豎井貫流式進水流道模板設計與制作

陳 斌 朱小磊 單體偉

（1.常州市城市防洪工程管理處,江蘇 常州 213100；2.江蘇省水利建設工程有限公司,江蘇 揚州 225002）

1 概述

1.1 工程概述

南運河樞紐為常州市運北片防洪工程的主要控制建筑物，其主要作用為防洪、排澇和改善城市水環境等。該工程由一座凈寬12 m節制閘和一座30m3/s的排澇泵站組成。

泵站為單向排澇泵站，靠近河道西岸采用堤身式布置，其內安裝3臺豎井式貫流泵，單泵流量10 m3/s，采用單列布置，總流量30 m3/s。

1.2 流道簡介

本工程流道總長27.50 m，分為進水段、水泵段、出水擴散段三個部分，其中進水段流道由高2.5 m的矩形漸變至直徑為1.82 m的圓，電機井豎置于流道中，根據流道內壁情況進水段由可分為直線段和漸變段[1]。進水平面圖詳見圖1。

圖1 進水流道平面圖（計量單位：mm）

進水漸變段流道由電機井兩側的兩個矩形漸變至泵機前側的圓形，其中軸孔處流道曲面極為復雜（設計剖面圖見圖2），其模板的設計與制作是整個豎井式貫流泵流道模板工程的難點，本篇將對進水漸變段流道模板的設計與制作進行重點論述。

2 流道模板的設計

設計思路：將進水流道與電機井整合，由電機井將流道分隔成左右對稱的兩半進水流道，現場立模組合。電機井壁為定制的一套整體鋼板，進水流道采用木模板、木排架形式進行施工，易保證設計精度；流道模板由內模、外模和骨架構成，豎井兩側流道分別通過樣筋骨架將內模與外模整合成一個整體流道模板，內模面板用小片條形木板在新筋骨架上拼釘，外模面是壓釘在弧形墊木上的竹膠板，部分復雜外模曲面（軸孔段）由木條拼釘而成。電機井段流道模板剖面圖3所示。

3 模板構件的制作

3.1 樣筋骨架及內模的制作

為易于骨架和內膜的現場制作和組裝，將進水漸變段流道分為兩段。根據流道漸變率不同，模板分縫選取兩內模弧面的相切處。分段完成后，對每段進行樣筋分檔，分檔主要取決于模板荷載和曲率，模板荷載主要由模板自重、人員設備重量、振搗荷載及傾倒混凝土的沖擊荷載和混凝土側壓力等組成[2]。進水漸變段流道詳圖見圖4。圖中Ⅰ段曲率較小，綜合考慮荷載要求選取每檔39.5 cm，Ⅱ段由于曲率較大，為保證設計精度選取20 cm每檔。

圖2 軸孔段剖面圖（計量單位：mm）

圖3 電機井段流道模板剖面示意圖

制作前根據樣筋分檔要求，沿順水流向對樣筋骨架依次編號：I段1～10號，II段11～15號。樣筋骨架按表1的參數進行構件制作拼裝，表中板厚d是內模面板在骨架剖線上的面板厚度，內模面板用條形木板在新筋骨架上拼釘，考慮精度和強度要求,內模面板圓弧處可分兩層條形小木片錯縫拼釘。

樣筋骨架采用方木拼裝而成，骨架存在一定的厚度（4.5 cm），因此骨架樣筋均以樣筋中心計算各加工參數，這樣有利于消除樣筋板厚限制，減少半徑圓弧誤差和計算工作量。同時，由于樣筋骨架板厚的存在，還需考慮骨架內模面的樣筋斜勢，以便拼釘出的內模曲面平滑、符合設計要求[3]（樣筋骨架模板參見圖3左）。另外，在骨架節點釘小塊竹膠面板，可增加骨架強度和穩定性。

