貝雷架在水電站大跨度板梁施工中的應用

(1.貴州北盤江電力股份有限公司，貴州 貴陽 550002；2.中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550002)

1 工程概述

馬馬崖一級水電站位于北盤江中下游，地處貴州省關嶺縣花江大橋上游20.20km的峽谷中。為北盤江干流(茅口以下)梯級開發的第二個電站，其上游為光照水電站，下游為董箐水電站。電站裝機容量558MW，共安裝3臺單機容量為180MW的水輪發電機組和1臺18MW的生態小機組。馬馬崖一級水電站是一座以發電為主，兼顧航運功能的大(2)型工程。

進水口、尾水出口均布置在大壩左岸，進水口EL592平臺與尾水出口EL540.5尾水平臺均由3孔現澆板梁和2孔預制板梁組成，進水口EL592平臺預制板梁底部為進水口EL565.5預留巖埂，預制板梁懸空高度28.5m，尾水出口EL540.5平臺預制板梁底部為尾水出口EL500.5預留巖埂，預制板梁懸空高度40m。

2 工程重點及難點分析

2.1 預制板梁施工難度大

進水口、尾水出口預制板梁截面較大，主梁(T形)最大截面為1.51m×1.20m，最大凈跨達10.50m，板梁自重大，預制板梁底部懸空高度達40m，屬于特級高空作業，質量、安全隱患突出。

2.2 施工限制因素多

進水口、尾水出口由于金結安裝單位正在進行閘門吊裝焊接，進水口平臺及尾水出口平臺已堆放了各種大型金屬構件，造成施工場地狹窄，“T”形梁預制沒有足夠的施工場地，同時預制板梁自重較大，跨度較長，大型吊車現場吊運安裝作業困難。

3 施工方案選擇

根據以上工程特點分析，由于預制板梁施工受到場地環境因素影響，沒有足夠的場地進行板梁構件預制及吊裝，為此必須對進水口及尾水出口預制板梁施工方案進行優化，將板梁構件預制調整為板梁整體現澆。

3.1 搭設滿堂腳手架

由于預制板梁底部懸空高度較高，在板梁底部搭設滿堂腳手架進行施工工程量大，在板梁結構施工完成后腳手架拆除工程量大，難度高，且等待齡期較長(28天)。

3.2 預埋工字鋼

在板梁底部埋設工字鋼作為支撐體系進行施工，工字鋼預埋時需用吊車吊裝就位，再采用人工焊接，工字鋼兩端支座需埋入混凝土內，同時由于工字鋼在板梁底部，板梁混凝土澆筑施工完成后拆除時工字鋼自重大，底部懸空高，梁板澆筑完成后已形成整體，工字鋼在拆除時必須割成小塊逐一轉運，工字鋼無法回收，費用較大，拆除難度高，安全隱患突出。

3.3 安裝貝雷架

在板梁上方安裝貝雷架，作為板梁支撐系統，單跨貝雷架只需一次組裝完成，逐跨采用吊車吊裝就位，在第2孔板梁施工時可直接推送就位，同時貝雷架在板梁結構上部，安裝拆除方便，板梁底部只需拆除底模及操作平臺，拆除工程量小，施工難度及施工風險均較前兩種方案有所減少，并且貝雷架不會埋入混凝土內，材料可重復利用，節約工程投資。

綜上所述，采用第三種安裝貝雷架方案作為支撐系統進行板梁施工風險、投資最小。

4 貝雷架選擇及驗算

根據設計藍圖計算分析，進水口預制梁跨度及截面均較尾水出口板梁大，在計算時，取進水口板梁作為計算對象，單孔板梁重量如下：

La1梁(共2根)V1=0.63m2×11.9m×2=14.994m3。

La2梁(共7根)V2=0.684m2×11.9m×7=56.98m3。

橫隔板(共3道)V3=6.9m2×0.2m×3=4.14m3。

板面V4=1.55m2×11.9m=18.45m3。

樓板總重V=14.994+56.98+4.14+18.45=94.56m3×3t/m3(鋼筋混凝土密度)=283.68t

閘墩孔跨度為11.90m(實際凈跨10.50m)，考慮5榀貝雷架承重，因此均布荷載為:

荷載Q=283.68T×10kN/T÷(5×11.5m)=49.34kN/m。

考慮荷載安全系數1.7，即最大彎距和剪力如下:

彎矩Mmax=1.7×ql2÷8=1.7×49.34×11.5^2÷8=1386.61kN·M

剪力Qmax=1.7×ql÷2=1.7×49.34×11.5÷2=482.30kN

經查閱《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》中桁架結構容許內力表(見表1)可知，不加強橋梁雙排單層最大彎矩為1576.4kN·M，最大剪力為490.5kN。

故：

彎矩Mmax=1386.61kN·M<1576.4kN·M

剪力Qmax=482.30kN<490.5kN

因此，采用5榀貝雷架結構滿足要求。

表1 桁架結構容許內力

貝雷架單個桁架單元長度3m，預制梁跨度為11.50m，實際凈跨10.50m，加上鋼梁兩端頭搭接長度(按至少1.50m考慮)，每榀貝雷架長度L=11.50m+1.50m+1.50m=14.50m，單層需要貝雷片5片×3m=15m>14.50m。

