高空板梁吊模施工技術(shù)的應(yīng)用

李明星

(中國水利水電第八工程局有限公司，貴州貴陽 550002)

1 工程簡介

構(gòu)皮灘水電站位于貴州省余慶縣構(gòu)皮灘鎮(zhèn)上游1.5 km的烏江上，控制流域面積43 250 km2，多年平均徑流量為226億m3。水庫總庫容為64.51億m3，調(diào)節(jié)庫容為31.54億m3，正常蓄水位630 m高程。構(gòu)皮灘通航建筑物第一級升船機(jī)由第一級垂直升船機(jī)和上游引航道兩部分組成，上游引航道左側(cè)布置有支墩式導(dǎo)航浮堤和4個靠船墩;第一級垂直升船機(jī)由上閘首和船廂室兩部分組成。

船廂室底板高程為582.5 m，井筒內(nèi)自下而上設(shè)置3層平衡重檢修平臺，各層平臺梁板高程分別為590 m，631 m，636.5 m。為滿足電站蓄水發(fā)電要求，根據(jù)施工進(jìn)度計劃的安排，井筒中各層板梁結(jié)構(gòu)混凝土未與主體結(jié)構(gòu)同步上升，以致后期澆筑難度較大。

2 施工難點及對策

根據(jù)通航建筑物混凝土結(jié)構(gòu)特點，高程590 m平衡重板梁可以采取常規(guī)搭設(shè)腳手管承重排架的方案進(jìn)行施工，承重排架搭設(shè)高度僅7.5 m，施工難度較小。而井筒中高程631 m平衡重板梁距590 m板梁高差達(dá)41 m，承重排架搭設(shè)工程量大且安全性較低，由于井筒垂直落差達(dá)62 m且井筒內(nèi)部空間較小，存在施工人員通行困難，材料吊運不便等因素，所以高程631 m板梁混凝土的施工為重點及難點。

經(jīng)過與其他工程的對比，以及對本工程結(jié)構(gòu)特點的研究，擬定兩種可行方案:

1)借鑒思林水電站進(jìn)水塔采用的懸空排架的施工經(jīng)驗，即在底板下部井筒四周邊墻預(yù)埋短鋼管及拉筋，用于搭設(shè)懸空的承重排架。

2)根據(jù)本工程高程631 m板梁上部的結(jié)構(gòu)變化(在邊墻收臺階)的特點，采用在板梁上部安裝型鋼作為吊拉模板的承重系統(tǒng)。

經(jīng)過分析，決定采用吊拉模的技術(shù)方案。高程631 m板梁施工完成后，上部高程636.5 m板梁采用常規(guī)承重排架施工即可解決施工問題。

3 確定吊模施工技術(shù)方案的可行性

3.1 受力分析及計算

根據(jù)井筒結(jié)構(gòu)的特點，板梁兩端下部牛腿結(jié)構(gòu)已經(jīng)澆筑完成，進(jìn)行承載力計算時不計入板梁搭在牛腿以及老混凝土臺階上的部分。板梁凈空尺寸面積為3 m(寬)×6.75 m(長)。船廂室井筒內(nèi)高程631 m梁板混凝土受力分析承載力的確定以及計算如下:

1)板混凝土自重:3(寬) ×6.75×0.5(高)×24=243 kN。

梁混凝土自重:0.6(寬)×6.75(長)×0.7(高)×24=68.04 kN。

混凝土自重為 243+68.04=311.04 kN。

2)鋼筋重量:板 1 908+ 梁 1 129.86=3 037.86 kg。

3)模板總量(采用組合小鋼模):［3 ×6.75+(1.2+0.6+0.7) ×6.75］×0.75=27.84 kN。

4)施工人員及設(shè)備荷載:(3+0.6) ×6.75 ×2.5=60.75 kN。

5)振搗荷載:3.6 ×6.75 ×2=48.6 kN。

6)傾倒混凝土?xí)r的荷載，澆筑下料時要求必須將混凝土直接卸至老混凝土牛腿上，不直接作用在模板上，另外傾倒混凝土?xí)r不需要振搗，故兩荷載不需累加，傾倒荷載不需要考慮。

7)槽鋼圍令。

初步估算，選［10雙槽鋼作為圍令，單根長度取4 m，共40根。

板梁施工時總荷載(考慮荷載系數(shù)):

折算成面荷載其大小為:

取鋼梁間距90 cm，則每根鋼梁上承受的線荷載為:

受力簡圖見圖1。

圖1 承重鋼梁受力簡圖

跨中彎矩:M=1/8q線L2=1/8 ×22.806 ×6.752=129.89 kN·m。

國產(chǎn)鋼材的力學(xué)指標(biāo)?。郐遥?190 N/mm2。

初步選擇項目部現(xiàn)有規(guī)格為Ⅰ36a型工字鋼，力學(xué)指標(biāo)為:面積 A=76.48 cm2，單重為 60.037 kg/m。

抵抗距 Wz=875 cm3，Iz=15 796 cm4。

安全系數(shù) K=875 ÷683.6=1.28。

通過剛度驗算公式計算跨中撓度［f］=27 mm。

故Ⅰ36a型鋼能滿足承載力要求。

3.2 吊拉模板結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，高程631 m井筒結(jié)構(gòu)收臺20 cm，承重鋼梁兩端搭在此處混凝土臺階上。

