反吊式預制牛腿模板在藏木水電站中的設計與應用

牟　毅，　王 永 平

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊,重慶　401320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

反吊式預制牛腿模板在藏木水電站中的設計與應用

牟毅1，王 永 平2

(中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊,重慶401320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

摘要：藏木水電站左岸大壩標1#、2#擋水壩段懸臂牛腿高5.5 m，出挑長度為5.5 m，坡比為1：1。施工過程中，采用反吊預制裝配式混凝土模板進行施工。該模板具有結構簡單，吊裝方便、一次性成型、無需拆除等特點。在實際應用中，節省了工程造價，縮短了施工工期，降低了安全風險，響應了業主高外觀質量要求。

關鍵詞：藏木水電站；懸臂結構；反吊式；預制混凝土牛腿模板

1工程概述

藏木水電站位于西藏自治區加查縣境內，為雅魯藏布江干流上的第一座水電站，電站樞紐布置格局為重力壩+壩后式廠房，由左、右岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段、沖沙底孔壩段、壩后式地面廠房等組成。大壩共分19個壩段，其中1#、2#為左岸擋水壩段， 3#～8#壩段為溢流壩段，9#、16#為左、右沖沙底孔壩段，10#～15#壩段為廠房擋水壩段，17#、19#為右岸擋水壩段。大壩建基面高程為3 198.00m，最大壩高116m，壩頂總長度為387.5m。其中左岸大壩標包含左岸1#、2#擋水壩段及3#～8#溢流壩段(圖1)，其中1#、2#壩 段3 305.5～3 311m高程為懸臂結構，懸臂牛腿高度為5.5m，出挑長度為5.5m，坡比為1：1。

在進行該部位施工時，原方案采用的是裝配式懸臂模板，施工安全隱患大且混凝土養護成型后還需進行模板拆除及表面消缺處理，施工程序繁瑣、工期長、外觀質量難以保證。而采用反吊式預制混凝土模板，結合現代化機械吊裝設備的應用，能較高地加快施工效率，降低安全風險，縮短工期，確保工程質量。

圖1　左岸大壩標上立面圖及1#、2#壩段三維圖

2預制模板設計

2.1模板設計思路

結合現場實際使用需求，1#、2#壩段3 305.5～3 311m高程懸臂部位模板采用混凝土預制模板，除滿足正常模板工藝要求外，在模板的設計規劃中應遵循以下四個原則。

(1)模板分塊標準應統一、規范，以便于大規模工廠化預制，降低預制難度；

(2)模板分塊尺寸應充分考慮二次轉運、吊運及安裝需求，以簡便為原則；

(3)模板應免拆除，一次性成型，混凝土成型外觀質量要好；

(4)模板固定安裝應簡單便捷，充分考慮現場作業工人的施工能力及縮短工期進度要求。

2.2預制模板規劃

圖2　預制混凝土模板規劃布置圖(圖示尺寸除高程外，以cm計)

該工程牛腿部分長、寬均為5.5m，坡 比 為 1：1，1#、2#壩段整個預制牛腿模板區域長度為48m，寬度為7.78m，牛腿面積為48m×7.78m。因模板根部加固支撐需要，預制模板面積為48m×8.01m，模板分布及規劃布置情況見圖2。綜合考慮工程造價并結合現有運輸及吊裝設備能力，將模板尺寸劃分為A、B、C及F四種類型。其中A型板尺寸為2.24m×2.4m，B型板及C型均是以A型板為基礎的邊坡部位拼合板，F型板尺寸為3.53m×2.4m。板與板之間采用預埋鋼板焊縫的連接方式牢固地將其連接為整體。 在預制模板上預留拉環，通過反吊拉條傳力至立柱上。立柱采用I14工字型鋼，錨入混凝土0.5m。反吊式預制混凝土模板傳力方式為：施工荷載→反吊式混凝土預制模板→預埋吊環→反吊拉條→立柱承壓(圖3)。

