單曲重力拱壩壩體模板施工技術研究與應用

□馬永暢 寧安鵬 羅繼明 陳利波

在大中型水利工程建設中，單曲重力拱壩因體型龐大、上下游曲面設計給模板高處作業帶來很大難度，是壩體施工作業的重點和難點，科學的選用、配置工具模板可有效保證施工的安全性和便利性，確保工程施工進度。

1.工程概況

1.1 工程簡介

安徽省績溪縣揚溪源水庫是以城市防洪、供水為主，兼有改善生態環境、灌溉、發電、旅游等綜合利用的水庫，水庫總庫容1052.1 萬m3，工程等別為Ⅲ等。單曲重力拱壩為3 級建筑物，壩高54.8m，底部設 1m 厚墊座，高程 279.0～334.8m，壩底最大厚度23.53m，壩頂長187m，寬4m。拱壩共分10 個壩段，4#～6#壩段為溢流壩段。拱壩上、下游展視圖見圖1、圖2。

圖1 拱壩上游展視圖

圖2 拱壩下游展視圖

1.2 工程規劃

拱壩壩體混凝土總量為8.2 萬m3，混凝土按壩段進行分倉澆筑，基礎強約束區澆筑高度為1.5m，上部壩段主體澆筑高度2.25m，最大澆筑方量為910m3。計劃工期為20 個月，施工期間橫跨第二年6 月主汛期，需進行防汛準備并控制施工進度確保第3 年主汛前及時完成主體工程施工。

2.模板配置及使用規劃

2.1 模板配置規格

拱壩混凝土施工優先采用鋼模板，直立面部位采用大塊鋼模板；結構復雜的表面采用定型模板或加工拼裝木模板。模板主要使用部位及規格尺寸見表1。

表1 拱壩模板配置規格表

2.2 模板工程規劃

壩體模板垂直、水平運輸。壩體279.0～298.0m 高程施工時，在拱壩下游側隨混凝土澆筑高度逐級填筑施工平臺至294.0m 高程，布置伸縮式皮帶輸送機輸送混凝土入倉，模板采用25t吊車進行各壩段倉面之間轉運，同壩段上下層模板由人工翻升，垂直倒運。壩體298.0～334.8m 高程施工時，在拱壩左右側兩個對稱壩段各布置1 臺塔吊垂直運輸，模板采用塔吊進行各壩段倉面之間轉運，同壩段上下層模板采用塔吊翻升，垂直倒運。

在拱壩下游設置木工廠用于模板的加工、拼裝。模板加工完成后采用裝載機運至施工位置，吊車或塔吊轉運至施工面。

模板使用規劃。拱壩上下游模板，根據單曲重力拱壩結構特點，上下游模板使用規劃：拱壩上游面模板采用加工成型的2.25×1.5m（寬×高）翻轉式工具模板，壩面采用平面鋼模板拼裝成的折線代替曲面圓弧，折線對應圓心角為1.2°；拱壩下游面為斜曲面，縱、橫向形狀變化較大，采用1.5×0.75m（寬×高）鋼模板結合異形加塞模板拼裝，背面安裝型鋼三角架施工平臺。施工時根據拱圈弧度及縱向坡比進行放線安裝。

拱壩橫縫鍵槽鋼模板。鍵槽鋼模板為廠家定制，尺寸1.0×1.5m（寬×高），灌區上下部端頭模板定制尺寸為1.0×0.75m，根據設計橫縫斷面，模板鍵槽深15cm。通過在相鄰壩段搭設雙排腳手架作為模板施工平臺，模板采用人工或塔吊垂直運輸。

