。

后期翻轉(zhuǎn)模板安裝時(shí)，直接在下層模板上安裝翻轉(zhuǎn)模板。模板原則上采用人工從下部拆除，翻轉(zhuǎn)至壩面刷油，然后進(jìn)行安裝加固。

楔板與斜坡模板以面相連接，楔模上口用A8圓鋼焊制把手，便于楔板的拔出。連接時(shí)采用φ14、長(zhǎng)1.2m的圓鋼，一端用螺栓固定在斜坡模板上，另一端穿過斜坡模板和楔板，與錨固在已經(jīng)碾壓密實(shí)的墊層料內(nèi)φ18、長(zhǎng)45cm的螺紋鋼相焊接，拉筋及錨固筋按照60cm一排布置，每塊模板布置兩排拉筋及錨固筋，砂漿固坡外露拉筋在面板滑模施工過程中除鋼筋架立筋和側(cè)摸使用外全部割除，以減少對(duì)面板的約束。

模板安裝前涂刷脫模劑，翻模結(jié)構(gòu)的錨筋、拉筋按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制備和施工，拉筋與錨筋及模板連接采用螺栓可靠固定。

翻模與趾板接觸的不規(guī)則部位采用異形模板，異形模板采用膠合板，背后采用10×10方木。一端與翻轉(zhuǎn)模板背架固定，另一端通過趾板混凝土澆筑時(shí)預(yù)留的拉條固定(若拉條已切除，則采用向墊層料內(nèi)打入錨筋)支撐方式固定。異形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部楔板也采用木模結(jié)構(gòu)，面層采用膠合板，背部采用方木支撐加強(qiáng)。異形模板根據(jù)碾壓長(zhǎng)度及現(xiàn)場(chǎng)翻轉(zhuǎn)模板安裝后的實(shí)際尺寸，現(xiàn)場(chǎng)加工安裝。楔板根據(jù)趾板與坡面的平面形狀加工成三角形和平面模板，重復(fù)利用。

翻模模板及相應(yīng)的異形模板支立驗(yàn)收合格后，方可安裝楔板，攤鋪墊層料。

4.2.4 墊層料填筑及初碾

安裝完楔板后，進(jìn)行墊層料填筑。墊層料填筑分人工鋪筑和機(jī)械鋪筑兩部分。機(jī)械鋪筑采用自卸車后退法卸料，推土機(jī)攤平。人工鋪筑部分主要為翻轉(zhuǎn)模板下部。

翻轉(zhuǎn)模板下部人工回填部分采用人工喂料，選用相對(duì)較細(xì)的墊層料，主要喂料為墊層料角部，喂料后方可進(jìn)行卸料和推土機(jī)攤鋪。墊層料卸料及攤鋪時(shí)必須避免刀片碰觸翻轉(zhuǎn)模板和錨筋、拉筋，如造成破壞，要立即修復(fù)，不得未經(jīng)修復(fù)加以覆蓋。

考慮到與趾板連接部位振動(dòng)碾無法壓實(shí)，與趾板連接50cm區(qū)域在攤鋪墊層料時(shí)按照20cm/層人工鋪料，利用平板夯壓實(shí)，外部按照正常程序攤鋪碾壓。

墊層料虛鋪厚度按照40cm～44cm控制，攤鋪完成后用20t～22t自行式振動(dòng)碾靜壓兩遍，然后采用水車灑水，灑水量按照5%控制。灑水后開始振動(dòng)碾壓，碾壓遍數(shù)為6遍(根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整)，碾壓時(shí)振動(dòng)碾行走速度1.5km/h～2.5km/h。輪跡距模板邊界不大于15cm，同時(shí)在碾壓時(shí)，由于滾筒距離模板較近，必須設(shè)立專人指揮，且要求振動(dòng)碾司機(jī)技術(shù)水平良好。

4.2.5 灌注砂漿

墊層料初碾結(jié)束后，開始灌注砂漿。砂漿灌注從一端開始，邊拔楔板，邊灌注砂漿。及時(shí)向模板與墊層料之間形成的間隙內(nèi)灌注砂漿。碾壓砂漿采用M5水泥砂漿，砂漿的塌落度為7cm～11cm(具體根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定)，砂漿灌注時(shí)要控制砂漿的下流速度和溜槽的入倉角度，盡量避免砂漿污染壩面，當(dāng)出現(xiàn)砂漿流出現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)清除。

砂漿灌注完成后，及時(shí)對(duì)灌注完成的區(qū)域進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)砂漿因?yàn)榍呷雺|層料而造成砂漿面下沉的，要及時(shí)進(jìn)行復(fù)灌，直到砂漿飽滿為止。

4.2.6 墊層料終碾

砂漿灌注結(jié)束后，再對(duì)墊層料振動(dòng)碾壓2遍。此時(shí)靠碾壓機(jī)具的振動(dòng)作用對(duì)已灌注的砂漿進(jìn)行了振搗。振動(dòng)碾無法到達(dá)部位，采用平板夯壓實(shí)墊層料。邊角壓實(shí)時(shí)要注意對(duì)趾板混凝土及銅止水的保護(hù)。

4.2.7 模板翻轉(zhuǎn)

終碾結(jié)束、墊層料取樣試驗(yàn)合格后，即可拆除最下層模板。人工拆除最下一層模板并拼裝到最上一層模板上，最下層模板拆除時(shí)，出露的固坡砂漿的抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到其設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度的25%以上，具體拆模時(shí)間根據(jù)施工進(jìn)度及施工期氣溫條件而定，一般拆模時(shí)間不小于24h。

4.2.8 固坡砂漿的養(yǎng)護(hù)

固坡砂漿終凝后進(jìn)行土工布覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，保持濕潤(rùn)狀態(tài)不少于14d。坡面禁止人員及機(jī)械行走。在碾壓砂漿表面橫向布置一根D25排水花管，用軟管從左右壩肩供水點(diǎn)引水，用于砂漿養(yǎng)護(hù)。D25排水花管隨著翻轉(zhuǎn)模板上升而上升，加固利用砂漿面上的模板拉條加固。

5 資源配置

5.1 人工

20人，兩班作業(yè)，其中輔助工種12人，主要從事拆除、轉(zhuǎn)移模板、邊角填料、砂漿灌注等，模板工2人，測(cè)量工2人(不單獨(dú)配置，和大壩測(cè)量一起)，電焊工2人，管理人員2人。

5.2 設(shè)備

主要采用大壩填筑、碾壓設(shè)備，不單獨(dú)配置。

6 結(jié)論

根據(jù)上述步驟施工的坡面砂漿，外觀平整度較好，可以有效保證坡面的雨水沖刷和安全度汛，可以保證大壩填筑和坡面防護(hù)同時(shí)上升，不存在大壩填筑與坡面的削坡工序和斜坡碾壓相互干擾問題，施工可以連續(xù)進(jìn)行，對(duì)于較高的壩體適用性更好，不會(huì)導(dǎo)致削坡施工碾壓砂漿時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開挖停工或者增加二次倒運(yùn)的工程量，可以最大限度的減少開挖和大壩填筑的互相影響，節(jié)約成本；不利之處在于翻模固坡砂漿機(jī)械化程度較低，需要的人工較多。因此在選擇使用翻模固坡施工方案之前需要從成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面綜合考慮，同時(shí)由于翻模固坡砂漿是一項(xiàng)新的施工技術(shù)，施工之前需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的操作工人、施工技術(shù)、質(zhì)量、安全等人員進(jìn)行培訓(xùn)。

郭浩東(1968.09-)，男，河南漯河人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，主要從事水利水電專業(yè)。

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