龙滩水电站左岸大坝进水口异形模板设计与施工体会

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简介： 龙滩水电站左岸大坝主体土建工程由××水利水电工程公司（××水电部队第一总队）承担施工，含9个进水口坝段和2个岸边挡水坝段。投标阶段，进水口喇叭口侧墙原计划采用散拼钢模施工，通气孔、胸墙、检修闸门槽与工作闸门槽之间的流道顶部采用钢筋混凝土预制模板，施工过程中，建设单位对大坝、进水口、拦污栅等混凝土施工质量提出了更高的质量目标，全面推进混凝土“免装修”、“内实外光”质量工程。施工单位积极响应业主号召，从模板设计与施工方案入手，对原有模板方案进行修改和优化，将预制模板改为现浇混凝土、改散拼钢模为异形模板，虽增加成本投入，但取得了预期的效果，得到参建各方的好评。
关键字：异形模板 支撑系统 胸墙 喇叭口 通气孔 硬质聚氯乙烯 脱模剂 双面胶

1.工程简介

　　龙滩水电站左岸大坝工程含9个进水口坝段和2个岸边挡水坝段，进水口采用坝式进水口，①～⑦号机坝段进水口底槛高程305.00m，⑧、⑨号机坝段进水口底槛高程315.0m，坝内布置有引水隧洞的事故闸门和检修闸门，闸门孔口尺寸均有8×12m（宽×高），进水口前缘布置直立的屏幕式拦污栅。进水口侧墙呈1/4椭圆形，胸墙为1/4圆柱面。图1是龙滩水电站左岸大坝进水口典型断面图，图2是进水口平剖图，图中圆括号内的数据是⑧、⑨机坝段的结构高程。

　　图1 进水口结构断面图　　　　　　　　　　图2 进水口结构平面

　　投标阶段，进水口胸墙、通气孔计划采用预制钢筋混凝土倒“T”形梁，检修闸门、工作闸门之间流道顶板采用预制钢筋混凝土矩形梁，喇叭口两侧采用组合钢模。在工程施工过程中，建设方提出全面推进“内实外光”、“免装修”工程，对胸墙、喇叭口边墙等过流面、外露面要求表面光洁平整，接缝严密。由于使用1015组合钢模拼成圆弧面或椭圆面会在建筑物表面产生细小的缝线，实物表面也不是严格的弧线，采用预制钢筋混凝土梁则存在加工和安装精度不易控制、与结构钢筋布置存在空间冲突、安装时需要动用门机和塔机等大型起重设备、占用混凝土浇筑时间等不足之处。在借签其他已建和在建工程成功案例的基础上，笔者设计了适应本工程喇叭口、胸墙及通气等部位的异形模板。

　　2.喇叭口侧墙异形模板

　　2.1 侧墙模板结构设计

　　喇叭侧墙曲线是略小于四分之一的椭圆柱面，椭圆长轴半径为9.4m，短轴半径为3.6m，弧线长度为8.17m，因此在设计异形模板时将8.17m的弧线切成3段，第一段弧长为2.17m，第二、三段弧长均为3m。坝体混凝土浇筑升程为3m，而喇叭口边墙与坝体同期上升，考虑到模板下部与老混凝土面搭接5~10cm，上部高出混凝土浇筑仓面5~10cm，模板高度控制在3.1~3.2m。喇叭口侧墙与胸墙相交部分则根据实物体型区域和胸墙浇筑分层厚度另外制作三角状或梯形状异形模板。

　　在制作材料上，普通木材在干湿不匀的自然气候条件下易变形、开裂，现场校正困难，型钢和钢板成了制作模板骨架与面板首选用材。在结构上，面板采用4厚的钢板，横向边框与肋板产10mm厚钢板，间距40cm，竖向边框所用材料为10mm厚扁钢，竖向肋板则用角钢，模板背面只设竖向围柃，由 [12.6槽钢两两相背构成1根竖围柃。施工安全防护设施方面，针对模板的外形设计了可拆卸的简易工作平台和防护拦，供拆除和安装模板时使用。

　　2.2 侧墙模板制作

　　由于异形钢模在下料、钻孔、切割、焊接、校正等方面加工精度要求较高，因此选择在设备齐全、钢结构制作技术水平较高的加工厂制作。面板先用卷板机卷成与曲面半径相近的圆柱面，横向边框与肋板则用人工切割成椭圆弧。边框、肋板在加工平台上焊接成形并经校正后，再将已卷成圆柱面的面板与骨架焊接成整体。槽钢竖围柃、钩头螺栓、套筒、锚筋、工作平台、防护栏等构件与模板分开加工，运到施工现场后与模板组装成整体，如图3所示。

　　图3 进水口喇叭口侧墙异形模板　　　　　　　图4 进水口胸墙异形模板

　　2.3 侧墙模板安装与拆除

　　与大坝其他大型模板施工相同，喇叭口异形模板安装用8吨汽车吊提升，施工人员在防护栏的保护下利用套筒、锚筋、拉筋等将模板固定锁紧。模板拆除时，人工利用扳手将套筒与锚筋分离，然后由汽车吊提升至上一浇筑层安装。

