溪洛渡水電站泄洪洞龍落尾摻氣坎過流面散裝鋼模板一次成型澆筑施工技術

唐杰偉，鄭 祥，韓金濤

(中國水利水電第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 概述

溪洛渡水電站泄洪洞龍落尾具有落差大、流速高、混凝土標號高的特點，要求混凝土襯砌體型精準且高強、防裂。泄洪洞龍落尾段由奧奇曲線段、斜坡段及反弧段組成，弧段弧形半徑為300 m，最長為 70.806m，斜坡段最大坡度 22.46°，最長122.467m，奧奇曲線段最長為85.838m，單洞龍落尾段最大平距為361.8m，最大高差為106.8 m，襯砌后斷面為14m×19m(寬×高)，襯砌厚度分別為0.8m、1m及1.5m。考慮到摻氣減蝕，在奧奇曲線段、斜坡段及反弧段尾部共設計有1#～3#摻氣坎，其中1#摻氣坎與龍落尾起點平距為90.1m，高差為22.3m;2#摻氣坎與龍落尾起點平距為205.9m，高差為71.8m;3#摻氣坎與龍落尾起點平距為361.8m，高差為106.9m。

2 技術特點

洞室斜坡面邊墻澆筑傳統工藝為采用搭設滿堂作業排架的形式，選用組合鋼模板分層進行澆筑，其澆筑工序多，作業架基礎處理繁瑣，且滿堂作業架搭設工作量大，需要投入的人力、物力等施工資源較大。

采用內拉法一次澆筑成型技術，大大減少了單個工作點的施工工序及人力、物力投入，且輔以節安螺栓配合拉桿確保了外觀質量，更重要的是為工程節省了寶貴的時間。

3 過流面模板內拉法一次成型施工工藝

3.1 模板施工工藝

(1)模板施工流程:測量放控制點→鋼筋安裝→根據點位安裝模板→測量校核模板→根據校核結果調整并固定模板→測量復核模板→模板局部微調→所有工序驗收合格→混凝土澆筑→(達到拆模要求時間)→拆除模板→模板清理→進入其它工序。

(2)模板施工質量保證措施:P6015、P3015散裝鋼模板采用1+1模式搭設，即一塊P6015模板加一塊P3015模板依次類推搭設，模板背側圍囹采用5cm×10cm矩形鋼雙拼加焊鋼板開孔，縱向圍囹采用 φ48×3.5mm型鋼管，間距為0.25 m;橫向圍囹間距為0.9m。縱向圍囹緊貼模板，橫向圍囹架在縱向圍囹上。

①模板安裝前，應由測量人員根據設計圖紙放測量控制點，以滿足模板安裝和檢查需要;立模時嚴格保證模板不能偏向巖壁側，將偏向洞軸線的精度控制在0～+10mm;

②模板拼接采用M16螺栓連接，同一條拼縫上的螺栓應卡緊。對于模板企口縫隙過大處、模板與老混凝土搭接處、不同類型模板連接處應均勻粘貼雙面膠，粘貼后應保證模板縫隙大小符合模板驗收標準;

③施工過程中，對模板支撐的牢固程度、面板的光潔平整度、接縫的密實度等進行重點檢查并做好詳細的施工記錄。模板安裝后必須經過檢查驗收后方可進行下道工序，驗收標準可參照《混凝土結構工程施工及驗收規范》。對于經測量驗收合格的模板，在混凝土澆筑完成前不得擅自調動模板;

④本次模板施工采用內拉、內撐型加固措施。拉桿嚴格按配模圖設置。為保證新老混凝土搭接緊密，在其搭接處根據現場拼模情況適當新開孔;拉桿與邊墻錨桿根部牢固焊接，嚴禁使用點焊;拉桿與錨桿為一一對應關系并要保證模板拉桿的數量;拉桿擰入節安螺栓3cm左右，節安螺栓深入模板3～5cm，外部與圍囹緊固到位，嚴禁出現松動現象;在拉桿點采用絲桿與已澆混凝土面對撐形成內撐。

3.2 施工過程控制要點

(1)澆筑過程中混凝土上升速度不大于0.3 m/h，平鋪法澆筑，鋪料厚度控制在30cm且每一層鋪料需保證在整個邊墻長度方向上齊平。開倉前用紅油漆在端頭已澆筑混凝土上按規定間隔明確標示出下料層厚，下料時嚴格按照標示線控制;

(2)在澆筑過程中，對模板進行實時變形移位觀測。確保澆筑過程中將模板的變形及位移控制在規范允許的范圍之內;對澆筑過程中的位移進行及時的調整及加固;

(3)平倉后應立即振搗，在模板一側振搗過程中，要求振搗棒距離過流面鋼筋網3～5cm，同時應加強下料點部位靠近模板一側的振搗;

(4)執行倉面交接班制度，澆筑過程中做到24h無間隙交接班。

4 模板圍囹受力計算

4.1 模板側壓力計算

摻氣槽邊墻澆筑采用坍落度為180mm的混凝土，將最大澆筑速度控制為0.3m/h，單次澆筑最大高度為9m，澆筑入模溫度為16℃，初凝8 h，混凝土容重γc=25kN/m3。根據《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204－92)中提到的新澆筑混凝土作用在模板上的最大側壓力計算公式:

