大型泵站肘形進(jìn)水流道模架系統(tǒng)制作安裝技術(shù)研究

張文杰

一、工程簡(jiǎn)況

引江濟(jì)淮派河口泵站樞紐位于江淮溝通段的起始段，起訖樁號(hào)J0+000－3+240，布置在派河上游距離入巢湖口2.6km 處，泵站設(shè)計(jì)流量295m3/s，工程為Ⅰ等大（1）型泵站，主要建筑物級(jí)別為1 級(jí)。泵站進(jìn)、出水均為正向布置，主泵房順?biāo)飨蜷L(zhǎng)33m，采用肘形流道。泵站流道進(jìn)口底板頂高程-4.80m，沿順?biāo)飨驖u變至集水井處-6.075m，底板厚度為1.5m，每孔進(jìn)水室最小凈寬為8.0m，流道處最后部位厚1.66m。

二、進(jìn)水流道施工方法的優(yōu)選

（一）現(xiàn)有施工技術(shù)存在的缺陷

進(jìn)水流道斷面線型流暢，但三維空間上變化較大是施工的難點(diǎn)，傳統(tǒng)的肘形進(jìn)水流道施工缺陷較多：

（1）使用木板作為流道模板，拼縫多，常常形成外觀上的縫隙，不利流道外觀質(zhì)量的提高。制作和安裝流道模板的精度控制難度大，增加質(zhì)量控制的難度。

（2）為增加以木板制作的模板剛度，防止變形過大影響流道質(zhì)量，需要設(shè)置大量的圍檁和支架，制作工序繁雜。施工工藝落后，增加了施工組織的復(fù)雜性。

（3）交叉作業(yè)多，相互干擾大。需要大量使用勞動(dòng)力，不利于提高施工機(jī)械化水平。施工進(jìn)度緩慢，施工成本較高。

（二）肘形流道模架系統(tǒng)的優(yōu)選

傳統(tǒng)流道施工方法存在的問題較多，質(zhì)量不高、進(jìn)度緩慢，必須加以改進(jìn)：

（1）要克服模板易變形、外觀質(zhì)量不佳的缺陷，則必須使用剛度大的鋼模板和可靠的支撐系統(tǒng)。

（2）要減少模板拼縫的數(shù)量、提高混凝土外觀質(zhì)量，則必須增大單塊模板面積。

（3）要提高施工機(jī)械化水平、減少普通工人數(shù)量、加快工程進(jìn)度、降低工程成本，則必須改進(jìn)施工工藝，采用工廠化加工、模塊化組裝、可拆卸式支撐、大型機(jī)械吊裝等措施。

要克服傳統(tǒng)施工方法的缺陷，宜采用裝配式鋼模板整澆成型的方法，提高工程質(zhì)量、減少交叉作業(yè)和干擾、簡(jiǎn)化施工工藝、降低施工成本。

三、模架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）模架系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

根據(jù)流道三維空間采用BIM 技術(shù)進(jìn)行模塊和支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用Revit 軟件將設(shè)計(jì)提供的流道單線圖和相應(yīng)的斷面參數(shù)輸入其中，建立體量基線和一一對(duì)應(yīng)的斷面，將斷面放置于Revit 體量中，適當(dāng)加密斷面后生成完整的肘形進(jìn)水流道實(shí)體模型；根據(jù)設(shè)計(jì)斷面分塊圖，采用數(shù)控精準(zhǔn)加工成型技術(shù)工廠化加工裝配式鋼模板，完成數(shù)控下料、模板分塊、分類編號(hào)、焊接組裝、預(yù)拼裝檢驗(yàn)和拆裝組運(yùn)；結(jié)合支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，應(yīng)用Revit 軟件模擬肘形進(jìn)水流道現(xiàn)場(chǎng)支撐體系搭設(shè)，指導(dǎo)進(jìn)行精確的施工放樣和定位安裝，形成一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的肘形進(jìn)水流道模板及支撐體系。

（二）裝配式鋼模板設(shè)計(jì)