　　3.胸墙异形模板

　　3.1 胸墙模板结构设计

　　进水口胸墙圆弧面半径9.4m，考虑到与喇叭口侧墙、流道顶板及坝体其他部位同仓浇筑，第一仓模板设计高度为1.5m，第二层2m，第三和第四层均为3m，台阶状布置，如图4所示。桁架间排距为40cm，选用型钢和钢板作为模板桁架的制作材料，其中[8为圆弧围楞，L5角钢为桁架杆件，10mm厚钢板为节点板，为避免大量的焊接造成桁架变形，影响模板的加工精度，桁架所有节点采用螺栓连接。面板使用双层材料，底层为2cm厚松木板，面层为2mm厚硬质聚氯乙烯塑料板。笔者在设计圆弧围楞时，槽钢开口朝向圆心，槽内安装木条并用扁钢固定，再将松木面板用铁钉钉在木条上，解决了松木面板与钢构架固定的问题。

　　3.2 胸墙模板桁架制作

　　制作胸墙模板的关键在于控制围楞的圆弧精度，加工厂在焊接平台上使用了千斤顶、夹板等防变形措施，避免圆弧围楞在焊接节点板时发生较大幅度的变形。角钢、节点板按设计尺寸下料冲孔后，用M12螺栓连接形成桁架。

　　3.3 胸墙模板安装与拆除

　　胸墙模板安装之前，先安装模板的支撑系统、调节模板高低的顶托和支承桁架的槽钢，形成胸墙底模支撑平台。桁架运到工作面后，用仓面汽车吊辅助人工就位、安装、固定。安装面板之前，必须对桁架的高程、桩号等安装尺寸进行校核。面板所用的板块事先在模板加工厂裁直刨平，运到工作面后由木工固定在桁架圆弧围楞上形成圆弧面，然后在木板表面加贴一层2mm厚的硬质聚氯乙烯塑料板，以消除木纹并使胸墙外露面光洁平整和圆顺过渡。胸墙两端与喇叭口侧墙交汇处的相贯线，由经验丰富的木工根据侧墙异形模板曲线对胸墙面板进行现场加工。

　　拆除胸墙模板分台阶按自上而下的顺序进行，卸除圆弧围楞连接螺栓、松动顶托螺杆带动桁架支撑平台下降，在自重的作用下模板整体与混凝土面分离，轻敲面板使面板与桁架分离，然后将桁架和板块运出工作面，最后将扣件式脚手架拆除。

　　4.通气孔模板

　　本工程9 个进水口坝段共18个通气孔，高程317.0~327.0m（327.0~337.0m）为钢衬段，高程327.0（337.0）~382.0m部分与坝段同期浇筑，通所孔直径2m，内壁设直径φ25间距30cm的钢筋爬梯，如图5所示。

　　在设计通气孔现浇模板时，需要考虑到：（1）模板安装与拆除简单易行，操作安全可靠；（2）模板高度与坝体混凝土浇筑高度相适应；（3）预埋钢筋爬梯部位不能影响模板的提升。笔者从悬臂模板的构造出发，研制了适用于本工程的悬臂式圆弧钢模板。

　　图5 通气孔结构平面图　　　　　　　　　图6 通气孔圆弧模板平面图

　　由于钢筋爬梯在坝体浇筑时预埋在混凝土内，对该部分则用方木、木板以及硬质聚氯乙烯塑料板加工成组合木模，面板上按设计尺寸开孔以便安装预埋件。其他部分则沿中线做成两块悬臂式圆弧钢模板。模板厚54mm，其中面板为4mm厚钢板，横向肋板用6mm厚钢板切割成圆形，竖向肋板则使用6mm厚的扁钢，用[20a槽钢双背组成竖围柃，通过钩头螺栓将弧形面板固定在竖围柃上。模板总高度6m，面板高度3.1m，满足每次浇筑3m升程，如图6、图7所示。

　　安装通气孔模板时，用套筒将模板固定在下层混凝土表面上，转动竖向围柃底部手动千斤顶可调节模板的俯仰程度。模板安装和拆除与其他大型悬臂模板方法相同，均用汽车吊辅助人工完成。

　　5.结语

　　混凝土外观质量的高低，模板施工质量是关键近年来，各大工程在三峡工程带动下，对混凝土内在和外观质量方面相继提出了更高的要求。龙滩水电站工程参建各方顺应形势，在汲取三峡工程成功经验的基础上继续研究，大量新工艺、新技术、新材料在龙滩水电站工程得到推广和应用。大型异形模板在龙滩水电站左岸大坝工程中广泛应用，进水口坝段外露面施工质量得到大幅度提升。综合来看，由于异形模板周转次数不高，虽增加了模板的制造成本，但使用整体式大型模板缩短了模板安装与拆除时间、加快模板施工进度、降低了模板工的劳动强度、减少了混凝土表面的缺陷处理工作量、大大减少木材的消耗量，施工单位在经济效益与环保效益方面均可取得较好的综合效益。