3.施工工藝技術

3.1 模板施工技術參數

不承重側面模板在混凝土強度達到2.5MPa 以上時拆除，承重模板及低溫季節模板拆除期限符合規范要求。

工具模板及外掛架安裝時，施工部位的混凝土強度必須達到7.5MPa 以上，架體之間水平連接應牢靠、穩定。

壩體上下游模板施工平臺承受施工荷載不大于3kN/m2。

3.2 壩體模板施工工藝

3.2.1 壩體上游模板施工工藝

拱壩上游側采用2.25×1.5m（寬×高）鋼模板支模，該模板由3 塊0.75×1.5m（寬×高）模板采用螺栓現場拼裝成一體。為便于模板安拆，在模板背部焊接矩形鋼架施工平臺，組裝成翻轉式工具模板。施工平臺主要由L50×50×5mm 角鋼鋼架、2.2×0.3m 鋼腳手板操作平臺、1.2m 高鋼管防護欄桿及密目式安全網組成。上游模板安裝布置見圖3、圖 4。

圖3 上游模板安裝布置側立面圖（單位：mm，下同）

圖4 上游模板安裝布置正立面圖

拱壩上游翻轉式工具模板在混凝土分層施工過程中交替上升，確保施工面始終保留2 層模板，通過延長拆模時間，有效保護混凝土外觀，確保螺栓錨固區混凝土強度滿足要求。

模板采用施工面預埋Ф14 鋼筋拉結及下層模板支撐，螺栓布置間距0.75m×0.75m。模板背面橫向圍檁采用兩根并排的Ф48 鋼管，橫圍檁間距0.75m，模板通過M16 螺桿與倉內預埋錨筋焊接、模板內側螺桿安裝錐母卡緊模板，外側螺桿通過燕尾卡固定兩根橫向圍檁，采用2 個山形螺母擰緊。

上層混凝土澆筑完成且強度必須達到7.5MPa 以上時，由工人系掛安全帶先通過起吊鋼絲繩端部2 個卡環雙吊點固定待拆除模板，依次拆除模板背部螺母及圍檁等緊固件后，通過撬杠松動待拆除模板后起吊至上層施工面。

3.2.2 壩體下游及橫縫模板施工工藝

拱壩下游模板采用0.75m×1.5m 鋼模板支模，為保證模板安裝施工，在底層模板上利用螺栓錨桿安裝外掛型鋼三角架施工平臺。三角架施工平臺主要由 L80×50×5 角鋼三角架、3.5×0.3m腳手板操作平臺、1.2m 高防護欄桿及密目式安全網組成。外掛三角架施工平臺安裝布置立面見圖5、圖6。

圖5 外掛三角架施工平臺安裝布置側立面圖

圖6 外掛三角架施工平臺安裝布置正立面圖

拱壩下游壩面為扇形斜曲面，拱圈半徑隨斜壩體升高按1∶0.35 高寬比增加，在每列1.5×0.75m（寬×高）鋼模板之間采用3m 長下小上大異形加塞模板找補矩形模板在弧形斜壩面的支模間隙，每節加塞模板上下端寬度隨安裝高度增加而增大，上下節順接安裝至壩頂，兩側與矩形模板采用螺栓連接固定，整體調節扇形斜曲面結構外觀見圖7。

圖7 異形加塞模板

異形加塞模板由廠家加工定制，自壩體292.8m 高程安裝至壩頂334.8m 高程，底端寬度10cm，根據扇形弦長與拱圈半徑成正比關系，圓心角一定時，1.5m 寬模板每安裝3m 高，頂部弧長增加16～17mm。

拱壩下游鋼模板在混凝土分層施工過程中交替上升，確保施工面始終保留2 層模板。通過延長拆模時間，有效保護混凝土外觀，確保螺栓錨固區混凝土強度滿足要求。

模板安裝方法同上游模板。上層混凝土澆筑完成且強度必須達到7.5MPa以上時，由工人系掛安全帶依次拆除操作平臺護欄、腳手板、三腳架及下層模板，再將三腳架施工平臺安裝至上層模板背側。