1.建立BIM 模型

依據(jù)流道單線圖和型線數(shù)據(jù)表，采用BIM 技術(shù)，在Revit 中建立基線及斷面組，進(jìn)行三維模擬放樣，建立進(jìn)水流道BIM 模擬圖型。

2.確定模板規(guī)格尺寸

根據(jù)流道線型和截面尺寸劃分單塊模板大小，再根據(jù)側(cè)面及上部混凝土的厚度對(duì)鋼模板進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等分析、計(jì)算，確定鋼模板各部件規(guī)格和尺寸。經(jīng)計(jì)算，面板采用5mm 厚的鋼板，邊肋與豎肋采用600mm×80mm 的扁鋼，內(nèi)部圓弧部分骨架采用16b 的槽鋼進(jìn)行加強(qiáng)，方形部分支架骨架采用100mm×100mm×4mm 方管加固。

（三）裝配式鋼模板支撐體系設(shè)計(jì)

1.建立支撐體系BIM 模型

根據(jù)模板形體、流道內(nèi)空間尺寸，采用BIM 技術(shù)模擬支撐架體搭設(shè)，形成支撐體系三維圖。

2.確定支撐體系的布置

肘形進(jìn)水流道鋼模板支撐體系采用Φ48×3.5mm 扣件式鋼管支撐，管材為無縫鋼管，立桿上部采用可調(diào)式頂托，肘形部位底端外側(cè)頂托上放置混凝土同標(biāo)號(hào)的墊塊，墊塊厚度要大于U 型托高度，依靠調(diào)整頂托的絲杠來調(diào)整進(jìn)水口漸變流道模板的位置和高程。為保證支撐受力位置位于模肋處，根據(jù)模板的加固受力橫肋的位置設(shè)置支撐受力點(diǎn)，保證支撐點(diǎn)在模板內(nèi)的鋼橫肋處受力。支架搭設(shè)高度根據(jù)基底高程及頂板底高程確定，并根據(jù)異型鋼模板及主次楞的尺寸計(jì)算出可調(diào)節(jié)頂托頂面的標(biāo)高。

3.流道斜坡面的支撐措施

在流道底板斜坡面上測(cè)設(shè)支撐體系搭設(shè)尺寸，在各立桿底處布置固定支點(diǎn)，埋設(shè)Φ18 的鋼筋、高度200mm 作為支點(diǎn)。支撐體系搭設(shè)時(shí)將立桿套住鋼筋即可固定于斜坡面，同時(shí)在立桿與斜面接縫處埋設(shè)鐵楔子固定。

流道頂面斜坡模板支撐采用主楞鋼管和Φ28 鋼筋雙排加固，次愣利用鋼模板自身肋骨受力支撐。

4.流道肘部鋼模板抗浮沉、抗位移措施

為防止混凝土澆筑過程中流道模板上浮或左右位移，設(shè)計(jì)在流道模板的底部焊接對(duì)拉鋼筋，將模板與泵站底板固定連接在一起，在流道模板側(cè)面采用對(duì)拉鋼筋將模板與四周結(jié)構(gòu)鋼筋焊接固定，確保漸變流道模板的位置準(zhǔn)確。模板內(nèi)部采用扣件架鋼管十字撐進(jìn)行支撐，其支撐位置與流道外部支撐點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

四、模架系統(tǒng)制作與安裝

（一）裝配式鋼模板制作

1.裝配式鋼模板加工

加工時(shí)按照流道單線圖、流道斷面圖、流道斷面數(shù)據(jù)表以及BIM 設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)單元部件進(jìn)行展開放樣，采用大型的數(shù)控切割設(shè)備和面板彎弧設(shè)備，精準(zhǔn)加工，確保了肋板和面板彎弧的角度，提高鋼模的制作精度。對(duì)鋼模板面板進(jìn)行數(shù)控下料并按照?qǐng)D紙編號(hào)，有利于現(xiàn)場(chǎng)工人組裝拆卸，施工現(xiàn)場(chǎng)按照編號(hào)要求進(jìn)行組裝。

