龍灘水電站左岸大壩進(jìn)水口異形模板設(shè)計(jì)與施工體會(huì)

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簡(jiǎn)介： 龍灘水電站左岸大壩主體土建工程由××水利水電工程公司（××水電部隊(duì)第一總隊(duì)）承擔(dān)施工，含9個(gè)進(jìn)水口壩段和2個(gè)岸邊擋水壩段。投標(biāo)階段，進(jìn)水口喇叭口側(cè)墻原計(jì)劃采用散拼鋼模施工，通氣孔、胸墻、檢修閘門槽與工作閘門槽之間的流道頂部采用鋼筋混凝土預(yù)制模板，施工過(guò)程中，建設(shè)單位對(duì)大壩、進(jìn)水口、攔污柵等混凝土施工質(zhì)量提出了更高的質(zhì)量目標(biāo)，全面推進(jìn)混凝土“免裝修”、“內(nèi)實(shí)外光”質(zhì)量工程。施工單位積極響應(yīng)業(yè)主號(hào)召，從模板設(shè)計(jì)與施工方案入手，對(duì)原有模板方案進(jìn)行修改和優(yōu)化，將預(yù)制模板改為現(xiàn)澆混凝土、改散拼鋼模為異形模板，雖增加成本投入，但取得了預(yù)期的效果，得到參建各方的好評(píng)。
關(guān)鍵字：異形模板 支撐系統(tǒng) 胸墻 喇叭口 通氣孔 硬質(zhì)聚氯乙烯 脫模劑 雙面膠

1.工程簡(jiǎn)介

　　龍灘水電站左岸大壩工程含9個(gè)進(jìn)水口壩段和2個(gè)岸邊擋水壩段，進(jìn)水口采用壩式進(jìn)水口，①～⑦號(hào)機(jī)壩段進(jìn)水口底檻高程305.00m，⑧、⑨號(hào)機(jī)壩段進(jìn)水口底檻高程315.0m，壩內(nèi)布置有引水隧洞的事故閘門和檢修閘門，閘門孔口尺寸均有8×12m（寬×高），進(jìn)水口前緣布置直立的屏幕式攔污柵。進(jìn)水口側(cè)墻呈1/4橢圓形，胸墻為1/4圓柱面。圖1是龍灘水電站左岸大壩進(jìn)水口典型斷面圖，圖2是進(jìn)水口平剖圖，圖中圓括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)是⑧、⑨機(jī)壩段的結(jié)構(gòu)高程。

　　圖1 進(jìn)水口結(jié)構(gòu)斷面圖　　　　　　　　　　圖2 進(jìn)水口結(jié)構(gòu)平面

　　投標(biāo)階段，進(jìn)水口胸墻、通氣孔計(jì)劃采用預(yù)制鋼筋混凝土倒“T”形梁，檢修閘門、工作閘門之間流道頂板采用預(yù)制鋼筋混凝土矩形梁，喇叭口兩側(cè)采用組合鋼模。在工程施工過(guò)程中，建設(shè)方提出全面推進(jìn)“內(nèi)實(shí)外光”、“免裝修”工程，對(duì)胸墻、喇叭口邊墻等過(guò)流面、外露面要求表面光潔平整，接縫嚴(yán)密。由于使用1015組合鋼模拼成圓弧面或橢圓面會(huì)在建筑物表面產(chǎn)生細(xì)小的縫線，實(shí)物表面也不是嚴(yán)格的弧線，采用預(yù)制鋼筋混凝土梁則存在加工和安裝精度不易控制、與結(jié)構(gòu)鋼筋布置存在空間沖突、安裝時(shí)需要?jiǎng)佑瞄T機(jī)和塔機(jī)等大型起重設(shè)備、占用混凝土澆筑時(shí)間等不足之處。在借簽其他已建和在建工程成功案例的基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計(jì)了適應(yīng)本工程喇叭口、胸墻及通氣等部位的異形模板。

　　2.喇叭口側(cè)墻異形模板

　　2.1 側(cè)墻模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　喇叭側(cè)墻曲線是略小于四分之一的橢圓柱面，橢圓長(zhǎng)軸半徑為9.4m，短軸半徑為3.6m，弧線長(zhǎng)度為8.17m，因此在設(shè)計(jì)異形模板時(shí)將8.17m的弧線切成3段，第一段弧長(zhǎng)為2.17m，第二、三段弧長(zhǎng)均為3m。壩體混凝土澆筑升程為3m，而喇叭口邊墻與壩體同期上升，考慮到模板下部與老混凝土面搭接5~10cm，上部高出混凝土澆筑倉(cāng)面5~10cm，模板高度控制在3.1~3.2m。喇叭口側(cè)墻與胸墻相交部分則根據(jù)實(shí)物體型區(qū)域和胸墻澆筑分層厚度另外制作三角狀或梯形狀異形模板。

