拖模技术在混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工中的应用

拖模技术在混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工中的应用

赵萍利

中国水利水电第七工程局有限公司第二分局四川郫都611730

摘要：在苏丹麦洛维大坝工程的混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工引入了拖模技术，简化了施工工序，加快了面板堆石坝趾板的施工进度，具有较强的推广价值。

关键词：拖模混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工应用

1．工程概述

麦洛维大坝工程位于苏丹喀士穆北部尼罗河上，距白尼罗河（WhiteNileRiver）与青尼罗河（BlueNileRiver）汇合处大约800km，距喀土穆约350km，卡瑞码镇东北27km，是以发电为主，兼顾左右两岸灌溉等综合利用的大型水利工程。坝顶高程为EL.301.4~304.0m，水库最高蓄水位为EL.300.0m，最低水位为EL.285.0m，总库容约124.5亿方，总装机容量1250MW，年平均发电量为5.85×109KWh。

本工程主要建筑物包括土堤、混凝土面板堆石坝、灌溉取水口、粘土心墙坝、溢流坝、非溢流坝、进水口及厂房主机间、安装间、中控楼等，大坝总长约9.3km。其中混凝土面板堆石坝（CFRD）总长为5793米，包括左岸CFRD长1508米，右岸CFRD长4285米，坝顶高程EL.301.4米，最大坝高为51.4米，坝顶宽为10米。

2.拖模的引入

由于麦洛维大坝两岸混凝土面板堆石坝总长近5.8km，如果用传统混凝土施工工艺对趾板混凝土采用跳仓法施工，将需要采购并制作大量的定型模板、采购大量的围檩、拉杆等模板支撑体系材料，而且现场需要大量的人力和物力安装和拆除模板，以及大量的由于固定模板用的拉杆所带来的混凝土修复工作。鉴于大坝所处河道两岸地势较为平坦，仅局部地势变化较大，为机械化连续作业创造了有利条件。项目部通过和工程师沟通，向其提出了采用拖模进行趾板混凝土施工的方案设想，并解释了对趾板混凝土使用传统施工工艺和拖模施工工艺各自的优缺点，虽拖模方案到了工程师和业主的大力支持，但工程师是来自德国的Lahmeyer（拉米尔）咨询公司，其向来以严谨著称，考虑到趾板通过设有止水的周边缝与混凝土面板连为一体，形成坝基以上的防渗体，同时又与经过基础处理后的基岩连结，封闭地面以下的渗漏通道，从而使上、下防渗结构连为整体，是混凝土面板堆石防渗体系的重要组成部分，趾板混凝土质量将直接关系到今后大坝的安全，因此工程师要求项目部必须通过拖模现场试验并验证其所浇筑的混凝土质量满足相应规范要求后才能应用在主体工程中。

拖模施工一般有两种型式，一种为有轨拖模，一种为无轨拖模。麦洛维工程根据现场有利条件和施工需要，为保证趾板的位置准确，决定采用有轨拖模。

3．拖模设计及现场试验

3.1模板设计

根据工程师提供的设计图纸，趾板底宽为3.5米，同时考虑到混凝土入仓强度、混凝土初凝时间等因素，模板设计长度为4米（包括混凝土预铺段模板2米），顶部操作平台（包括混凝土入仓料斗）为4x2米。操作平台及平台支柱等主要受力构件均采用不同规格的槽钢，与混凝土接触部分采用钢板，连接件采用不同型号的角钢等型钢，为保证操作平台人员的安全，在平台边缘采用钢筋等焊接形成护拦。

由于在趾板下游斜坡面设有一道铜止水，因此此坡面模板需留出拖模前进时铜止水穿行的位置，同时还需保证在混凝土浇筑过程中铜止水部位不漏浆，在设计时将此处钢板断开，采用角钢固定橡胶条带予以解决。

