摘要：在现代水工建筑物中，溢洪道是本工程水工建筑的主要组成部分，承载着水工建筑的主要功能同时也是全部结构中破坏风险最大的部分，因此溢洪道的主要结构一般都设计为钢筋混凝土，如进水段、堰顶、泄槽及消力池等，并形成“大面积平面混凝土单元”。通过在苏丹Abu Duza项目的实践，总结出了一套节省人力物力，提高混凝土浇筑质量的混凝土浇筑工艺，为类似气候环境、施工环境的工作提供了宝贵的经验。
关键词：土石坝；混凝土浇筑；刮刀；
Abstract：In modern hydraulic structure，spillway is the main part，bearing the weight of the major function as well as the maximum damaging risk of all structures. Therefore，the major structuresof spillway are usually designed as reinforced concrete，as inlet section，weir crest，chute and absorption basin，which forms the massive flat concrete unit. The water harvesting project in Abu Duza，Sudan，summing up one set on construction system which significantly saved the man power，material resources and advanced the quality of concrete pouring，could be considered as a model of similar projects for climate and construction environment.
Key word：earth dam；concrete casting quality；drawshave
一、工程概况
Abu duza土石坝工程是一系列集水工程之一，位于苏丹北科尔多番州 Nahud市北偏西约130公里，道路交通困难；水库设计总库容约为1300万m3；坝轴线0-050～0+293.5，共计343.5m坝长；溢洪道102.8m、其余为均质土石坝。在溢洪道左侧设（1.8*1.8m板式闸门）放空洞一座；主要工程量情况见下表：
表1 Abu Duza项目主要工程量表
土石坝碾压，对于华北有色工程勘察院有限公司苏丹公司来讲，已经有了一套完整、成熟的施工管理体系和配套的施工设备及管理人员，施工进度快而且质量满足要求。溢洪道是本工程水工建筑的主要组成部分，承载着水工建筑的主要功能同时也是全部结构中破坏风险最大的部分，因此，设计采用了在土石坝碾压坝体上作钢筋混凝土面板防渗的结构形式，布置了进水段、堰顶、泄槽及消力池等结构，因此，本工程溢洪道混凝土施工就出现了约60个达100㎡的“大面积平面混凝土单元”。
在苏丹高温、随时存在沙尘暴的恶劣气候环境下，溢洪道的施工，在于坝体轮廓线、坝体的整体外观面貌、相邻单元接缝等控制方面，对现场施工管理及施工工艺的应用都一个更高的挑战。
二、工程工期
Abu Duza所处位置雨季、旱季分明，坝址处有一座已被洪水冲毁的旧坝需要拆除。根据去年（2012年）在距离本项目50km处Abu Rajala项目的经验，本地区雨季开始时间为6月中下旬。为降低工程总造价，本项目不设围堰，则项目必须在雨季来临前达到过水条件。
同时，由于政治、经济等原因，项目启动时间较概算工期推迟约45天，进场时间为2012年12月18日，而南北苏丹分裂以来的紧张局势导致大多数苏丹本地设备租赁公司及劳务人员都拒绝前往工作，仅有少部分机械状况差、服务质量低的供应商勉强可以协助完成少量工作。
在以上提到的条件下，土石坝大规模利用机械施工减少人力劳动的优势被大大削弱，为保证雨季到来前完工，Abu Duza项目部必须为每一个工序都找到一个即节省人力又不过多依赖机械设备的施工工艺。
三、滑模工艺的实施
