豎井貫流式進(jìn)水流道模板設(shè)計(jì)與制作

陳 斌 朱小磊 單體偉

（1.常州市城市防洪工程管理處,江蘇 常州 213100；2.江蘇省水利建設(shè)工程有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225002）

1 概述

1.1 工程概述

南運(yùn)河樞紐為常州市運(yùn)北片防洪工程的主要控制建筑物，其主要作用為防洪、排澇和改善城市水環(huán)境等。該工程由一座凈寬12 m節(jié)制閘和一座30m3/s的排澇泵站組成。

泵站為單向排澇泵站，靠近河道西岸采用堤身式布置，其內(nèi)安裝3臺(tái)豎井式貫流泵，單泵流量10 m3/s，采用單列布置，總流量30 m3/s。

1.2 流道簡(jiǎn)介

本工程流道總長(zhǎng)27.50 m，分為進(jìn)水段、水泵段、出水?dāng)U散段三個(gè)部分，其中進(jìn)水段流道由高2.5 m的矩形漸變至直徑為1.82 m的圓，電機(jī)井豎置于流道中，根據(jù)流道內(nèi)壁情況進(jìn)水段由可分為直線段和漸變段[1]。進(jìn)水平面圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 進(jìn)水流道平面圖（計(jì)量單位：mm）

進(jìn)水漸變段流道由電機(jī)井兩側(cè)的兩個(gè)矩形漸變至泵機(jī)前側(cè)的圓形，其中軸孔處流道曲面極為復(fù)雜（設(shè)計(jì)剖面圖見(jiàn)圖2），其模板的設(shè)計(jì)與制作是整個(gè)豎井式貫流泵流道模板工程的難點(diǎn)，本篇將對(duì)進(jìn)水漸變段流道模板的設(shè)計(jì)與制作進(jìn)行重點(diǎn)論述。

2 流道模板的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)思路：將進(jìn)水流道與電機(jī)井整合，由電機(jī)井將流道分隔成左右對(duì)稱的兩半進(jìn)水流道，現(xiàn)場(chǎng)立模組合。電機(jī)井壁為定制的一套整體鋼板，進(jìn)水流道采用木模板、木排架形式進(jìn)行施工，易保證設(shè)計(jì)精度；流道模板由內(nèi)模、外模和骨架構(gòu)成，豎井兩側(cè)流道分別通過(guò)樣筋骨架將內(nèi)模與外模整合成一個(gè)整體流道模板，內(nèi)模面板用小片條形木板在新筋骨架上拼釘，外模面是壓釘在弧形墊木上的竹膠板，部分復(fù)雜外模曲面（軸孔段）由木條拼釘而成。電機(jī)井段流道模板剖面圖3所示。

3 模板構(gòu)件的制作

3.1 樣筋骨架及內(nèi)模的制作

為易于骨架和內(nèi)膜的現(xiàn)場(chǎng)制作和組裝，將進(jìn)水漸變段流道分為兩段。根據(jù)流道漸變率不同，模板分縫選取兩內(nèi)模弧面的相切處。分段完成后，對(duì)每段進(jìn)行樣筋分檔，分檔主要取決于模板荷載和曲率，模板荷載主要由模板自重、人員設(shè)備重量、振搗荷載及傾倒混凝土的沖擊荷載和混凝土側(cè)壓力等組成[2]。進(jìn)水漸變段流道詳圖見(jiàn)圖4。圖中Ⅰ段曲率較小，綜合考慮荷載要求選取每檔39.5 cm，Ⅱ段由于曲率較大，為保證設(shè)計(jì)精度選取20 cm每檔。

圖2 軸孔段剖面圖（計(jì)量單位：mm）

圖3 電機(jī)井段流道模板剖面示意圖

制作前根據(jù)樣筋分檔要求，沿順?biāo)飨驅(qū)咏罟羌芤来尉幪?hào)：I段1～10號(hào)，II段11～15號(hào)。樣筋骨架按表1的參數(shù)進(jìn)行構(gòu)件制作拼裝，表中板厚d是內(nèi)模面板在骨架剖線上的面板厚度，內(nèi)模面板用條形木板在新筋骨架上拼釘，考慮精度和強(qiáng)度要求,內(nèi)模面板圓弧處可分兩層條形小木片錯(cuò)縫拼釘。

樣筋骨架采用方木拼裝而成，骨架存在一定的厚度（4.5 cm），因此骨架樣筋均以樣筋中心計(jì)算各加工參數(shù)，這樣有利于消除樣筋板厚限制，減少半徑圓弧誤差和計(jì)算工作量。同時(shí)，由于樣筋骨架板厚的存在，還需考慮骨架內(nèi)模面的樣筋斜勢(shì)，以便拼釘出的內(nèi)模曲面平滑、符合設(shè)計(jì)要求[3]（樣筋骨架模板參見(jiàn)圖3左）。另外，在骨架節(jié)點(diǎn)釘小塊竹膠面板，可增加骨架強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

