三里坪電站中孔預(yù)制混凝土模板設(shè)計(jì)與應(yīng)用體會

陳艷艷

（中國水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 工程簡介

三里坪水利水電樞紐工程位于湖北省十堰市房縣境內(nèi)，為Ⅱ等大（2）型工程。攔河大壩采用碾壓混凝土對數(shù)螺旋線拱形雙曲拱壩，壩頂高420.00m。河床底高程279.00m，最大壩高141.00m。泄洪中孔設(shè)計(jì)為兩孔，高程為EL360m至EL368m，高8m，寬5m，中孔軸線長度為50.809m。上下游均為懸挑結(jié)構(gòu)，懸挑坡比均為1∶1.25。上游懸挑長度為6.375m，最大懸挑斜長12.624m，最小斜長7.936m；下游懸挑長度25.51m，最大懸挑斜長32.67m，最小懸挑斜長26.752m。每孔安設(shè)兩道閘門，上游-5.5m為事故檢修閘門，下游23.38m為弧形工作閘門。

2 預(yù)制混凝土懸挑模板設(shè)計(jì)及制作

2.1 預(yù)制混凝土模板施工部位

預(yù)制混凝土模板主要使用部位為中孔上下游懸挑段施工，即壩體體型以外的位置全部采用預(yù)制混凝土模板。

2.2 預(yù)制模板設(shè)計(jì)

預(yù)制混凝土模板布置按照澆筑層高及方便施工的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，最長長度控制在6.5m，最寬寬度控制在3m以內(nèi)，單塊重量控制在5.85t以內(nèi)，厚度12cm。根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算，預(yù)制混凝土模板鋼筋設(shè)計(jì)為單層雙向ф12@100mm。每塊模板設(shè)計(jì)的吊環(huán)根據(jù)計(jì)算，按照75cm×75cm布置，距離預(yù)制板邊緣10cm開始安裝，吊環(huán)和拉錨筋均采用ф16圓鋼。模板與壩體的連接，采用在懸挑現(xiàn)澆段部分混凝土中埋設(shè)的L100×100×8角鋼進(jìn)行搭接，模板相互間的連接采用L100×100×8的角鋼搭接，角鋼兼作板塊間的拼縫模板。預(yù)制模板采用C30二級配混凝土。見圖1。

2.3 預(yù)制混凝土模板加工

2.3.1 鋼筋安裝

圖1 中孔下游懸挑預(yù)制模板設(shè)計(jì)圖

預(yù)制模板鋼筋采用φ12@100進(jìn)行布置，并在兩側(cè)吊環(huán)處將鋼筋直徑改為φ25，使吊點(diǎn)附近的受力更有保障。吊環(huán)附近鋼筋間點(diǎn)焊連接，吊環(huán)凸出板面5cm，吊環(huán)彎鉤掛在鋼筋網(wǎng)片的對角并點(diǎn)焊連接，鋼筋與角鋼焊接連接，連接方式為間隔一根鋼筋彎起90°，彎起長度5cm，與角鋼雙面焊接，間隔一根鋼筋端頭與角鋼焊接，并在上邊打斜撐連接，斜撐采用φ10～φ12短鋼筋，要確保鋼筋與角鋼可靠連接。焊接時要控制電流，避免鋼筋咬邊，其余部位綁扎連接。鋼筋下間隔設(shè)置厚3.8cm墊塊，確保鋼筋保護(hù)層厚度。

2.3.2 預(yù)制板制作尺寸

預(yù)制板制作尺寸比圖紙尺寸邊長縮小2cm，角鋼下料長度相應(yīng)減小2cm。預(yù)制板鋼筋下料長度：為板邊長減6cm，上下兩端頭各留3cm保護(hù)層。其中與壩體現(xiàn)澆內(nèi)預(yù)埋角鋼相接的第一層模板邊長比設(shè)計(jì)尺寸伸長8cm～10cm?？拷鼔误w的第一層預(yù)制模板內(nèi)的豎向鋼筋長度要求伸出混凝土10cm，預(yù)留在混凝土外，以便于安裝時可以和預(yù)埋角鋼進(jìn)行焊接連接。