2.裝配式鋼模板試拼

將加工完成、檢驗(yàn)合格后的鋼模板在廠內(nèi)試拼，試拼完成后對(duì)其整體進(jìn)行專項(xiàng)檢查，檢查合格后拆卸成規(guī)則分塊的模塊并編號(hào)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。

（二）模架系統(tǒng)安裝

1.肘形流道鋼模板進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

正式安裝鋼模板前對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼模板模塊進(jìn)行外觀質(zhì)量、形體尺寸和拼裝接觸面檢查，確保符合質(zhì)量要求后再進(jìn)行實(shí)體安裝。

2.支撐體系搭設(shè)

肘形流道采用裝配式鋼模板，進(jìn)水流道次楞采用雙排Φ48×3.5mm 鋼管，間距250mm 和200mm布設(shè)，主楞采用雙排Φ48×3.5mm 鋼管布設(shè)。

測(cè)量人員用全站儀測(cè)放出進(jìn)出水流道中線、水泵機(jī)軸線及異形鋼模板邊線，并在基礎(chǔ)混凝土上用記號(hào)筆或自噴漆標(biāo)記清晰，同時(shí)設(shè)置標(biāo)高控制樁，用以控制支撐架的搭設(shè)高度。繼續(xù)測(cè)量出鋼模板的位置，再用全站儀根據(jù)支撐架立桿的縱橫向間距進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)排定位，在基礎(chǔ)表面彈出控制線作為搭設(shè)支撐架控制依據(jù)。

安裝工人按照測(cè)量控制線逐根安裝支撐桿，嚴(yán)格控制立桿高程，設(shè)置橫向和斜向拉桿，形成穩(wěn)定的支撐體系。

3.肘形流道鋼模板安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和測(cè)量放線要求，確定好每塊鋼模板的平面位置及高程。按照先安裝流道下部鋼模板、再安裝側(cè)面模板、最后安裝頂部模板的順序逐塊安裝。采用起重設(shè)備將分塊的鋼模板按照編號(hào)逐一吊裝，使用手拉葫蘆進(jìn)行微調(diào)精確定位，上緊限位螺栓。首先安裝流道下部的鋼模板，逐塊拼裝，流道下部鋼模板形成一個(gè)整體，并與事先預(yù)留在基礎(chǔ)混凝土中的埋件連接上，并固定好，起到澆筑混凝土?xí)r的抗浮作用。然后安裝流道側(cè)面模板，與兩側(cè)支撐體系連接牢固，最后安裝頂部模板，形成流道整裝模板。

（三）混凝土澆筑

利用傾斜底板自然流淌形成斜坡，從站身下游處開始向站身上游分臺(tái)階澆筑。混凝土澆筑過程中安排專人負(fù)責(zé)對(duì)模板及支撐體系進(jìn)行跟蹤檢查與維護(hù)。

（四）鋼模板拆除

預(yù)先擬定支撐架、鋼模板的拆除順序和安全拆除方案，遵循從上至下、從進(jìn)水流道進(jìn)口到出口的順序原則拆除。先拆除流道內(nèi)的側(cè)墻支撐鋼管，再拆除鋼模板間對(duì)銷螺栓，直流道頂部逐塊拆除鋼模板。模板拆除后及時(shí)對(duì)表面殘留物進(jìn)行清理，按照編號(hào)順序在料場(chǎng)堆放整齊，以備后續(xù)使用。

五、結(jié)語(yǔ)

采用BIM 和數(shù)控精準(zhǔn)加工成型技術(shù)，制作肘形流道模架施工系統(tǒng)。澆筑的流道混凝土，線形流暢，表面光潔，糙率低，可有效提高泵站運(yùn)行效率。采用裝配式施工工藝，縮短了模架施工工期，解決了大型泵站肘形流道鋼木模板散支及拼裝工效低、精度及整體性差等問題，相比于傳統(tǒng)工藝，節(jié)約施工用材，符合綠色施工要求■