所以單孔板梁貝雷架需要的材料：桁架單元5片×2排×5榀=50片，銷子8個×2排×5榀=80個，連接片6個×5榀=30個。

桁架單元荷載驗算

根據《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》，單個桁架單元承受的荷載標準值為75kN，經校核，單孔板梁每片桁架受力為：

283.68T×1.7(安全系數)×10kN/T÷50(片)=96.45kN>75kN(標準值)

因此單個桁架單元不能滿足受力要求，必須在單個桁架單元上、下設置加強弦桿，設置加強弦桿后可成倍提高標準荷載值，即設置加強弦桿后單個桁架單元承受荷載標準值為150kN，單孔板梁每片桁架受力96.45kN<150kN，滿足要求。

經以上計算，在貝雷架單個桁架單元上下設置加強弦桿，單孔板梁共增加50片×2=100根。綜上所述，貝雷架所需主要材料見表2。

表2 單孔板梁貝雷架主要材料用量

貝雷架布置時，平均分布于進水口、尾水出口預制板梁位置。為便于貝雷架拆除安裝以及防止貝雷架將已澆筑的板面混凝土破壞，在貝雷架底部墊設枕木，并在枕木兩側設置工字鋼。在貝雷架上方設置φ48鋼管架網，間排距0.60m×0.60m，采用φ16圓鋼作為拉筋對板梁模板進行反拉加固。

φ16拉筋單根受力為42.20kN；拉筋間排距為0.60m，即受力面積為0.36m2，木模板自重取0.50kN/m2，施工人員荷載取2kN/m2，混凝土下料時產生的水平荷載取2kN/m2。

作用在φ16拉筋的力N=P總×1×1=(283.65×1.7(安全系數)×10÷(13.53×11.9)+(0.50+2+2))×0.60×0.60=12.4kN<42.20kN，滿足要求。

同時，采用φ48鋼管在梁底部搭設操作平臺，操作平臺鋼管間距1m×1m，平臺上滿鋪竹跳板。

5 貝雷架安裝及梁底部操作平臺搭設

貝雷架采用人工在進水口、尾水出口已澆筑的閘墩現澆板梁平臺進行拼裝，將桁架單元按照施工方案中貝雷架安裝圖有序排放，并采用連接銷子連接，拼裝好的貝雷架采用8t汽車吊吊運，人工配合安裝。

貝雷架安裝好后對貝雷架進行加固，在貝雷架兩端各設置插筋將其固定，并在貝雷架頂部搭設鋼管架網，間距1m×1m。上部鋼管架網搭設完成后進行梁底部操作平臺鋼管架網安裝，上下兩層鋼管架網間采用φ16吊筋連接，吊筋間距同鋼管架網間距，吊筋上下均制作成“6”形，并將彎鉤回彎焊接牢固。操作平臺下部鋼管網采用φ48鋼管沿吊筋彎鉤內逐一穿過，最后形成鋼管架網。為便于人員施工，在鋼管架網上滿鋪竹跳板形成操作平臺，并在操作平臺四周設置安全護欄，保證作業人員安全。貝雷架布置見下頁圖。

貝雷架布置圖

6 板梁模板安裝及鋼筋制安

預制板梁模板采用木模板進行安裝，首先進行拉筋和鋼管圍楞施工，底模、邊模上部采用“鎖口、拉、襯”等方式加固，模板縫隙采用封口膠帶作嵌縫處理，防止漏漿。在模板安裝時，為便于后期模板及操作平臺拆除，在板上部預留1.50m×1.50m進人孔，待后期材料拆除完畢后單獨澆筑二期混凝土將其封閉。

板梁鋼筋嚴格按照圖紙進行下料制作，采用人工轉運至作業面進行綁扎，首先進行梁的鋼筋安裝，最后進行板面的鋼筋安裝。

7 混凝土澆筑

由于施工場地狹窄，若采用普通混凝土泵進行澆筑，則混凝土泵泵送距離較長，不利于混凝土澆筑。為便于混凝土澆筑入倉，保證澆筑質量，在板梁混凝土澆筑過程中采用混凝土汽車泵進行澆筑。同時，由于預制梁自重較大，為保證安全，在進水口、尾水出口梁澆筑過程中采取分區域、分段間隔下料，將每組貝雷架部位作為一個分區，間隔下料，各區域先澆筑“T”形梁下部梁腹一半高度，然后，再進行剩余部分梁及板面混凝土澆筑。

8 貝雷片拆除

在板梁混凝土澆筑完成并達到齡期后，對板梁模板及貝雷架進行拆除，板梁底部模板及加固鋼管等采用人工將模板、鋼管等切割成塊分批次從板面預留的孔洞中轉運至地面。先進行板梁模板拆除，然后進行底部操作平臺拆除，最后進行地面貝雷架的拆除。拆除時，安全員、技術質量人員均要在現場全程指揮操作，確保拆除過程安全、有序進行。

9 結 語

工程在進水口、尾水出口預制板梁施工過程中，結合現場實際情況，在無足夠空間進行預制、無大型吊裝設備吊裝及外部條件有限情況下，將預制梁單根預制、逐一吊裝調整為貝雷架支撐、拉筋反拉、整體現澆的模式。在澆筑過程中采取分區域、分段間隔下料的方式，保證了板梁澆筑質量及施工安全，加快了施工進度，節約了大型起重吊裝設備的租賃投入，節約了施工成本。