　　在制作材料上，普通木材在干濕不勻的自然氣候條件下易變形、開裂，現(xiàn)場(chǎng)校正困難，型鋼和鋼板成了制作模板骨架與面板首選用材。在結(jié)構(gòu)上，面板采用4厚的鋼板，橫向邊框與肋板產(chǎn)10mm厚鋼板，間距40cm，豎向邊框所用材料為10mm厚扁鋼，豎向肋板則用角鋼，模板背面只設(shè)豎向圍柃，由 [12.6槽鋼兩兩相背構(gòu)成1根豎圍柃。施工安全防護(hù)設(shè)施方面，針對(duì)模板的外形設(shè)計(jì)了可拆卸的簡(jiǎn)易工作平臺(tái)和防護(hù)攔，供拆除和安裝模板時(shí)使用。

　　2.2 側(cè)墻模板制作

　　由于異形鋼模在下料、鉆孔、切割、焊接、校正等方面加工精度要求較高，因此選擇在設(shè)備齊全、鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)水平較高的加工廠制作。面板先用卷板機(jī)卷成與曲面半徑相近的圓柱面，橫向邊框與肋板則用人工切割成橢圓弧。邊框、肋板在加工平臺(tái)上焊接成形并經(jīng)校正后，再將已卷成圓柱面的面板與骨架焊接成整體。槽鋼豎圍柃、鉤頭螺栓、套筒、錨筋、工作平臺(tái)、防護(hù)欄等構(gòu)件與模板分開加工，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后與模板組裝成整體，如圖3所示。

　　圖3 進(jìn)水口喇叭口側(cè)墻異形模板　　　　　　　圖4 進(jìn)水口胸墻異形模板

　　2.3 側(cè)墻模板安裝與拆除

　　與大壩其他大型模板施工相同，喇叭口異形模板安裝用8噸汽車吊提升，施工人員在防護(hù)欄的保護(hù)下利用套筒、錨筋、拉筋等將模板固定鎖緊。模板拆除時(shí)，人工利用扳手將套筒與錨筋分離，然后由汽車吊提升至上一澆筑層安裝。

　　3.胸墻異形模板

　　3.1 胸墻模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　進(jìn)水口胸墻圓弧面半徑9.4m，考慮到與喇叭口側(cè)墻、流道頂板及壩體其他部位同倉(cāng)澆筑，第一倉(cāng)模板設(shè)計(jì)高度為1.5m，第二層2m，第三和第四層均為3m，臺(tái)階狀布置，如圖4所示。桁架間排距為40cm，選用型鋼和鋼板作為模板桁架的制作材料，其中[8為圓弧圍楞，L5角鋼為桁架桿件，10mm厚鋼板為節(jié)點(diǎn)板，為避免大量的焊接造成桁架變形，影響模板的加工精度，桁架所有節(jié)點(diǎn)采用螺栓連接。面板使用雙層材料，底層為2cm厚松木板，面層為2mm厚硬質(zhì)聚氯乙烯塑料板。筆者在設(shè)計(jì)圓弧圍楞時(shí)，槽鋼開口朝向圓心，槽內(nèi)安裝木條并用扁鋼固定，再將松木面板用鐵釘釘在木條上，解決了松木面板與鋼構(gòu)架固定的問題。

　　3.2 胸墻模板桁架制作

　　制作胸墻模板的關(guān)鍵在于控制圍楞的圓弧精度，加工廠在焊接平臺(tái)上使用了千斤頂、夾板等防變形措施，避免圓弧圍楞在焊接節(jié)點(diǎn)板時(shí)發(fā)生較大幅度的變形。角鋼、節(jié)點(diǎn)板按設(shè)計(jì)尺寸下料沖孔后，用M12螺栓連接形成桁架。