2.3.3 預(yù)制模板拼接

預(yù)制模板縱縫埋設(shè)L100×100×8等邊角鋼，上游角鋼沿圖紙縱縫左側(cè)埋設(shè)，下游角鋼沿圖紙縱縫右側(cè)埋設(shè)，上游、下游均從右邊孔開始連續(xù)布置。水平在同一位置的每一孔最后一塊預(yù)制模板不安裝角鋼。預(yù)制模板之間上下層連接同樣采用角鋼進(jìn)行連接，在預(yù)制模板每層的上部短邊安裝角鋼，以便于和下一層預(yù)制模板連接。在最后一層預(yù)制模板的頂層不安裝角鋼。

2.4 預(yù)制混凝土模板安裝

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮預(yù)制模板的吊裝要求、中孔段混凝土同步上升及中孔設(shè)計(jì)鋼筋的安裝要求，施工過程簡述如下：

2.4.1 上下游相貫線施工

上下游預(yù)制混凝土模板安裝。由于是雙曲拱壩，相貫線高程一直在變化，最大高差為2.91m，2#中孔上游、1#中孔下游從EL347.4m高程已經(jīng)開始進(jìn)行懸挑，如果按照要求3m一升層，懸挑部分由于人員無法到達(dá)外部進(jìn)行作業(yè)而無法施工。計(jì)劃在相貫線附近進(jìn)行斜層澆筑，即上游2#中孔至1#中孔位置EL351m以下進(jìn)行斜層澆筑，2#中孔第一層澆筑至EL347m高程，并預(yù)埋工字鋼，工字鋼預(yù)埋高程為EL345.3m～EL347m，從右向左逐漸升高，以保證距離懸挑段底部距離在1.5m左右，人員方便在外部進(jìn)行作業(yè)。1#中孔澆筑至EL348.5m高程，并水平預(yù)埋工字鋼，工字鋼預(yù)埋高程EL348.5m。在各孔預(yù)埋的工字鋼上搭設(shè)腳手架，安裝鋼木組合模板并按照相貫線進(jìn)行懸挑，在模板施工完成后開始安裝懸挑部分的鋼筋，然后進(jìn)行第二層常態(tài)混凝土澆筑。第二層澆筑時2#中孔澆筑至EL349m，1#中孔澆筑至EL351m，并用L100×100×8角鋼在壩體懸挑段頂部位置進(jìn)行預(yù)埋并于壩體內(nèi)鋼筋進(jìn)行點(diǎn)焊連接。角鋼兩翼緣板開口向上，以便于預(yù)制模板的安裝固定，然后進(jìn)行第一層預(yù)制模板安裝。

工字鋼預(yù)埋施工工藝：工字鋼預(yù)埋采用在壩體內(nèi)預(yù)埋30mm鋼板并焊接套絲螺栓，按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行預(yù)埋，套絲螺栓為Φ32螺栓，每一工字鋼布置10個螺栓，在混凝土澆筑完成并拆除模板后開始安裝工字鋼，外部工字鋼和30mm鋼板進(jìn)行焊接，并使用14mm鋼板進(jìn)行加肋焊接，以保證焊接強(qiáng)度。在外側(cè)鋼板上預(yù)留螺栓孔，和壩內(nèi)鋼板上焊接的螺栓套筒使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。工字鋼長度為現(xiàn)澆段水平方向的實(shí)際長度并延長0.5m以便于施工，預(yù)埋工字鋼全部為32a工字鋼。

預(yù)埋工字鋼上進(jìn)行滿堂架鋼管支撐懸挑模板，在進(jìn)行模板安裝時，從壩內(nèi)預(yù)埋的插筋上使用Φ16鋼筋對模板進(jìn)行拉錨，以減少底部懸挑工字鋼的受壓力。