圖4 進(jìn)水漸變段流道大樣圖（計(jì)量單位：cm）

表1 樣筋骨架設(shè)計(jì)加工參數(shù)表 （單位：cm）

圖5 軸孔段半幅外模面三維示意圖

3.2 外模制作

外模板面制作時(shí)按照曲率不同也可分為兩段：豎井段和軸孔段。

豎井段外模：豎井段外模面是一段圓弧面，其模板制作相對(duì)簡(jiǎn)單。按設(shè)計(jì)圓弧參數(shù)(圓弧半徑R=8.25 m)制作弧形墊木，將弧木按30 cm左右間距釘裝在20 mm厚竹膠板上。裝訂弧形墊木時(shí)，從竹膠板上下兩邊空10 cm開(kāi)始裝訂弧木，以便于樣筋骨架與外模面的組裝（外模模板剖面參見(jiàn)圖3右）。

軸孔段外模：軸孔段外模面是一個(gè)正方形到圓漸變體被兩段圓弧豎切后的外表面，這兩段圓弧有一個(gè)公共端點(diǎn)且在同一平面上。圖5所示為流道軸孔段一半外模面的三維圖，另一半外模面xoy平面對(duì)稱放置。

模板制作前須做好各項(xiàng)準(zhǔn)備，設(shè)置等比例放樣平臺(tái)：水平平臺(tái)作為基準(zhǔn)面，按圖2中8個(gè)設(shè)計(jì)剖面作為分檔樣筋骨架位置，垂直于基準(zhǔn)面固定一平板作為1-1剖面的參照面，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)將圓心設(shè)置在適當(dāng)高度（本工程高度為高于基準(zhǔn)面70 cm處），軸孔段外模骨架模板剖示意見(jiàn)圖6。

圖6 軸孔段外模骨架模板剖示意圖

表2 弧形骨架控制參數(shù)表 （單位：cm）

拼裝時(shí)首先將弧形骨架中梁按放樣線固定在放樣平臺(tái)上，以此控制圖5中x、z方向的坐標(biāo)位置，固定弧形骨架時(shí)注意考慮條形木板片厚度；然后將各剖面骨架橫梁置于定位弧形骨架下放，以此控制x方向上各斷面位置；最后將各弧面樣筋骨架固定在骨架橫梁上方，由于各弧面樣筋骨架在x方向上已由橫梁定位，因而弧面骨架只需確定y、z方向相關(guān)控制量，這樣簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并易于實(shí)現(xiàn)制作?；⌒喂羌芟嚓P(guān)控制參數(shù)見(jiàn)表2，表中為各控制斷面中弧形骨架的凈尺寸，制作時(shí)必須注意重復(fù)考慮面板材料厚度。

最后可進(jìn)行外模面板安裝，由于此處曲面形狀復(fù)雜，整塊模板難以實(shí)現(xiàn)，所以中梁處用小片（4 cm～6 cm寬）條形木板片拼釘，異形弧面用厚約8 mm三角長(zhǎng)條形木片拼釘兩層[4]。軸孔段外模面完成后，需和剪裁過(guò)的弧形墊木竹膠板整合，組裝固定，以便于后期流道的整體放樣組裝。

4 組裝及其他

考慮模板制作精度，進(jìn)水漸變段進(jìn)行一次預(yù)拼裝。設(shè)置組裝平臺(tái)，用水準(zhǔn)儀對(duì)平臺(tái)進(jìn)行抄平，保證平臺(tái)平整、穩(wěn)固，達(dá)到模板制作精度要求后，在拼裝平臺(tái)上放好大樣線[5]。拼裝時(shí)，首先將外模板按放樣線固定在放樣平臺(tái)上。骨架接裝時(shí)，按照平臺(tái)上放出的骨架大樣，將軸孔處第一榀骨架作為起點(diǎn)，由軸孔到電機(jī)井的順序，依次將樣筋骨架組裝在外模板上，組裝既要保證骨架位置準(zhǔn)確，還要保證骨架支撐連接牢固不形變。面板拼裝前檢查骨架形狀尺寸，滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行內(nèi)模面板的拼裝，內(nèi)模曲面形狀較復(fù)雜，不能做成整塊模板，所以用小片（4 cm～6 cm寬）長(zhǎng)條木板拼釘。為減少曲面木板彈力，面板采用兩層約1.2 cm厚木板片，上下兩層要錯(cuò)縫裝訂，面板釘完刨光，尺寸形狀檢查復(fù)核合格后涂刷清漆，以利脫模。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程的實(shí)踐，該套模板得到了很好的應(yīng)用。從南運(yùn)河樞紐工程流道施工結(jié)果看，流道施工所采用骨架整合內(nèi)外模板的結(jié)構(gòu)形式合理，模板整體性好，可實(shí)現(xiàn)流道整體一次性澆筑完成，受力性能特別是承受力性能好，在施工過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生模板的整體或局部移位及形變，進(jìn)水流道非常平滑，各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)令人滿意。該套模板的成功應(yīng)用使本工程縮短了工期，為地區(qū)同類工程的施工積累了一定施工經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。