圖3　反吊式預制混凝土模板施工示意圖

2.3荷載分析

按照反吊式預制模板規劃可知，澆筑懸臂結構混凝土分層厚度分別為1.5m、1.5m及2.5m。在進行模板配筋及加固計算時，主要考慮的恒載為混凝土側壓力及混凝土自重、預制混凝土模板自重及相應支撐加固系統自重，施工活荷載主要包含混凝土下料沖擊荷載、混凝土振搗荷載、施工機具荷載、施工人員荷載等。混凝土側壓力Fc計算公式如下。

Fc=0.22γcT0β1β2υ0.5

其中T0=200/(T+15)

式中γc為混凝土容重，取24kN/m3；T0為混凝土初凝時間，取6 h；T為混凝土澆筑溫度；β1為外加劑影響系數，該工程取1.2；β2為坍落度影響系數，該工程取1；υ為混凝土澆筑平均速度，取0.1 m/h(即3 h上升1個坯層，胚層厚度為30 cm)。

根據荷載組合原則，模板承受外荷載取最不利荷載組合進行配筋計算。

2.4預制模板配筋

反吊式預制混凝土模板結構計算以基于統計概率理論為基礎的極限狀態應力設計方法，按照承載能力極限狀態和正常使用極限狀態綜合考慮進行配筋計算，以確保模板剛度、強度、穩定性均滿足模板工藝要求。通過計算機模擬計算，預制混凝土模板采用C25混凝土(一級配)，配筋采用雙層雙向配筋HRB335 φ12@200，拉環采用HPB235φ20,反吊拉條(拉桿)采用HPB235φ25。立柱采用I14工字鋼，錨入混凝土深度為0.5 m。

3預制模板施工

3.1模板預制及養護

反吊式預制混凝土模板采用預制場預制，加工場地的選用遵循就近的原則。

(1)鋼筋混凝土預制模板在工地預制廠預制，其施工程序如下：

安裝模板→測量模板安裝精度(合格)→鋼筋制作→鋼筋安裝→驗收→混凝土澆筑→養護(等強)。

(2)模板安裝前，先對地面進行平整，然后按照其結構形式進行支模。模板安裝好后必須對模板進行拋光并涂刷模油，吊裝時保證其自動脫模。

(3)模板安裝好后，必須進行模板的測量檢查，以保證其安裝精度。

(4)模板通過檢查后，方可進行鋼筋綁扎并預埋錨筋、錨板及工作吊環。

(5)按照三檢制進行檢查驗收，驗收合格后進行混凝土澆筑，澆筑時必須振搗密實。

(6)澆筑完畢立即用麻袋覆蓋并進行保溫保濕處理，以保證混凝土內外溫差不大，8～12 h后即可進行表面灑水養護，養護時間必須保證在14 d以上。

3.2模板的轉運及吊裝

3.2.1預制混凝土模板水平轉運

預制模板在預制廠制作成型并等強28 d后方可進入轉運和吊裝，在水平運輸轉場之前，安排人員對模板內側進行毛面處理。使用16 t汽車將預制模板水平運輸至轉運吊裝平臺。為了防止面板發生裂縫和面板上預埋的拉環遭受損壞，在運輸過程中，每層之間用兩根10 cm×10 cm方木枕墊好。

3.2.2預制混凝土垂直運輸

汽車運輸預制混凝土模板到垂直吊運平臺后，應先安排人員進行簡單檢查，查看在運輸過程中模板有沒有滑移，有無裂縫或損壞情況。在核對板型無誤后，根據模板規劃采用纜機進行垂直吊運，將預制模板吊運至倉內指定位置堆放，模板垂直堆疊高度不大于1 m，層間采用木方墊實。

3.2.3預制混凝土模板的安裝

反吊式預制模板支撐采用反吊內拉法。即先在倉內距混凝土外輪廓邊線90 cm位置預埋一排14#工字鋼，間距90 cm，再用φ25拉桿將斜面模板倒提反吊在工字鋼上。拉桿上預裝花藍扣，以便工人能在倉號內調節模板。為增加14#工字鋼的剛度和穩定性，采用φ48×3.5 mm鋼管和φ25鋼筋對工字鋼進行水平和斜向加固，圖4為 反吊式預制混凝土模板吊裝示意圖。