具體方案如下:

1)在631m高程板梁位置的邊緣臺階上架設(shè)5根36a工字鋼(間距90 cm)做承重結(jié)構(gòu)，工字鋼在混凝土臺階上的支撐位置處采用18 cm×20 cm的枕木墊高，各工字鋼之間采用∠63角鋼串連成整體，間隔2 m左右設(shè)置1道(見圖2)。

圖2 工字鋼平面布置圖

2)根據(jù)受力計算，板的位置處采用φ16吊拉螺桿，螺桿橫向間距60 cm左右，縱向間距80 cm左右，梁的位置采用φ18吊拉螺桿，縱向間距80 cm左右，所有吊拉螺桿上下端均采用雙螺帽。

3)吊拉承重體系的上下端扁擔(dān)梁構(gòu)件采用雙E10槽鋼，縱向間距80 cm。

4)模板安裝時，充分利用邊墻混凝土上老拉筋頭將模板等固定著，以防晃動。

5)模板下的鋼管圍令間距為45 cm，最大不得超過50 cm，梁底?？缰衅鸸? cm。

6)混凝土下料時，盡量下到邊緣牛腿臺階上，避免直接沖擊模板。

7)模板安裝施工之前，利用井筒內(nèi)邊墻混凝土面原預(yù)埋的拉筋及鋼管孔搭設(shè)簡易操作平臺，用作模板的安裝及拆除施工。

4 施工安全措施

由于該層板梁施工時井筒結(jié)構(gòu)已經(jīng)澆筑至高程644.2 m，井筒內(nèi)部空間較小，施工人員通行困難，材料吊運不便，以及承重系統(tǒng)、模板安裝時存在較大安全隱患，為保證施工安全，采取了如下措施:

1)施工通道布置，在井筒筒壁布置帶護(hù)欄垂直爬梯，爬梯從頂部高程644.2 m至高程631 m，解決施工通行問題。

2)臨時操作平臺搭設(shè)，鋼梁吊裝完成后先采用“掛籃子”(即采用拉筋設(shè)置彎鉤，將腳手管兩端焊接牢固后置入鋼梁下部，再將拉筋與鋼梁焊接)的方法在板梁結(jié)構(gòu)下方形成簡易操作平臺，再充分利用前期已在井筒四周預(yù)埋的拉筋以及短鋼管進(jìn)行施工平臺的固定，腳手管縱向間距為0.9 m，橫向間距為1.5m，滿鋪竹夾板。

3)對施工人員進(jìn)行專項安全技術(shù)交底，明確吊拉模施工過程中控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和施工過程中注意的事項，承重系統(tǒng)搭設(shè)過程中施工人員必須采用雙保險安全繩。

5 板梁混凝土承重排架方案與吊模施工方案對比分析

第一級升船機(jī)船廂室高程631m板梁共有16跨，分別布置在船廂室左右兩側(cè)16個井筒內(nèi)部，由于該層板梁直接影響其上層高程636.5 m板梁的施工，根據(jù)施工進(jìn)度計劃的安排，高程631 m板梁應(yīng)至少滿足5跨同時施工，才能滿足進(jìn)度要求。

5.1 采用懸空承重排架方案

根據(jù)承載力分析計算，若布置懸空滿堂腳手管排架，排架高度應(yīng)不少于4 m，鋼管間排距為1.25 m ×(0.7 m ～0.8 m)，承重排架空方約為180 m3，單個井筒板梁需要腳手管及扣件約4.8 t，若5塊板梁同時進(jìn)行施工，材料用量大、材料占壓時間長(板梁拆模時間不少于14 d);并且存在材料吊運不便，懸空排架搭設(shè)難度大的問題。根據(jù)思林施工排架搭設(shè)經(jīng)驗，單個井筒投入施工人員不少于10人，僅完成排架搭設(shè)需不少于5 d時間。另外完成單個井筒板梁倉位的模板、鋼筋及混凝土澆筑施工則仍需3 d～4 d時間，投入人力資源多，準(zhǔn)備工作相對較長，施工進(jìn)度難以保證。

5.2 采用吊拉模施工方案

吊拉模承重系統(tǒng)利用項目部現(xiàn)有(或回收利用的)的型鋼加工5套，單個井筒采用1套承重系統(tǒng)及吊拉螺桿等材料總計3.7 t。工字鋼采用6018建筑塔機(jī)吊裝，安裝相對簡便，操作平臺搭設(shè)難度小，備倉時間相對較短;根據(jù)已澆筑20余跨板梁倉位的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，單倉板梁投入人工5人～7人，約一周時間可以完成備倉到澆筑的全部工作，較大程度的節(jié)約了人工、有效的縮短了施工工期。

本工程采用吊拉模施工方案與初擬的懸空承重排架的比較，較大程度的節(jié)約成本，有效的縮短了施工工期，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

本文對構(gòu)皮灘水電站通航建筑物第一級垂直升船機(jī)中高空板梁的吊拉模施工技術(shù)進(jìn)行了介紹，對構(gòu)皮灘水電站通航建筑物第二級、第三級升船機(jī)以及其他類似工程中都有一定的借鑒作用。