拱壩橫縫采用1.0m×1.5m（寬×高）鍵槽鋼模板支模，灌區上下部端頭采用0.75m×1.5m 鋼模板支設。每層混凝土澆筑完成后拆除下層模板進行上層模板支設。拱壩相鄰壩段施工高差較小，橫縫面模板在相鄰壩段搭設雙排腳手架平臺進行作業。

3.3 模板操作工藝要求

模板施工工藝流程：施工準備→定位放線→模板安裝（布置圍檁、緊固對拉螺栓）→模板驗收→混凝土澆筑→模板拆除、翻升及清理→上層模板安裝。主要施工技術要求如下：

模板安裝。模板安裝前，先進行測量放樣并合理設置控制點，分層安裝模板時逐層校正下層偏差，以利于控制結構整體尺寸。模板的鋼拉桿應順直，拉桿與錨固頭焊接牢固，確保預埋鋼筋錨固強度滿足使用要求。模板與混凝土接觸面涂刷脫模劑，模板間接縫應平整、密合，防止漏漿，保證結構外觀質量。

模板及支架上嚴禁堆放超過設計荷載的材料及設備。混凝土澆筑時，應控制澆筑順序、速度及施工荷載?；炷翝仓^程中，設置專人負責模板的檢查，發現變形、位移，應及時采取措施。

模板拆除。拆模時根據錨固情況，分批拆除錨固連接件，防止大片模板墜落。拆下的模板和支架及時清理、維修，并分類堆存，覆蓋彩條布防雨、防銹。

螺栓孔處理。拱壩混凝土拆模完成后，通過懸掛吊籃或蜘蛛人對外露墻面螺栓孔進行處理，取出混凝土螺栓孔內錐母，采用1∶2 干硬性水泥砂漿對螺栓孔進行封堵，砂漿表面抹平后采用塑料薄膜覆蓋養護。

3.4 質量保證措施

對施工面預埋錨筋拉拔力及進場M16 螺桿原材進行檢測：確保鋼筋錨固力達到設計拉力值時不受破壞；螺桿為Q235 鋼，檢測其抗拉強度標準值不低于235MPa，截面面積不小于167mm2。

每天進行安全巡視檢查，檢查內容包括：上游翻轉式工具模板、下游三角架施工平臺焊接構件有無開焊；模板螺栓及鋼筋焊接是否牢固；模板有無裂紋、變形；安全網有無破損，連接是否牢固；模板施工作業范圍內是否設安全警戒線并懸掛警示牌等，并做好巡視記錄。

加強天氣預報和溫度監測。安排專人每日關注當地氣象部門發布的天氣預報，做好寒潮、氣溫驟降及雨雪天氣預報。購置自動測溫儀器對外界氣溫進行實時監測，每日對混凝土表面溫度記錄不少于3 次，記錄并整理監測數據，為模板拆除時間提供指導。

大風、大雨過后對施工中的模板工程進行檢查后方可施工，確保結構安裝質量及施工安全。

低溫季節模板拆除要求：適當延長拆模時間，混凝土強度大于允許受凍臨界強度；不在夜間和氣溫驟降期間拆模。拆模時間滿足溫控防裂要求：混凝土表面與大氣溫差不大于20℃或2-3d 內混凝土表面溫降不超過6℃。

根據當地氣候，主汛期持續強降雨，不適宜進行拱壩大體積混凝土澆筑，暫停模板工程施工。

4.結語

揚溪源水庫單曲重力拱壩通過在現有0.75m×1.5m 鋼模板基礎上采用角鋼加工、拼裝成2.25m×1.5m 高翻轉式工具模板保證了上游面模板支護，解決了高處支模無作業平臺問題，在保證進度同時，節省了工具模板采購費用；拱壩下游側采用在模板下部壩面安裝加工成型的三角架施工平臺，提供模板安拆工作面。通過科學、合理配置拱壩模板及施工平臺，解決了54.8m 高拱壩壩體模板施工，有效節約了模板采購成本，工程進度、質量及施工安全均得到保障，為整個工程項目按期履約奠定良好基礎。