水工超深防渗墙滑管脱模施工技术研究(3)

图24脱管80m后筑浇体应力云图 图25脱管80m后筑浇体形变

图26脱管80m之筑浇体应力状态 图27脱管80m之筑浇体形变

图线揭示，受脱管上向力的影响，筑浇体侧部显示受拉趋势，自重影响下，整体还是压应力为主，压应力正向极值-4.87 MPa，仍小于准破坏值。脱管110 m后筑浇体形变趋势见图27所示。图线揭示，下部侧限又得以解除，且此时筑浇体尚未稳定，混凝土塌向两侧趋势较筑浇40 m时更为明显，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30 m筑浇满足保证混凝土稳定的要求。总体看来，初浇30 m后实施脱管，施工中筑浇体虽然时有发生一定的塌向两侧趋势，但形变和受力都还在允许区间。还有，筑浇体后来形变趋势加大。显然脱管时点还是选择40 m筑浇后实施效果更优。

图28筑浇45m后脱管结果

2.3 完成45m和50m筑浇后得脱管分析

图28和图29给出45 m和50 m初浇后采取5 m脱管的结果。最先5 m脱管操作影响整个筑浇过程，故需对此进行重点分析。

图28揭示，高程5 m工况，筑体底部显示显著受拉，拉应力正向极值0.13 MPa，仍小于准破坏值。筑体侧壁承受压力明显。部分混凝土塌向两侧，发生0.4 mm程度的横向上形变。不过都还在允许区间，表明筑浇45 m工况满足保证混凝土稳定的要求。

图29筑浇50m后脱管结果

从图中29可以看出，受脱管上向力的影响，高程5 m混凝土底部内显示受拉趋势，最大拉应力0.14 MPa，仍小于准破坏值。筑浇体在侧壁呈现显著压应力。混凝土有塌向两侧的现象，发生0.6 mm程度的横向形变。不过都还在允许区间，表明50 m筑高工况符合满足保证混凝土稳定的要求。

3脱管力需求状态分析

3.1 基于不同时点的脱管力需求分析

如图30所示，这里分别给出筑高50 m、筑高40 m以及筑高30 m工况的管土接触力状态。图中揭示，接触力随脱管时间而明显伴随增加，其布态呈现中间较小、上下大的特点。下部接触面摩擦系数大，下部混凝土强度也大，所以造成接触力的下部大结果。泊松效应导致混凝土上部固化过程相对要迟。按照面积将载荷切向进行积分，可获得切向摩擦力。5 m脱管工况，沿高程摩擦力布态计算结果，具体可见图31所示。

图中线揭示，摩擦力布态形态三种条件下相互近似，边界效应推动较大摩擦力出现在5 m高程处。50 m筑高的摩擦力高于30 m筑高的摩擦力，50 m筑高的摩擦力也高于40 m筑高的摩擦力，明显要，通过积分，得30 m、40 m和50 m后脱管所需脱管力分别是365 t，529 t和869 t。显然脱管的时点如果越往后推迟， 操作脱管就要越来越费力， 故在充分满足筑浇体稳固凝结前提下 ，宜考虑脱管时点尽可能前移一些。

图30基于不同时点的管土接触力布态

图31不同脱管时点摩擦力布态

3.2 基于钻孔偏移的脱管力需求分析

钻孔有误差，不可避免存在着不同幅度的偏移量。计算所得40 m筑高后，基于不同钻孔偏移的管土接触力布态具体如图32所示。数据向我们揭示，接触力是随钻孔偏移量增多而相伴提升的，在水平偏差0.5 m的工况下，最大接触力由8.6 e5 Pa迅速增加为2.0 e7 Pa。

图32基于不同钻孔偏移的管土接触力布态

沿高程的管土接触面中线5 m脱管后摩擦力布态，具体如图33所示。图线揭示，摩擦力布态在三种钻孔偏移状态下反应大同小异。边界效应促使较大摩擦力出现于高程5 m处。我们积分计算接触力实验数据，得知7 865T、1 060 T和840 T，分别是钻孔偏移0.5%、0.08%以及0.05% 的脱管力需求基本度量。足见脱管力即使在钻孔偏移0.08的条件下，也有近一倍的增加，而钻孔偏移0.5条件下脱管力竟然增加了近13倍。当然实际施工中如此大钻孔偏移一般不可能发生。

图33不同钻孔偏移摩擦力布态

4结语

本文依托七一水库相关数据，采用非线性三维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及需用力课题开展分析研究。主要研究和收获：

(1)收集案例工程数据，采用ADINA有限元三维技术建模，针对关键管土接触面单元条件，对混凝土蠕变过程进行了模拟分析。

(2)进行了基于案例的衔接管脱管时点计算，得出超深水工防渗墙衔接管法施工，筑浇40 m高程脱管功效相对较好。

(3)模拟确证,脱管的时点如果越往后推迟，操作脱管就要越来越费力，故在充分满足筑浇体稳固凝结前提下，宜考虑脱管时点尽可能前移一些。分析表明，40 m高程混凝土初浇后，脱管力基本需求大约在500 T左右。

文章来源：《水资源与水工程学报》 网址: http://www.szyysgcxb.cn/qikandaodu/2021/0514/725.html