本项目溢洪道超过100m，外观质量对大坝的整体效果起到决定性影响。而在前文所述的情况下，以往的施工方式需要大量劳动力配合多名技术熟练的工人才能满足对质量、工期要求，但是，项目部仅有木工两名、混凝土工4名，而可供混凝土施工调配的苏丹劳务人员仅10余人。
经项目部研究讨论，决定采用滑模施工技术配合混凝土吊罐入仓的方式作为本项目混凝土平仓及浇筑措施，具体人员配置如下表：
表3-1 滑模施工人力配置表
3.1 滑模的制作
3.1.1 制作前的准备工作
混凝土仓面的尺寸决定了滑模的用料、尺寸，项目实施的工序、准备好的工作面及项目部所掌握的设备资源则决定滑模施工的具体实施，所以，在制作滑模前要仔细研究混凝土单元的轮廓尺寸，并提前为滑模施工预留便道等。
同时，项目部应根据实际情况准备好制作滑模的场地、支架等，本项目采用外形尺寸为长1m 宽0.4m 高1m的浆砌石墩两座为制作及放置滑模的支架。
3.1.2 本项目滑模所用材料
本项目混凝土仓面宽为10m，则滑模尺寸围绕此尺寸展开设计。
3.1.2.1 梁
梁是将钢模稳定连接在一起的部件，是决定滑模本身的使用寿命及刮刀平整度的最关键的部件，应尽量使用强度高的材料，同时考虑到实际的运输、施工能力，又要尽量选取重量适宜的。
本项目中，选用了厚度为0.5cm长度11m的槽钢两道作为梁的材料。
3.1.2.2 骨架
支架是保证滑模结构稳定的主要部件。
本项目采用厚0.5cm的角铁配合直径1.6cm的钢筋加固制作如下图所示的骨架结构。
①Φ16支撑筋 ②槽钢 ③④角钢 ⑤滑模（1m*0.6m）⑥钢丝绳挂点
图3.1.2.2 滑模骨架（单侧）
3.1.2.3 刮刀
滑模的最终目的是保证仓面混凝土的总体平整度。
现场钢模尺寸为0.6m X 1.5m，则以7块钢模并列作为刮刀，钢模之间用扣件连接后以焊接的方式与槽钢连接。
钢模固定好后，可按图3.1.2.2所示将迎混凝土端封闭，减少清理工作的工作量。
3.1.2.4 配重
在滑模施工过程中，仓面里经过振捣后混凝土隆起部分不可避免地将滑模向上托起，为保证仓面平整则必须保持滑模刮刀面的平整。
本项目在利用直径1.6cm的钢筋加固支架的基础上以块石作为配重抵消滑模刮刀及梁的隆起变形。
3.1.3 本项目滑模所采取的支撑、移动措施
在保证刮刀的平整后，滑模的工作情况就是决定仓面平整度的最重要的因素。
3.1.3.1 滑模工作的支撑方式
即滑模轨道的选择。
同时保证滑模刮刀的平整及轨道的平整才能保证混凝土仓面的平整。
本项目采用厚0.5cm的槽钢作为轨道，下部为以铜止水作为基座并用钢筋焊接必要的支架作为支撑。如图3.1.3所示。
同时，轨道位置更决定了混凝土浇筑的外形尺寸，即轨道是混凝土模板的一部分，需要用测量设备进行位置及高程的校核。另外，钢筋支架可以利用仓面内的板凳筋、架立筋，但如与主筋相连，浇筑完成后需处理暴露的钢筋。
图3.1.3.1 钢模轨道支撑结构图
3.1.3.2 滑模的移动措施
经过反复试验，本项目使用两个拉力为5t的手拉葫芦作为牵引力，另外设置两个交替使用保证连续施工。
3.1.4 其他所需设施、设备
3.1.4.1 地锚
为配合牵引用的手拉葫芦，还需要稳定地设置固定手拉葫芦的地锚，如下图所示。
①挂钩（Φ16钢筋）②地锚基座（扁铁）③斜撑（角铁）
④地锚立柱（方钢）⑤锚筋（Φ16钢筋）
图3.1.4.1 地锚及吊挂的手拉葫芦
3.1.4.2 钢丝绳
钢丝绳作为牵引滑模的介质，在本项目中选用了直径3cm的钢丝绳并根据手拉葫芦的有效工作长度设置回扣。
3.1.4.3 振捣设备
可在滑模主梁上安装一台震动电机作为振捣设备，但为减少轨道支架的负荷，减少加固轨道支架的工作量，最后决定利用软轴式振捣棒振捣。
3.2滑模施工
3.2.1 施工前的准备工作
滑模施工的准备工作实际上决定了最后的施工效果。
3.2.1.1 轨道安装
本项目采用的槽钢高12cm，槽钢基座为由模板支撑的铜止水，则在铺设铜止水的时候就要用测量仪器精确放样，保证止水凹槽与结构缝（即分仓线）基本重合，铜止水铺设完毕后，架设槽钢，槽钢在自重作用下可能导致弯曲变形，则应在至少选取首尾及中点3个位置进行测点保证位置准确。
如铜止水位置不理想，则按照本文3.1.3.1节叙述的方式制作支架已支撑槽钢轨道。
