高空板梁吊模施工技術的應用

李明星

(中國水利水電第八工程局有限公司，貴州貴陽 550002)

1 工程簡介

構皮灘水電站位于貴州省余慶縣構皮灘鎮上游1.5 km的烏江上，控制流域面積43 250 km2，多年平均徑流量為226億m3。水庫總庫容為64.51億m3，調節庫容為31.54億m3，正常蓄水位630 m高程。構皮灘通航建筑物第一級升船機由第一級垂直升船機和上游引航道兩部分組成，上游引航道左側布置有支墩式導航浮堤和4個靠船墩;第一級垂直升船機由上閘首和船廂室兩部分組成。

船廂室底板高程為582.5 m，井筒內自下而上設置3層平衡重檢修平臺，各層平臺梁板高程分別為590 m，631 m，636.5 m。為滿足電站蓄水發電要求，根據施工進度計劃的安排，井筒中各層板梁結構混凝土未與主體結構同步上升，以致后期澆筑難度較大。

2 施工難點及對策

根據通航建筑物混凝土結構特點，高程590 m平衡重板梁可以采取常規搭設腳手管承重排架的方案進行施工，承重排架搭設高度僅7.5 m，施工難度較小。而井筒中高程631 m平衡重板梁距590 m板梁高差達41 m，承重排架搭設工程量大且安全性較低，由于井筒垂直落差達62 m且井筒內部空間較小，存在施工人員通行困難，材料吊運不便等因素，所以高程631 m板梁混凝土的施工為重點及難點。

經過與其他工程的對比，以及對本工程結構特點的研究，擬定兩種可行方案:

1)借鑒思林水電站進水塔采用的懸空排架的施工經驗，即在底板下部井筒四周邊墻預埋短鋼管及拉筋，用于搭設懸空的承重排架。

2)根據本工程高程631 m板梁上部的結構變化(在邊墻收臺階)的特點，采用在板梁上部安裝型鋼作為吊拉模板的承重系統。

經過分析，決定采用吊拉模的技術方案。高程631 m板梁施工完成后，上部高程636.5 m板梁采用常規承重排架施工即可解決施工問題。

3 確定吊模施工技術方案的可行性

3.1 受力分析及計算

根據井筒結構的特點，板梁兩端下部牛腿結構已經澆筑完成，進行承載力計算時不計入板梁搭在牛腿以及老混凝土臺階上的部分。板梁凈空尺寸面積為3 m(寬)×6.75 m(長)。船廂室井筒內高程631 m梁板混凝土受力分析承載力的確定以及計算如下:

1)板混凝土自重:3(寬) ×6.75×0.5(高)×24=243 kN。

梁混凝土自重:0.6(寬)×6.75(長)×0.7(高)×24=68.04 kN。

混凝土自重為 243+68.04=311.04 kN。

2)鋼筋重量:板 1 908+ 梁 1 129.86=3 037.86 kg。

3)模板總量(采用組合小鋼模):［3 ×6.75+(1.2+0.6+0.7) ×6.75］×0.75=27.84 kN。

4)施工人員及設備荷載:(3+0.6) ×6.75 ×2.5=60.75 kN。

5)振搗荷載:3.6 ×6.75 ×2=48.6 kN。

6)傾倒混凝土時的荷載，澆筑下料時要求必須將混凝土直接卸至老混凝土牛腿上，不直接作用在模板上，另外傾倒混凝土時不需要振搗，故兩荷載不需累加，傾倒荷載不需要考慮。

7)槽鋼圍令。

初步估算，選［10雙槽鋼作為圍令，單根長度取4 m，共40根。

板梁施工時總荷載(考慮荷載系數):

折算成面荷載其大小為:

取鋼梁間距90 cm，則每根鋼梁上承受的線荷載為:

受力簡圖見圖1。

圖1 承重鋼梁受力簡圖

跨中彎矩:M=1/8q線L2=1/8 ×22.806 ×6.752=129.89 kN·m。

國產鋼材的力學指標取［σ］=190 N/mm2。

初步選擇項目部現有規格為Ⅰ36a型工字鋼，力學指標為:面積 A=76.48 cm2，單重為 60.037 kg/m。

抵抗距 Wz=875 cm3，Iz=15 796 cm4。

安全系數 K=875 ÷683.6=1.28。

通過剛度驗算公式計算跨中撓度［f］=27 mm。

故Ⅰ36a型鋼能滿足承載力要求。

3.2 吊拉模板結構設計

根據結構特點，高程631 m井筒結構收臺20 cm，承重鋼梁兩端搭在此處混凝土臺階上。

具體方案如下:

