龍灘水電站左岸大壩進水口異形模板設計與施工體會

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簡介： 龍灘水電站左岸大壩主體土建工程由××水利水電工程公司（××水電部隊第一總隊）承擔施工，含9個進水口壩段和2個岸邊擋水壩段。投標階段，進水口喇叭口側墻原計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制模板，施工過程中，建設單位對大壩、進水口、攔污柵等混凝土施工質量提出了更高的質量目標，全面推進混凝土“免裝修”、“內實外光”質量工程。施工單位積極響應業(yè)主號召，從模板設計與施工方案入手，對原有模板方案進行修改和優(yōu)化，將預制模板改為現澆混凝土、改散拼鋼模為異形模板，雖增加成本投入，但取得了預期的效果，得到參建各方的好評。
關鍵字：異形模板 支撐系統(tǒng) 胸墻 喇叭口 通氣孔 硬質聚氯乙烯 脫模劑 雙面膠

1.工程簡介

　　龍灘水電站左岸大壩工程含9個進水口壩段和2個岸邊擋水壩段，進水口采用壩式進水口，①～⑦號機壩段進水口底檻高程305.00m，⑧、⑨號機壩段進水口底檻高程315.0m，壩內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），進水口前緣布置直立的屏幕式攔污柵。進水口側墻呈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水口典型斷面圖，圖2是進水口平剖圖，圖中圓括號內的數據是⑧、⑨機壩段的結構高程。

　　圖1 進水口結構斷面圖　　　　　　　　　　圖2 進水口結構平面

　　投標階段，進水口胸墻、通氣孔計劃采用預制鋼筋混凝土倒“T”形梁，檢修閘門、工作閘門之間流道頂板采用預制鋼筋混凝土矩形梁，喇叭口兩側采用組合鋼模。在工程施工過程中，建設方提出全面推進“內實外光”、“免裝修”工程，對胸墻、喇叭口邊墻等過流面、外露面要求表面光潔平整，接縫嚴密。由于使用1015組合鋼模拼成圓弧面或橢圓面會在建筑物表面產生細小的縫線，實物表面也不是嚴格的弧線，采用預制鋼筋混凝土梁則存在加工和安裝精度不易控制、與結構鋼筋布置存在空間沖突、安裝時需要動用門機和塔機等大型起重設備、占用混凝土澆筑時間等不足之處。在借簽其他已建和在建工程成功案例的基礎上，筆者設計了適應本工程喇叭口、胸墻及通氣等部位的異形模板。

　　2.喇叭口側墻異形模板

　　2.1 側墻模板結構設計

　　喇叭側墻曲線是略小于四分之一的橢圓柱面，橢圓長軸半徑為9.4m，短軸半徑為3.6m，弧線長度為8.17m，因此在設計異形模板時將8.17m的弧線切成3段，第一段弧長為2.17m，第二、三段弧長均為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面5~10cm，模板高度控制在3.1~3.2m。喇叭口側墻與胸墻相交部分則根據實物體型區(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，現場校正困難，型鋼和鋼板成了制作模板骨架與面板首選用材。在結構上，面板采用4厚的鋼板，橫向邊框與肋板產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，模板背面只設豎向圍柃，由 [12.6槽鋼兩兩相背構成1根豎圍柃。施工安全防護設施方面，針對模板的外形設計了可拆卸的簡易工作平臺和防護攔，供拆除和安裝模板時使用。

　　2.2 側墻模板制作

　　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，因此選擇在設備齊全、鋼結構制作技術水平較高的加工廠制作。面板先用卷板機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、肋板在加工平臺上焊接成形并經校正后，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、防護欄等構件與模板分開加工，運到施工現場后與模板組裝成整體，如圖3所示。

　　圖3 進水口喇叭口側墻異形模板　　　　　　　圖4 進水口胸墻異形模板

　　2.3 側墻模板安裝與拆除

　　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，施工人員在防護欄的保護下利用套筒、錨筋、拉筋等將模板固定鎖緊。模板拆除時，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 胸墻模板結構設計

　　進水口胸墻圓弧面半徑9.4m，考慮到與喇叭口側墻、流道頂板及壩體其他部位同倉澆筑，第一倉模板設計高度為1.5m，第二層2m，第三和第四層均為3m，臺階狀布置，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厚硬質聚氯乙烯塑料板。筆者在設計圓弧圍楞時，槽鋼開口朝向圓心，槽內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架固定的問題。

　　3.2 胸墻模板桁架制作

　　制作胸墻模板的關鍵在于控制圍楞的圓弧精度，加工廠在焊接平臺上使用了千斤頂、夾板等防變形措施，避免圓弧圍楞在焊接節(jié)點板時發(fā)生較大幅度的變形。角鋼、節(jié)點板按設計尺寸下料沖孔后，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。桁架運到工作面后，用倉面汽車吊輔助人工就位、安裝、固定。安裝面板之前，必須對桁架的高程、樁號等安裝尺寸進行校核。面板所用的板塊事先在模板加工廠裁直刨平，運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渡。胸墻兩端與喇叭口側墻交匯處的相貫線，由經驗豐富的木工根據側墻異形模板曲線對胸墻面板進行現場加工。

　　拆除胸墻模板分臺階按自上而下的順序進行，卸除圓弧圍楞連接螺栓、松動頂托螺桿帶動桁架支撐平臺下降，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 個進水口壩段共18個通氣孔，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，內壁設直徑φ25間距30cm的鋼筋爬梯，如圖5所示。

　　在設計通氣孔現澆模板時，需要考慮到：（1）模板安裝與拆除簡單易行，操作安全可靠；（2）模板高度與壩體混凝土澆筑高度相適應；（3）預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 通氣孔結構平面圖　　　　　　　　　圖6 通氣孔圓弧模板平面圖

　　由于鋼筋爬梯在壩體澆筑時預埋在混凝土內，對該部分則用方木、木板以及硬質聚氯乙烯塑料板加工成組合木模，面板上按設計尺寸開孔以便安裝預埋件。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，用套筒將模板固定在下層混凝土表面上，轉動豎向圍柃底部手動千斤頂可調節(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.結語

　　混凝土外觀質量的高低，模板施工質量是關鍵近年來，各大工程在三峽工程帶動下，對混凝土內在和外觀質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形勢，在汲取三峽工程成功經驗的基礎上繼續(xù)研究，大量新工藝、新技術、新材料在龍灘水電站工程得到推廣和應用。大型異形模板在龍灘水電站左岸大壩工程中廣泛應用，進水口壩段外露面施工質量得到大幅度提升。綜合來看，由于異形模板周轉次數不高，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間、加快模板施工進度、降低了模板工的勞動強度、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，施工單位在經濟效益與環(huán)保效益方面均可取得較好的綜合效益。