3.2轨道系统设计

在操作平台4根立柱下各安装一直径12cm长6cm的钢滚轮，使用［10槽钢作为行走轨道，在现场固定于已浇筑的趾板找平层混凝土面上。

3.3模板牵引系统的设计

根据《水工建筑物滑动模板施工技术规范》关于牵引力的计算，拖模利用2个8t手拉葫芦对称牵引运行可满足要求。锚固点根据现场实际情况选取合适位置打设锚杆。沿拖模前进方向布置2道钢丝绳，前进端固定在锚筋上，后端间隔布置绳卡及卡环并与拖模相连。手拉葫芦挂钩挂在卡环上，每前进一段后即更换挂点，逐步牵引前行。模板牵引时应重点注意锚固点和拖模上的牵引点应左右对称，钢丝绳应尽量与趾板轴线平行，防止在拖行过程中将模板拉偏。

3.4现场试验

在工程师及业主的全程见证下，项目部在混凝土构件预制厂附近对自制的拖模进行了趾板混凝土施工的模拟试验，通过现场试验数据表明了拖模施工工艺所浇筑的混凝土质量和外观质量均能满足合同相关规范要求，从而获得了工程师对项目部趾板混凝土施工工艺改变的同意，成功将有轨拖模引入了混凝土面板堆石坝的趾板混凝土浇筑施工中。

4拖模施工工艺

4.1趾板分仓

根据工程师提供的施工图纸，混凝土面板标准仓号宽度为15米，趾板的分缝与面板的保持一致，因此现场根据地势的变化，将处在基础地势平坦或坡度保持不变的趾板仓号称为标准仓，其余的称为特殊仓号，对于标准仓号考虑采用拖模进行合并连续施工，特殊仓号则采用传统的施工工艺进行施工。

4.2施工通道布置

利用坝体垫层料和细堆石料开挖区作为施工通道用于施工材料、混凝土的运输、拖模的转运等。

4.3拖模运输及就位

拖模在项目部辅助工厂内按趾板断面尺寸及设计图纸加工制作完成。待现场仓位备仓完成后，使用汽车吊配合载重运输车运输至工作面，并将拖模安放到安装好的轨道上。拖模安放就位后，在拖模起始端和终端均安装并固定端头模板；同时沿拖模前进方向安装牵引钢绳和手拉葫芦，将拖模与预先设置好的锚固点连接起来。

4.4混凝土入仓及分层浇筑

由于麦洛维大坝地处苏丹喀土穆北部尼罗河上，属半沙漠地区热带大陆气候，白天最高气温可达48℃，而施工期间工地现场气温超过50℃，为保证混凝土的和易性和控制混凝土在运输过程中的温升，混凝土采用包裹了隔热材料的混凝土罐车从混凝土拌和系统运送至趾板浇筑点，倒入用钢板自制的混凝土集料斗中，然后使用在斗牙上焊接了钢板的反铲挖运混凝土至拖模台车自带的料斗中完成混凝土的入仓工作。

由于趾板顶部不在同一高程，为防止浇筑上部斜坡部分混凝土时混凝土从拖模中间台阶压脚模板处鼓出来，因此在浇筑过程中需先浇筑下部50cm的混凝土，待下部混凝土混凝土有一定的强度后再浇筑上部混凝土。为加快混凝土浇筑速度，用反铲直接将混凝土入仓至混凝土预铺段模板内即提前浇筑下部50cm部分，但在混凝土初凝前必须完成上部混凝土的浇筑以免产生冷缝以保证混凝土质量。

4.5分缝处理

根据工程师提供的施工图，趾板有与混凝土面板一致的分缝以避免因趾板一次性浇筑过长导致因混凝土收缩等产生裂缝。但为保持趾板混凝土施工的连续性和加快趾板混凝土施工速度，经过和工程师商量并达成一致意见，对利用拖模连续施工的趾板施工缝采用镀锌铁皮将两相邻仓号的混凝土隔断，在浇筑混凝土时，分缝处镀锌铁皮两则同时下料并同时振捣，且在该处不再设置趾板分缝铜止水和止水坑，但对于下游斜坡处的水平向铜止水则必须保持连续不断。