　　3.3 胸墻模板安裝與拆除

　　胸墻模板安裝之前，先安裝模板的支撐系統(tǒng)、調(diào)節(jié)模板高低的頂托和支承桁架的槽鋼，形成胸墻底模支撐平臺(tái)。桁架運(yùn)到工作面后，用倉(cāng)面汽車吊輔助人工就位、安裝、固定。安裝面板之前，必須對(duì)桁架的高程、樁號(hào)等安裝尺寸進(jìn)行校核。面板所用的板塊事先在模板加工廠裁直刨平，運(yùn)到工作面后由木工固定在桁架圓弧圍楞上形成圓弧面，然后在木板表面加貼一層2mm厚的硬質(zhì)聚氯乙烯塑料板，以消除木紋并使胸墻外露面光潔平整和圓順過(guò)渡。胸墻兩端與喇叭口側(cè)墻交匯處的相貫線，由經(jīng)驗(yàn)豐富的木工根據(jù)側(cè)墻異形模板曲線對(duì)胸墻面板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。

　　拆除胸墻模板分臺(tái)階按自上而下的順序進(jìn)行，卸除圓弧圍楞連接螺栓、松動(dòng)頂托螺桿帶動(dòng)桁架支撐平臺(tái)下降，在自重的作用下模板整體與混凝土面分離，輕敲面板使面板與桁架分離，然后將桁架和板塊運(yùn)出工作面，最后將扣件式腳手架拆除。

　　4.通氣孔模板

　　本工程9 個(gè)進(jìn)水口壩段共18個(gè)通氣孔，高程317.0~327.0m（327.0~337.0m）為鋼襯段，高程327.0（337.0）~382.0m部分與壩段同期澆筑，通所孔直徑2m，內(nèi)壁設(shè)直徑φ25間距30cm的鋼筋爬梯，如圖5所示。

　　在設(shè)計(jì)通氣孔現(xiàn)澆模板時(shí)，需要考慮到：（1）模板安裝與拆除簡(jiǎn)單易行，操作安全可靠；（2）模板高度與壩體混凝土澆筑高度相適應(yīng)；（3）預(yù)埋鋼筋爬梯部位不能影響模板的提升。筆者從懸臂模板的構(gòu)造出發(fā)，研制了適用于本工程的懸臂式圓弧鋼模板。

　　圖5 通氣孔結(jié)構(gòu)平面圖　　　　　　　　　圖6 通氣孔圓弧模板平面圖

　　由于鋼筋爬梯在壩體澆筑時(shí)預(yù)埋在混凝土內(nèi)，對(duì)該部分則用方木、木板以及硬質(zhì)聚氯乙烯塑料板加工成組合木模，面板上按設(shè)計(jì)尺寸開孔以便安裝預(yù)埋件。其他部分則沿中線做成兩塊懸臂式圓弧鋼模板。模板厚54mm，其中面板為4mm厚鋼板，橫向肋板用6mm厚鋼板切割成圓形，豎向肋板則使用6mm厚的扁鋼，用[20a槽鋼雙背組成豎圍柃，通過(guò)鉤頭螺栓將弧形面板固定在豎圍柃上。模板總高度6m，面板高度3.1m，滿足每次澆筑3m升程，如圖6、圖7所示。

　　安裝通氣孔模板時(shí)，用套筒將模板固定在下層混凝土表面上，轉(zhuǎn)動(dòng)豎向圍柃底部手動(dòng)千斤頂可調(diào)節(jié)模板的俯仰程度。模板安裝和拆除與其他大型懸臂模板方法相同，均用汽車吊輔助人工完成。

　　5.結(jié)語(yǔ)

　　混凝土外觀質(zhì)量的高低，模板施工質(zhì)量是關(guān)鍵近年來(lái)，各大工程在三峽工程帶動(dòng)下，對(duì)混凝土內(nèi)在和外觀質(zhì)量方面相繼提出了更高的要求。龍灘水電站工程參建各方順應(yīng)形勢(shì)，在汲取三峽工程成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，大量新工藝、新技術(shù)、新材料在龍灘水電站工程得到推廣和應(yīng)用。大型異形模板在龍灘水電站左岸大壩工程中廣泛應(yīng)用，進(jìn)水口壩段外露面施工質(zhì)量得到大幅度提升。綜合來(lái)看，由于異形模板周轉(zhuǎn)次數(shù)不高，雖增加了模板的制造成本，但使用整體式大型模板縮短了模板安裝與拆除時(shí)間、加快模板施工進(jìn)度、降低了模板工的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了混凝土表面的缺陷處理工作量、大大減少木材的消耗量，施工單位在經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益方面均可取得較好的綜合效益。