式中 F為新澆混凝土對模板產生的最大側壓力(kN/m2);H為混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度(m);V為混凝土澆筑速度(m/h);γc為混凝土容重(kN/m3);β1為外加劑影響修正系數不摻外加劑時取1;摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2;β2為塌落度影響修正系數。當塌落度小于30mm時，取0.85;50～90mm時，取1;110～150mm時，取1.15;塌落度為180 mm時取內插法，為1.225;t0為澆筑入模溫度。

當采用內部振搗器時，新澆筑混凝土作用于模板的側壓力標準值可按上述公式計算，并取其中的較小值。

由上述公式求得F=29.5kN/m2，經計算，混凝土的有效壓頭高度H=1.18m。

傾倒混凝土時產生的荷載標準值F2=3kN/m2。

4.2 墻模板背圍囹的計算

模板背側橫圍囹為5cm×10cm矩形鋼雙拼加焊鋼板開孔，縱圍囹為φ48×3.5mm的圓鋼管，縱圍囹間距為25cm，橫圍囹間距為90cm，根據其布置及拉桿的布置可知背圍囹均可按三跨連續梁計算。查表得5mm×10mm矩形鋼W=40.17cm3，I=200.87cm4;圓鋼管 W=5.08cm3，I=12.19cm4(其中W為撓度，I為截面慣性矩。)

(1)縱圍囹驗算(按均布荷載作用下的三跨連續梁)。

①抗彎強度驗算。

跨中最大彎矩按下式計算:

式中 M為跨中計算最大彎距(N·mm);l為計算跨度:l=900mm;q為作用在縱圍囹上的線荷載，包括:新澆混凝土側壓力設計值q1:

傾倒混凝土側壓力設計值q2:

其中，0.9 為折減系數;q=7.966+0.946=8.912(kN/m)。

則:最大彎距 M=0.1×8.912 ×0.9 ×0.9=7.22×105(N·mm)。

抗彎強度應滿足下式:

式中 σ為承受的應力(N/mm2);W1為截面抵抗矩(mm3)，W1=5.08 ×103;［f］為抗彎強度設計值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

縱圍囹的最大應力 σ =7.22×105/5.08×103=142.13(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，滿足要求。

②撓度驗算。

根據《建筑施工計算手冊》，剛度驗算采用荷載標準值，同時不考慮振動荷載作用。

撓度驗算公式如下:

其中，ν為最大撓度(mm);

式中 ［v］為最大撓度設計值;q為作用在囹上的線荷載(kN/m):q=29.5 × 0.25=7.375(kN/m);l為計算跨度，l=900mm;E為彈性模量(N/mm2)，E=2.1 ×105N/mm2;I為截面慣性矩(mm4)，I=1.22 ×105。

由上得 v=0.677×7.375 ×9004/(100×2.1×105×1.22 ×105)=1.28(mm)＜［ν］=1.5 mm，即滿足要求。

(2)橫圍囹驗算(按集中力作用下的三跨連續梁，均布荷載)。

①抗彎強度驗算。

其中，作用在橫圍囹上的荷載:q=［(1.2×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);

計算跨度(對拉螺栓水平間距):

最大彎矩 M=0.08×17.82×900×900=1.155×106(N·mm)。

強度驗算公式:

式中 σ為外楞的最大應力計算值(N/mm2);［f］為強度設計值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

橫圍囹的最大應力計算值σ =1.155×106/4.017 × 104=28.753(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，即滿足要求。

②撓度驗算。

根據《建筑施工計算手冊》，剛度驗算采用荷載標準值，同時不考慮振動荷載作用。撓度驗算公式如下:

式中 q= ［(1.2 ×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);［v］=2.25mm;l=900mm;E 為210000.00N/mm2;I為2.01 ×106;

外楞的最大撓度計算值:ν=0.677×17.82×9004/(100 ×210000 ×2.01 ×106)=0.188 mm ＜［ν］=2.25mm，即滿足要求。

4.3 拉桿的驗算

式中 F為模板拉桿承受的拉力(N);Pm為混凝土的側壓力(N/m2);A為模板拉桿分擔的受荷面積(m2)，其值為A=a×b(a為模板拉桿的橫向間距，b為模板拉桿的縱向間距，單位均為m)。

M16螺栓的容許拉力為24.5kN。本工程拉桿橫距及縱距為:a=0.6m/0.9m，b=0.9m，即平均 a=0.75m，b=0.9m。

綜上有 F=29.5 ×0.75 ×0.9=19.9kN ＜24.5kN，即滿足要求。

5 結語

溪洛渡水電站泄洪洞龍落尾摻氣坎過流面邊墻內拉法一次成型澆筑工藝在摻氣坎段發揮了巨大的作用，不僅簡化了施工工序，節省了大量的人力、物力，縮短了施工工期，而且通過混凝土澆筑的質量外觀可以看出，其質量與傳統澆筑工藝不相上下，為后續大斷面斜坡隧洞邊墻混凝土澆筑施工探索出了新的道路，在節能環保上作出了巨大貢獻，開創了新的歷史篇章。