2.4.2 預(yù)制混凝土模板安裝

先吊裝下游第一層第一塊預(yù)制模板，根據(jù)預(yù)制模板的編號，上游、下游均從大壩右岸開始連續(xù)布置。先將模板底部置于壩內(nèi)預(yù)埋的角鋼上，模板用法蘭螺栓拉Φ12鋼絲繩臨時固定，模板位置校正后，將預(yù)埋角鋼與模板底部伸出的鋼筋焊結(jié)，模板上的吊環(huán)用Φ16拉錨與先澆筑的混凝土下游面預(yù)埋的插筋焊接。拉錨與預(yù)制模板面的夾角必須大于45°，模板內(nèi)拉加固。依照順序第二塊模板左邊置于第一塊模板的右邊預(yù)留的角鋼上，加固同第一塊模板的方式，即角鋼兼作板塊間的拼縫模板，將模板面預(yù)留插筋（外露10cm）用短鋼筋焊結(jié)連接進(jìn)行加固。

模板拉錨筋焊結(jié)完成后，安裝模板內(nèi)的閘墩設(shè)計(jì)鋼筋，鋼筋保護(hù)層10cm。鋼筋先安裝至與模板頂部齊平（主筋錯接頭）。澆筑過程中要嚴(yán)格控制澆筑速度，鋪料厚度按50cm一層，每層澆筑時間控制在2小時以內(nèi)?；炷寥雮}方式采取皮帶機(jī)和塔吊配合運(yùn)輸。

在第一層混凝土澆筑完成并達(dá)到50%以上的強(qiáng)度后方可開始進(jìn)行上部預(yù)制混凝土模板的安裝

2.4.3 壩體內(nèi)預(yù)埋工字鋼32a工字鋼

由于中孔要求混凝土澆筑平層上升，所以需要在壩體內(nèi)預(yù)埋工字鋼進(jìn)行預(yù)制混凝土模板的加固。此方案是在下層混凝土施工時在混凝土中每間隔1.5m預(yù)埋一根工字鋼，工字鋼伸入混凝土1m，外露4m，預(yù)埋工字鋼分兩段進(jìn)行施工，在澆筑底部混凝土?xí)r首先預(yù)埋1.5m長度工字鋼，預(yù)埋深度1m。在外露工字鋼端進(jìn)行打孔，然后在底部混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在進(jìn)行上部工字鋼連接加高，連接方法：采用QTZ7052塔機(jī)配合人工吊裝就位，在開始施工前必須準(zhǔn)備好連接工字鋼用的鋼夾板，鋼夾板尺寸50cm×25cm，鋼夾板厚度16mm，要求分別在每塊鋼板上以同樣的孔徑打孔。人工用兩片鋼夾板將工字鋼對準(zhǔn)孔位并且擰緊螺栓。連接采用現(xiàn)場焊接方式。在工字鋼連接完畢后開始安裝預(yù)制混凝土模板，預(yù)制混凝土依靠工字鋼進(jìn)行加固，由于工字鋼高度較大，對工字鋼也需要進(jìn)行加固，以防止在施工時工字鋼發(fā)生變形，引起預(yù)制模板的位移。澆筑混凝土?xí)r是分層錯臺施工，所以對工字鋼的加固不只是前后的加固，還要考慮由于混凝土不是水平上升，引起的工字鋼發(fā)生左右偏移的加固。預(yù)埋工字鋼的加固全部采用75×75×8的角鋼進(jìn)行加固。

3 體會與總結(jié)

通過三里坪電站碾壓混凝土雙曲拱壩溢流壩段預(yù)制鋼筋混凝土模板的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：拱壩懸挑出壩體部分的底面采用鋼筋混凝土預(yù)制模板，模板的設(shè)計(jì)、制作、安裝是成功的，該施工方法簡單，方案可行。比現(xiàn)澆方案節(jié)約工期，節(jié)約大量的腳手架材料和人工費(fèi)，并能消除安全隱患。此施工方案經(jīng)過龍橋電站、野三河電站、羅坡壩電站等的應(yīng)用，工藝是成熟的，在三里坪電站，通過對施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用預(yù)埋工字鋼的加固方法可以使壩體平行上升，避免了在大壩內(nèi)部留下錯臺施工縫，大壩的質(zhì)量和進(jìn)度得到了極大的提高，用時5個半月時間完成3.4萬m3混凝土澆筑，大壩中孔上升29m，為今后同類工程施工提供了較好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。