大型牛腿結構立模方案分析

劉紅巖

(湖北葛洲壩多能模板工程有限公司，湖北宜昌 443002)

1 概述

牛腿結構在水電工程中很常見，如各進出水口閘墩倒懸部位。該處模板除受混凝土側壓力外，還受到較大的混凝土及鋼筋自重，加之其為外伸結構，立模拆模較直立面困難，操作者的安全問題尤為突出。因而采用何種施工方案才能保證立拆模安全、便利并節約成本投入是值得深入研究的問題。

2 目前工程常用的各種立模方案

筆者總結了目前各工程常用牛腿結構施工方案，主要有三種，分別為倉內吊模方案、大模板整體提升方案及液壓自爬模板方案。下面結合工程實例，對各施工方案一一進行介紹。

2.1 倉內吊模方案

倉內吊模方案是一種傳統的施工方案，在很多工程中均有應用。它采用組合鋼模板施工，模板加固方式采用每層預埋型鋼柱或混凝土預制柱進行內拉、內撐加固，在施工期間模板不拆除，待牛腿施工完畢，沿牛腿反坡段搭設懸吊排架，吊筋需在混凝土施工時隨倉預埋，操作人員在懸吊排架上一次性將模板拆除并進行混凝土面的修補和壩體保溫等作業。

以龍灘水電站底孔進水口牛腿為例，牛腿為1∶1的坡比，采用倉內吊模方案施工。牛腿模板采用P6015、P1015鋼模拼裝，采用［8的槽鋼作為豎向圍檁，橫向圍檁采用φ48焊接鋼管;模板加固方式采用每層預埋［14a 槽鋼內拉、內撐加固，槽鋼間距75 cm，埋入混凝土面30 cm。拉模筋采用φ16一級鋼筋，拉模筋螺桿、螺帽全部采用φ18的螺桿、螺帽(底部三排采用雙螺帽)，槽鋼拉筋全部采用φ18一級鋼筋。拉模筋拉桿間距按75 cm×70 cm 布置。腳手架采用φ48的鋼管搭設，在離牛腿1.5 m 位置布置一層間距為1.5 m×1.5 m 腳手架。腳手架利用拆模后的拉模筋頭生根搭建，豎向鋼管底部必須與上層預留的拉桿頭焊接生根，所有豎向、橫向鋼管采用十字扣件連接，并在腳手架上掛一層安全網。

采用倉內吊模方案施工的情況如圖1所示。

圖1 倉內吊模方案示意圖

2.2 大模板整體提升方案

大模板整體提升方案的思路很巧妙，它在結構上采用多卡大面板，單套模板背后布兩榀豎圍柃，并設操作平臺。為調整整個模板系統的平衡，在工作平臺支架上增加配重，使模板在提升過程中始終處于所需要的傾斜狀態;模板靠預埋的定位錐支撐，在倉內預埋鋼筋三角柱內拉內撐以加固模板。

以三峽水電站廠房攔污柵牛腿為例，牛腿為1∶0.625的坡比，施工時采用大模板整體提升方案。

面板按照混凝土2 m 升層設計，高2.4 m，寬3 m。采用多卡面板，背后布置兩榀型鋼豎圍檁。面板上口設置有提升吊耳，提升吊耳通過螺栓分別與面板上口板肋和豎圍檁連接固定。

操作平臺共設三層，上、中兩層均為模板安裝、拆除平臺，下層平臺為壩體修補、保溫操作平臺。其支架為型鋼支架，與型鋼圍檁采用螺栓連接成整體，平臺上鋪設竹跳板。混凝土配重塊重量經計算確定，固定放置在中間層操作平臺上游側。

整套模板采用錐型套筒和鋼瓦斯通過反吊拉條進行固定，套筒與拉條連接端伸入混凝土內。每塊模板高度和寬度方向各設2排共4根φ16的拉條(不包括地腳拉條)，與倉內的三角鋼柱焊接并斜拉向鋼柱與下游預埋的φ25錨筋樁焊接固定。

采用大模板整體提升方案的情況見圖2。

圖2 大模板整體提升方案示意圖

2.3 液壓自爬模板方案

采用液壓自爬模板方案的原理是:模板體系由多卡懸臂模板(整套)、提升架、爬軌、液壓系統四大部分組成，其中懸臂模板承擔混凝土澆筑時的所有荷載，提升架、爬軌、液壓系統三部分構成一個自動爬升機構，起提升懸臂模板的作用。該方法解決了牛腿整體提升模板提升后難以重新定位的問題。

以錦屏水電站導流底孔下游面牛腿為例，牛腿為1.4∶1(54.5°)的坡比，結構寬度為16.2 m，結構高度為30 m，采用液壓自爬法施工，詳細設計情況如下:

選擇多卡D22K 懸臂模板和多卡SKE50自動爬架聯合施工，D22K 懸臂模板作為承受混凝土側壓力、自重、施工荷載的主要受力部件，SKE50自動爬架為提升機構，其爬升時通過兩根主橫梁帶動D22K 爬架上升并依靠導軌為D22K 懸臂模板重新定位。

根據業主提供的設計數據——混凝土澆筑層高3 m、側壓力值為3 t/m2，將模板設計成高度3.9 m，使用時模板下口搭接老混凝土面5 cm，上口露出混凝土面19 cm;結構寬度方向上根據計算D22K 支架影響寬度不大于0.9 m，依此布置D22K 支架21榀，SKE506榀，拼縫板6塊。

液壓自爬模板方案如圖3所示。

3 各方案優缺點分析

用于牛腿部位施工的各方案分析比較情況見表1。

圖3 液壓自爬模板方案示意圖

表1 用于牛腿部位施工的各方案分析比較情況表

4 結語

從以上對各方案進行的分析比較情況看，大模板整體提升方案和液壓自爬模板方案的優勢明顯高于倉內吊模方案，但在實際工程施工中，采用何種施工方案不能一概而論，還要結合本工程的規模、工期、質量要求、現有模板及機械設備情況等諸多因素進行論證，最終確定采用何種施工方案，以便達到施工迅速、安全、經濟、質量優良等目的。