圖4 進水漸變段流道大樣圖（計量單位：cm）

表1 樣筋骨架設計加工參數表 （單位：cm）

圖5 軸孔段半幅外模面三維示意圖

3.2 外模制作

外模板面制作時按照曲率不同也可分為兩段：豎井段和軸孔段。

豎井段外模：豎井段外模面是一段圓弧面，其模板制作相對簡單。按設計圓弧參數(圓弧半徑R=8.25 m)制作弧形墊木，將弧木按30 cm左右間距釘裝在20 mm厚竹膠板上。裝訂弧形墊木時，從竹膠板上下兩邊空10 cm開始裝訂弧木，以便于樣筋骨架與外模面的組裝（外模模板剖面參見圖3右）。

軸孔段外模：軸孔段外模面是一個正方形到圓漸變體被兩段圓弧豎切后的外表面，這兩段圓弧有一個公共端點且在同一平面上。圖5所示為流道軸孔段一半外模面的三維圖，另一半外模面xoy平面對稱放置。

模板制作前須做好各項準備，設置等比例放樣平臺：水平平臺作為基準面，按圖2中8個設計剖面作為分檔樣筋骨架位置，垂直于基準面固定一平板作為1-1剖面的參照面，根據設計參數將圓心設置在適當高度（本工程高度為高于基準面70 cm處），軸孔段外模骨架模板剖示意見圖6。

圖6 軸孔段外模骨架模板剖示意圖

表2 弧形骨架控制參數表 （單位：cm）

拼裝時首先將弧形骨架中梁按放樣線固定在放樣平臺上，以此控制圖5中x、z方向的坐標位置，固定弧形骨架時注意考慮條形木板片厚度；然后將各剖面骨架橫梁置于定位弧形骨架下放，以此控制x方向上各斷面位置；最后將各弧面樣筋骨架固定在骨架橫梁上方，由于各弧面樣筋骨架在x方向上已由橫梁定位，因而弧面骨架只需確定y、z方向相關控制量，這樣簡化設計并易于實現制作。弧形骨架相關控制參數見表2，表中為各控制斷面中弧形骨架的凈尺寸，制作時必須注意重復考慮面板材料厚度。

最后可進行外模面板安裝，由于此處曲面形狀復雜，整塊模板難以實現，所以中梁處用小片（4 cm～6 cm寬）條形木板片拼釘，異形弧面用厚約8 mm三角長條形木片拼釘兩層[4]。軸孔段外模面完成后，需和剪裁過的弧形墊木竹膠板整合，組裝固定，以便于后期流道的整體放樣組裝。

4 組裝及其他

考慮模板制作精度，進水漸變段進行一次預拼裝。設置組裝平臺，用水準儀對平臺進行抄平，保證平臺平整、穩固，達到模板制作精度要求后，在拼裝平臺上放好大樣線[5]。拼裝時，首先將外模板按放樣線固定在放樣平臺上。骨架接裝時，按照平臺上放出的骨架大樣，將軸孔處第一榀骨架作為起點，由軸孔到電機井的順序，依次將樣筋骨架組裝在外模板上，組裝既要保證骨架位置準確，還要保證骨架支撐連接牢固不形變。面板拼裝前檢查骨架形狀尺寸，滿足設計要求后，方可進行內模面板的拼裝，內模曲面形狀較復雜，不能做成整塊模板，所以用小片（4 cm～6 cm寬）長條木板拼釘。為減少曲面木板彈力，面板采用兩層約1.2 cm厚木板片，上下兩層要錯縫裝訂，面板釘完刨光，尺寸形狀檢查復核合格后涂刷清漆，以利脫模。

5 結語

通過本工程的實踐，該套模板得到了很好的應用。從南運河樞紐工程流道施工結果看，流道施工所采用骨架整合內外模板的結構形式合理，模板整體性好，可實現流道整體一次性澆筑完成，受力性能特別是承受力性能好，在施工過程中沒有發生模板的整體或局部移位及形變，進水流道非常平滑，各項測量數據令人滿意。該套模板的成功應用使本工程縮短了工期，為地區同類工程的施工積累了一定施工經驗，取得了較好的經濟和社會效益。