1)在631m高程板梁位置的邊緣臺階上架設5根36a工字鋼(間距90 cm)做承重結構，工字鋼在混凝土臺階上的支撐位置處采用18 cm×20 cm的枕木墊高，各工字鋼之間采用∠63角鋼串連成整體，間隔2 m左右設置1道(見圖2)。

圖2 工字鋼平面布置圖

2)根據受力計算，板的位置處采用φ16吊拉螺桿，螺桿橫向間距60 cm左右，縱向間距80 cm左右，梁的位置采用φ18吊拉螺桿，縱向間距80 cm左右，所有吊拉螺桿上下端均采用雙螺帽。

3)吊拉承重體系的上下端扁擔梁構件采用雙E10槽鋼，縱向間距80 cm。

4)模板安裝時，充分利用邊墻混凝土上老拉筋頭將模板等固定著，以防晃動。

5)模板下的鋼管圍令間距為45 cm，最大不得超過50 cm，梁底模跨中起拱2 cm。

6)混凝土下料時，盡量下到邊緣牛腿臺階上，避免直接沖擊模板。

7)模板安裝施工之前，利用井筒內邊墻混凝土面原預埋的拉筋及鋼管孔搭設簡易操作平臺，用作模板的安裝及拆除施工。

4 施工安全措施

由于該層板梁施工時井筒結構已經澆筑至高程644.2 m，井筒內部空間較小，施工人員通行困難，材料吊運不便，以及承重系統、模板安裝時存在較大安全隱患，為保證施工安全，采取了如下措施:

1)施工通道布置，在井筒筒壁布置帶護欄垂直爬梯，爬梯從頂部高程644.2 m至高程631 m，解決施工通行問題。

2)臨時操作平臺搭設，鋼梁吊裝完成后先采用“掛籃子”(即采用拉筋設置彎鉤，將腳手管兩端焊接牢固后置入鋼梁下部，再將拉筋與鋼梁焊接)的方法在板梁結構下方形成簡易操作平臺，再充分利用前期已在井筒四周預埋的拉筋以及短鋼管進行施工平臺的固定，腳手管縱向間距為0.9 m，橫向間距為1.5m，滿鋪竹夾板。

3)對施工人員進行專項安全技術交底，明確吊拉模施工過程中控制的關鍵環節和施工過程中注意的事項，承重系統搭設過程中施工人員必須采用雙保險安全繩。

5 板梁混凝土承重排架方案與吊模施工方案對比分析

第一級升船機船廂室高程631m板梁共有16跨，分別布置在船廂室左右兩側16個井筒內部，由于該層板梁直接影響其上層高程636.5 m板梁的施工，根據施工進度計劃的安排，高程631 m板梁應至少滿足5跨同時施工，才能滿足進度要求。

5.1 采用懸空承重排架方案

根據承載力分析計算，若布置懸空滿堂腳手管排架，排架高度應不少于4 m，鋼管間排距為1.25 m ×(0.7 m ～0.8 m)，承重排架空方約為180 m3，單個井筒板梁需要腳手管及扣件約4.8 t，若5塊板梁同時進行施工，材料用量大、材料占壓時間長(板梁拆模時間不少于14 d);并且存在材料吊運不便，懸空排架搭設難度大的問題。根據思林施工排架搭設經驗，單個井筒投入施工人員不少于10人，僅完成排架搭設需不少于5 d時間。另外完成單個井筒板梁倉位的模板、鋼筋及混凝土澆筑施工則仍需3 d～4 d時間，投入人力資源多，準備工作相對較長，施工進度難以保證。

5.2 采用吊拉模施工方案

吊拉模承重系統利用項目部現有(或回收利用的)的型鋼加工5套，單個井筒采用1套承重系統及吊拉螺桿等材料總計3.7 t。工字鋼采用6018建筑塔機吊裝，安裝相對簡便，操作平臺搭設難度小，備倉時間相對較短;根據已澆筑20余跨板梁倉位的數據統計，單倉板梁投入人工5人～7人，約一周時間可以完成備倉到澆筑的全部工作，較大程度的節約了人工、有效的縮短了施工工期。

本工程采用吊拉模施工方案與初擬的懸空承重排架的比較，較大程度的節約成本，有效的縮短了施工工期，取得了明顯的經濟效益。

6 結語

本文對構皮灘水電站通航建筑物第一級垂直升船機中高空板梁的吊拉模施工技術進行了介紹，對構皮灘水電站通航建筑物第二級、第三級升船機以及其他類似工程中都有一定的借鑒作用。