4.6混凝土形体控制、抹面及养护

现场拖模轨道安装前，每个轨道由测量人员进行校核，轨道初步固定在找平层混凝土面上，再次对轨道整体进行校核后最终固定。并通过全站仪全过程跟踪，确保形体控制准确。

拖模前行后的抹面采用人工压光抹面，将跟随趾板浇筑速度进行，其主要目的是使浇筑完成的趾板各外露表面达到合同中对U1和F1面和平整度和光洁度的要求，主要分3道进行。

第1道抹面主要是找平。采用方木或铝合金直尺作为刮板，主要是刮除U1平面上多余的混凝土，达到去高填低的效果。

第2道抹面主要是提浆，应间隔一段时间，当混凝土塑性很小时进行，一般采用木搓板揉压出灰浆，达到抹面时机后，且在压光之前，应尽量增加抹面的次数，去除混凝土表面的凹坑或者凸起，提高混凝土表面的平整度。

第3道抹面主要是压光，一般以用手轻按混凝土面，不沾水泥浆，并留有手印痕迹为准。利用专用铁搓板压光，铁搓板四周边应稍稍卷起，以消除压光的接茬痕迹，使混凝土表面光洁平整。并对上道抹面遗留下的麻点、接茬痕迹进行精细修整，进一步提高混凝土表面光洁度。

第1道抹面，混凝土初凝后结构成型，然后开始抹面，进行找平；第2～3道抹面参照人工抹面时间，在混凝土终凝前完成。施工过程中，采用2m水平靠尺进行检查，控制抹面平整度。第3道抹面完成后，需根据现场实际情况及时覆盖麻袋洒水养护或涂刷养护剂养护。

5．劳动力资源配置

趾板混凝土的施工属于连续性施工，其工序、工艺也比较简单，一般情况，现场配置7～8人即可完全满足趾板混凝土的施工。反铲操作手1人，拖模牵引操作手1人，混凝土罐车卸料1人，混凝土入仓振捣2人，混凝土抹面、压光2人，混凝土养护1人（可与拖模牵引操作合用1人）。

6.问题的解决

众所周知，因为水压力的变化混凝土面板堆石坝的混凝土面板的厚度不是一致的，而是从顶部到底部逐渐增厚的，混凝土面板表面和底部的坡比也不一样，本工程混凝土表面和底部的坡比分别是1:1.303和1:1.2981。因此随着现场地势的变化，混凝土面板与趾板下游斜坡面接触的厚度也不一样，从而趾板斜坡面的铜止水位置应该随地势变化而在趾板斜坡面的位置也是不一样的，然而拖模工艺是不可能满足这一细微变化的，其铜止水在趾板下游侧斜坡面上的位置是固定的，同时工程师提供的趾板施工图中其相关尺寸也均为图2所示的固定值。为解决这一问题，通过和工程师讨论并达成一致意见：利用改变混凝土面板下与趾板相接部位的混凝土挤压边墙坡比形成一过渡段，在该连接过渡段的厚度改变量与长度之比不大于1:10，形成一缓坡进行过度，从而使混凝土面板受水压力时不发生突变，保证其受力过渡。

7.应用效果评价

有轨拖模在苏丹麦洛维大坝工程混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工中的成功应用，取得了良好的效果。

(1)提高了趾板混凝土施工质量，对出模的混凝土表面能及时进行原浆抹面、压实、收光，保证了混凝土表面平整度和光洁度，满足合同中相关规范对U1和F1的相关规定。

(2)拖模的运用保证了混凝土浇筑的连续性，提高了趾板混凝土浇筑速度，减少了常规模板施工时各层面之间的重复工作量，能快速为大坝填筑提供工作面从而加快了施工进度，同时大大节约了周转材料和劳动力的投入，降低了工程成本。

(3)拖模结构简单，便于自制，造价低。整个系统易于拼装，转运灵活，施工方便，安全性高，人工操作方便。

(4)解决了施工工作面广，施工场地不易布置大型施工设备的限制。可根据实际施工需要增加工作面，有利于控制进度。

参考文献:

[1]《水利水电工程施工手册》编委会.2002.水利水电施工手册－土石方工程，北京：中国电力出版社

[2]水工建筑物滑动模板施工技术规范：SL32-2014[S]，北京：中国水利水电出版社，2014

[3]白莹莹浅析混凝土面板堆石坝趾板施工技术[J]大科技，2013，（2）：156－157