水工超深防渗墙滑管脱模施工技术研究

各种施工方法中，衔接管法可以实现相对更优质的接缝质量，多为工程所选用。而衔接管的脱管时点和脱管力的技术选择，往往是施工质量的关键点所在。本文依托案例数据，采用有限元模拟分析技术，对水工超深防渗墙滑管脱模施工的脱管时点和脱管力课题开展分析研究，以为同类工程应用提供研究和技术参考。

1案例及有限元建模简介

某水库，系I等大(1)型水工项目，72.30 m最大坝高，1 052 m坝顶长度，4 100.00 m坝顶高程，120 MW电站装机容量，12.3×108 m3总库容，67×104亩灌溉任务面积。该工程主要由混凝土沥青碾压式砂砾心墙石坝，发电引水系统、灌溉输水洞、导流泄洪洞及发电厂房等组成。地震基本烈度为Ⅷ度。该工程具有高海拔、高地震烈度和深覆盖层等特点。防渗墙深壁达120 m，属于大深度水工防渗墙。

研究采用有限元三维ADINA模拟技术，网格模型单元总量在80 000个。其局部放大网格模型具体见图1所示。

图1有限元网格局部放大

对筑浇混凝土以单元的生死进行模拟，荷载形式体现泥浆作用。网格绿色是对筑浇混凝土的模拟，单元接触面为紫色，网格蓝色部分是对衔接管的模拟。

边界条件：体现槽壁作用，系法向拘束，混凝土槽底体现拘束，总体全三向拘束，衔接管采用水平方向给与约束，施加速度荷载于竖直方向，管土间采用接触摩擦。

本构弹塑性混凝土模型，可参考蠕变效应。主要参数如表1所示。

表1混凝土材料主要参数参数容重g/cm3泊松比A1A2A3A4A5A12A13A14A23数值×1

参照以1.05 g/cm的泥浆比重，刚体设定管土摩擦系数，取值0.5计算。

图2筑浇20m后筑浇体应力云图

本次模拟按照实际施工情况进行，即按照5 m/h模拟筑浇施工，先筑浇40 m高程后，实施脱管，之后以5 m筑浇高程5 m脱管作施工模拟，保持40 m筑浇高程差。

2衔接管拔离时点分析

2.1 完成40m筑浇后的脱管分析

完成高程20 m筑浇后，筑浇体应力云图，具体见图2所示。图线揭示，此混凝土筑浇完成后，应力主要体现在压力上。因为管土接触摩擦，发生了较明显拱效应。

高程40 m筑浇后，防渗墙应力云图见图3所示。图线揭示，管土接触摩擦发生拱效应明显。高程40 m筑浇，结构形变趋势具体见图4所示。图线揭示，初浇混凝土显然自稳性不足，易于塌向两侧，但有接管侧方向拘束受，故其形变不是很大。高程40m筑浇，5m拔高接管混凝土结构应力云图见图5所示。图线揭示，高程5 m内混凝土结构底部显然受拉，产生0.04 MPa拉应力正向极值，此值低于准破坏值。筑浇体侧壁受脱管挤压，出现1.26 MPa的正向极值压应力。

图3筑浇40m结构应力云图 图4筑浇40m结构形变趋势

脱管5 m时，混凝土结构形变趋势具体见图6所示。图线揭示，混凝土土体塌向两侧，显示下部侧限的解除和此时尚没有达到基本稳定的状态，但形变和受力还在允许区间，表明40 m筑浇后脱管，筑浇体稳定性基本还在保证范围。脱管15 m时，筑高已在55 m，此时筑浇体应力云图见图7所示。图线揭示，筑浇体侧部受竖向上脱管力的影响，显示受拉趋势，不过自重影响作用仍明显，故应力中还是压力为主，1.62 MPa的压应力正向极值仍没有突破准破坏值。

图5脱管5m筑浇体应力云图 图6脱管5m筑浇体形变趋势

脱管15 m，的筑浇体形变趋势见图8所示。图线揭示，混凝土土体塌向两侧，显示下部侧限的解除和此时尚没有达到基本稳定的状态。不过自下而上混凝土的稳定态势是逐渐提高的，故下部形变趋势减缓。但形变和受力都还在允许区间，表明40 m筑浇脱管能够满足维持混凝土稳定的要求。

图7脱管15m筑浇体应力云图 图8脱管15m筑浇体形变趋势

脱管45 m，筑高已抵达85 m，此时筑浇体形变趋势见图9所示。图线揭示，衔接管在竖向给混凝土一个向上的力，受此影响，筑浇体侧部显示受拉状态，但因为自重影响还很大，故结构整体还是受压为主，2.6 MPa压应力正向极值仍低于准破坏值。图10脱管45 m后筑浇体形变趋势，图线揭示，脱管450 m后，下部侧限又得以解除，且此时筑浇体尚未稳定，促成混凝土塌向两侧，此时混凝土筑浇体稳定性毕竟在自下而上逐渐提升，下部形变趋势减缓。但形变和受力都还在允许区间，表明40 m筑浇后的脱管，对混凝土结构稳定的影响还在许可影响范围内。脱管80 m时，筑高在125 m，此时筑浇体形变趋势具体见图11所示。图线揭示，受脱管上向力的影响，筑浇体侧部显示受拉趋势，但整体是受压为主，自重影响还很大，3.9 MPa压应力正向极值仍小于准破坏值。

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