高陂水庫溢流堰下游挑流鼻坎混凝土施工方案探討

□孫凱（江西省水利水電建設有限公司）

高陂水庫溢流堰下游挑流鼻坎混凝土施工方案探討

□孫凱（江西省水利水電建設有限公司）

水庫溢流堰泄流消能一般設置挑流鼻坎，又稱挑坎，指建在泄水建筑物末端、能將下泄的高速水流向下游拋射的、具有一定反弧半徑和一定角度的坎。因此該水工建筑結構具有不規(guī)則形狀，在施工混凝土方案中，尤其是模板設計、拆除模板等工序要注意。文章結合高陂水庫項目簡要探討了挑流鼻坎的施工方案，供同類工程參考。

水庫項目；挑流鼻坎；施工方案；模板設計

1 工程概況

高陂水庫位于周田鎮(zhèn)上壩村，距會昌縣城42 km，地理位置為東經115°40′，北緯25°20′系湘江支流石壩河下游，壩址以上控制流域面積27.70 km2，高陂水庫正常蓄水位247 m，總庫容602萬m3，設計灌溉面積0.15萬hm2，解決1.10萬人的飲用水源，是一座以灌溉為主，兼有村鎮(zhèn)供水的?。?）型水利樞紐工程。高陂水庫工程等別為Ⅳ等，大壩、引水隧洞等永久性主要建筑為4級，導墻、護岸、進庫交通等永久性次要建筑為5級，臨時性建筑物為5級。根據(jù)設計圖紙，溢流堰上下游挑流鼻坎混凝土，布置在0+051.00至0+085.00，溢流堰弧長34 m。下游挑流坎底高程為233.00，溢流堰混凝土往外懸挑3 m，高度3 m。護坦高程217.50，離護坦地面15.50 m。上游鼻坎混凝土高程244.00，溢流堰混凝土往外懸挑1 m，高度1.60 m。

2 溢流堰挑流鼻坎總體方案

經過多種方案對比分析確定采用外支撐式牛腿模板和內拉式牛腿模板的施工方案。溢流堰混凝土澆筑至▽233 m高程后分三次澆筑：第一次澆筑1 m，澆筑至▽234 m高程，第二次澆筑1.20 m，澆筑至▽235.20 m高程，第三次澆筑高度為0.80 m，澆筑至▽236 m高程。根據(jù)現(xiàn)有的施工條件，大壩布設了兩臺塔式起重機，分布于右側下游護坦及左岸下游山坡上，能滿足挑流鼻坎施工要求。挑流鼻坎第一次澆筑1 m，澆筑至▽234 m高程，采用外支撐式牛腿模板；第二次澆筑1.20 m，澆筑至▽235.20 m高程，第三次澆筑高度為0.80 m，澆筑至▽236 m高程，采用內拉式牛腿模板方案。

3 挑流鼻坎的模板設計計算——以第一次澆筑為例

挑流鼻坎第一次澆筑1 m，澆筑至▽234 m高程，采用外支撐式牛腿模板設計。該層支模采用埋設在▽232m高程間距1 m工字鋼，▽233～▽234 m高程以預埋φ25工字鋼受力為主，下部支撐φ48×3.50 mm鋼管，φ14鋼筋斜拉。計算簡圖如圖2。

3.1 計算荷載

考慮到挑流鼻坎要澆到EL236高程，支承混凝土重量按承受該部分混凝土重量計算，側壓力按澆筑層混凝土高計算。

新澆混凝土重量（混凝土密度按2.40 t/m3計算）:q1=2.47×2.40×1=5.93 t

鋼筋重量按200 kg/m2進行計算:q2=1.41×0.20×1=0.28 t模板重量按76 kg/m2進行計算：q3=1.41×0.08×1=0.11 t支撐重量（25 a工字鋼重量38.10 kg/m，φ48×3.50 mm鋼管重量3.84 kg/m）q4=3.20×0.04+36.52×1×0.38×10-2=0.26 t

施工荷載（工作人員、澆筑設備、工具等荷載按300 kg/m2進行計算）q5=1.41×1×0.30=0.42 t

振搗荷載按200 kg/m2進行計算：q6=1.41×1×0.20=0.28 t

新澆混凝土的最大側壓力：按混凝土施工時最不利情況考慮。混凝土澆筑倉面4.60×34 m，按起重機二臺，每臺一個臺班80罐（每罐0.90 m3）混凝土，澆筑時混凝土的平均上升速度為：