3.2.1.2 设置地锚
在滑模移动过程中，若两侧牵引力不一样，则会导致滑模两端出现位移差，如发现不及时则可能导致滑模脱轨。为避免滑模脱轨，在控制牵引速度的基础上，应控制牵引点的相对位置尽量（相对滑模垂直移动方向上的轴线）对称。
为做到这点，需要将滑模上的牵引点设置（相对滑模垂直移动方向上的轴线）对称，再将地锚设置（相对滑模垂直移动方向上的轴线）对称。
另外，为保证滑模对仓面混凝土有最好推挤效果，牵引力的方向不得太过上扬，应尽量与移动方向平行，在本项目中为手拉葫芦在地锚上制作了3个高度不同的挂点，以此来达到相应效果。
3.2.1.3 安全检查
滑模施工过程中，整个机构上都承受着较大的力，任何一个部件的实效都会导致应力的释放而造成伤害，所以在准备工作做好后，必须检查轨道、地锚、钢丝绳及手拉葫芦是否稳固。
同时，系统里所有的部件均为金属，而振捣设备为电力驱动，则还要检查电力安全等等。
3.2.2 滑模施工
混凝土应按照与轴线平行的方向逐罐入仓并及时振捣，当滑模前进方向上1m左右范围内混凝土已浇筑饱满，就应该开始上拉滑模进行平仓作业。
混凝土施工人员则利用滑模的空间开始对已初步平整的仓面进行细部作业。
3.2.3 收尾工作
3.2.3.1 设备的清理
滑模拖曳到顶后，则可安排机械设备以吊挂的形式运走并安置在之前制作滑模的承台上，进行清理工作。
轨道在施工完成后，视施工地点气候条件，在混凝土稳定后即可拆除，并清理工作面砼渣保证平整。
手拉葫芦等设备应恢复到起始状态以待下次作业。
3.2.3.2 混凝土面的压光等
滑模仅能保证仓面平整，压光及细部工作仍需人工进行。同时，应有效利用滑模的空间，及时进行抹面工作。
四、总结
滑模施工保障了Abu Duza项目的顺利实施，可以说是Abu Duza项目在当时条件下的最优选择也是唯一选择，为今后的项目做了可靠高效的表率。
4.1 滑模施工的优点
4.1.1 节省人力
在以往的项目中，对80m2左右的仓面如果采用架设脚手架的方式抹面，一般需要6至8名熟练工人，而在本项目中，因为采用滑模施工，整个混凝土浇筑过程中，仅有4名中国就能满足抹面需要。
4.1.2 节省时间
在以往的项目中，因为抹面速度慢，往往导致搅拌站不得不暂停拌和工作以等待仓面振捣、平整工作，但在本项目中，搅拌站基本保持连续作业，且滑模总体控制平整之后，细部抹面工作大大减少，压光效率大大提高。
尤其是在苏丹，气候恶劣，气温高风沙大，如不能及时压平，则混凝土最终外观质量将相当差。
4.1.3 提高混凝土表观平整度
在以往的项目中，采取人工抹面，因单人控制面积及其有限，往往在整个仓面上无法做到总体平整，而在本项目中，滑模跨度大于仓面宽度，因而能够一次性将整个仓面的混凝土料推挤平整。
4.2 需要注意的问题
4.2.1 控制平整度
滑模施工最大的优点是大大提高了平整度，而因为其中控制点较少，往往一个疏忽就导致平整度大大下降，所以，在测量放线时必须多进行检查，保证轨道平整。
4.2.2 及时拖面
混凝土入仓后，在垂直滑模移动方向上的混凝土饱满后，就应该立即拖动滑模，随后混凝土工及时介入进行随后的细部抹面。
这样，首先能够避免混凝土水分过分散失后导致压实失败，另外更能为混凝土工提供充足的时间完成接下来的工作。
4.2.3 安全检查
如前文提到的，整个系统在工作中，各个部件都承受着较大的应力，任何一个部件实效导致的应力释放都将导致难以承受的伤害，为保证人身安全及混凝土质量安全，在滑模设计时应设置多重保护，层层分解应力，另外加强安全检查，及时排查隐患，及时更换失效部件。
参考文献：
[1] 《最新土石坝工程学》，日本电力土木技术协会
[2]《水利水电建设工程验收规程》 SL 223 –2008 中华人民共和国水利部
作者简介：代祥中，（1983.8--），男，湖北人，本科，工程师，主要从事水利水电工程及土木工程技术与管理。
论文作者:代祥中1
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/6
标签：混凝土论文; 项目论文; 溢洪道论文; 槽钢论文; 轨道论文; 刮刀论文; 土石论文; 《基层建设》2016年27期论文;