預制模板的安裝利用16 t汽車吊將模板吊裝到位，自上而下焊好拉條后，才能放松吊機大鉤，然后用花籃調節桿調整模板的準確位置和坡度，同時將兩塊模板之間的鋼板焊接成一個整體。為防止預制板縫隙在混凝土澆筑時漏漿而污染壩面，在混凝土澆筑前采用水泥砂漿進行勾縫處理，以確保壩面平整光潔。

4牛腿部位混凝土澆筑

根據該工程特點，預制混凝土牛腿分為三層澆筑，層厚分別為1.5 m、1.5 m及2.5 m。為便于預制模板的安裝固定，在進行牛腿懸臂部位施工前一倉混凝土時，預先埋設I14工字鋼，工字鋼埋入混凝土深度為0.5 m。

牛腿懸臂部位混凝土澆筑采用纜機吊6 m3吊罐入倉，卸下的混凝土料不得堆積過高并應及時振搗攤平，入倉過程中注意控制澆筑速度，振搗器不得直接在預制模板或拉條上振搗。在預制牛腿模板處傾倒混凝土時，要注意避開拉桿焊接點，防止混凝土骨料的碰撞脫焊或預制模板抖動。此外，為了減少混凝土卸料對模板產生沖擊荷載，控制吊罐采用帶狀蛇形的方式進行均勻布料，鋪料厚度不得超過50 cm，將澆筑振搗的密實厚度控制在30 cm以內。分層澆筑上升速度不宜過快，應控制3 h上升1坯層(30 cm厚)為宜，且保證在初凝前及時覆蓋。

5質量安全保證措施

圖4　反吊式預制混凝土模板吊裝示意圖

為了確保反吊式預制牛腿模板施工質量和安全，需制訂《反吊式預制混凝土模板施工作業指導書》，同時嚴格遵循以下要求：

(1)強化質量過程控制，嚴格執行“三檢”制(操作人員自檢、施工班組交互檢、專職檢驗人員專項檢查)，確保每一道工序的施工質量。

(2)每塊預制混凝土模板在出廠前嚴格執行驗收評定標準，待檢驗合格后方可水平轉運及入倉吊裝。

(3)倉面內模板安裝完成后，經技術、質量、安全等部門聯合驗收合格后方能進行下一道工序施工。

(4)逐一核實檢查各結構構件的焊縫和變形量，嚴格控制焊縫質量及變形指標，確?；炷翝仓庥^質量符合設計要求。

(5)在模板適當位置設置變形觀測點，分別對每倉混凝土澆筑前、澆筑過程中、澆筑完成后進行變形測量數據監測并及時反饋監測成果，確保模板各項工作指標滿足相關質量標準及要求。

6結語

反吊式預制混凝土模板結構可靠，利用機械化施工程度高，成型混凝土外觀質量好，模板在澆筑前后無變形或微變形，確保了大壩結構尺寸，縮短了施工工期?；仡櫡吹跏筋A制混凝土模板施工過程具有以下幾個特點：

(1)反吊式預制混凝土模板的結構形式，使懸臂混凝土施工不受懸臂高度和坡比的限制，以此類推，可以適用于多種結構，具有推廣價值。

(2)標準化、模塊化的結構設計有助于實現工廠化大規模生產。

(3)反吊式預制混凝土模板與常規異型模板、組合鋼模不同，使用機械化設備吊裝，拼縫焊接成一個整體，無需搭設外腳手架，施工工期短，施工干擾小，澆筑完成后模板無需拆除。

(4)對牛腿懸臂部位混凝土澆筑厚度需嚴格控制，澆筑鋪設層厚不得大于30 cm，懸臂部位拉桿拉條較多，不便于混凝土平倉振搗。

(5)反吊式預制混凝土模板根據現場實際需求需要提前預制，因為預制模板為混凝土結構，等強時間較長，應在實際應用過程中加以注意。

反吊式預制混凝土模板在實際應用過程中可充分彌補現有異型模板、組合鋼模施工帶來的費用高、施工干擾大、工期長、外觀質量差等缺點，尤其是諸如以上模板施工附帶的安全隱患和風險，具有顯著的實用價值。

牟毅(1980-)，男，四川宣漢人，高級工程師，學士，從事水利水電工程建設技術工作；

王永平(1968-)，男，陜西甘泉人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0030-04

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV544;TV52

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