V=80×0.90×2/（4.60×34×8）=0.10（m/h）

查表得，在溫度為15℃時可選Pm=1.80 tf/m2

hm=Pm/r=1.80/2.40=0.75 m

3.2 荷載組合

為新澆混凝土重量+新澆混凝土側壓力+模板及支架自重+施工荷載+振搗荷載。

水平荷載：PH=1.80×0.75/2+（1.49+1.80）×0.25/2=1.09 t

豎直荷載：PV=q1+q2+q3+q4+q5+q6=5.93+0.28+0.11+0.26+0.42+0.28=7.29 t

圖2 挑流鼻坎模板設計計算簡圖

3.3 采用材料

第一種;鋼管φ48×3.50 mm：[σ]=205 N/mm2，A=489 mm2，截面抵抗矩W=5078mm2，截面慣性矩I=121867 mm4，E=2.06×105N/mm2。

第二種：25 a工字鋼。

3.4 支撐的計算

工字鋼上采用鋼管φ48×3.50 mm，鋼管間距50 cm，中間設縱、橫向拉桿，底部設掃地桿，取計算長度LO=500 mm，i=15.80 mm，λ=LO/i=31.65

查表得：φ=0.93。

3.5 支架的計算

懸臂1 m 25 a工字鋼容許重量為5.60 t，作用點在1 m處；垂直荷載總計7.29 t，作用點在0.50 m處，而在0.50 m處，工字鋼可承受11.30 t，滿足承載要求。為了保證工字鋼作為腳手架的要求，鋼管作支撐。

4 模板拆除

模板拆除需在混凝土強度達到設計強度后進行，一般不少于28 d，因本工程是懸臂結構，模板拆除時需更加注意安全防護。模板拆除遵循“先裝后拆，后裝先拆”的原則，待混凝土達到設計強度后，先松拉筋螺帽，拆除蝴蝶扣，拆除圍鄰鋼管，拆除圍鄰木，拆除模板，拆除鋼管腳手架，割除工字鋼。

4.1 模板拆除

模板拆除前必須設置警戒區(qū)域，并派人監(jiān)護，非操作人員不得進入該區(qū)域。拆除模板應經施工技術人員同意。操作時應按順序分段進行，嚴禁硬砸或大面積整體剝落和拉倒。完工前不得留下松動和懸掛的模板，拆下的模板應及時運送到指定地點集中堆放，防止釘子扎腳。拆除懸臂模板時，不得將頂撐全部拆除，應分批拆下頂撐，然后按順序拆下模板，以免模板一次性大面積脫落。側模，在保證混凝土強度能保證構件不變形，棱角完整時方可拆除，一般為3～5 MPa。

4.2 腳手架拆除

腳手架拆除應遵循先支后拆，后支先拆的順序，拆除時嚴禁拋扔。對于拆除困難的支架，嚴禁用吊機強行拖拉，防止支架變形，拆除困難時可用千斤頂進行配合拆除，支架拆除后不同的支架應分類整理，分類妥善存放，循壞利用。

4.3 工字鋼拆除

拆架時應劃分作業(yè)區(qū)，周圍設繩綁圍欄或豎立警戒標志，地面應設專人指揮，禁止非作業(yè)人員進入。拆架的高處作業(yè)人員應戴安全帽、系安全帶、扎裹腿、穿軟底防滑鞋。工字鋼拆除采用塔吊配合人工的方式進行，將待拆除的工字鋼用鋼絲繩拴住掛在塔吊掛鉤上，人工站在旁邊工字鋼上用氣割將工字鋼割除。割除過程中操作手必須懸掛安全帶，專人指揮塔吊,確保人員安全。

5 結語

挑流鼻坎作為水庫溢流堰常見工序，由于其結構的特點，混凝土方案實施過程更應注意模板的設計、拆除。從設計源頭保證其安全儲備，落實拆除措施及原則，在高陂水庫施工中得到了更好的應用。

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2017-9-19

編輯：符蕾