單曲重力拱壩壩體模板施工技術(shù)研究與應(yīng)用

□馬永暢 寧安鵬 羅繼明 陳利波

在大中型水利工程建設(shè)中，單曲重力拱壩因體型龐大、上下游曲面設(shè)計(jì)給模板高處作業(yè)帶來(lái)很大難度，是壩體施工作業(yè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，科學(xué)的選用、配置工具模板可有效保證施工的安全性和便利性，確保工程施工進(jìn)度。

1.工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

安徽省績(jī)溪縣揚(yáng)溪源水庫(kù)是以城市防洪、供水為主，兼有改善生態(tài)環(huán)境、灌溉、發(fā)電、旅游等綜合利用的水庫(kù)，水庫(kù)總庫(kù)容1052.1 萬(wàn)m3，工程等別為Ⅲ等。單曲重力拱壩為3 級(jí)建筑物，壩高54.8m，底部設(shè) 1m 厚墊座，高程 279.0～334.8m，壩底最大厚度23.53m，壩頂長(zhǎng)187m，寬4m。拱壩共分10 個(gè)壩段，4#～6#壩段為溢流壩段。拱壩上、下游展視圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 拱壩上游展視圖

圖2 拱壩下游展視圖

1.2 工程規(guī)劃

拱壩壩體混凝土總量為8.2 萬(wàn)m3，混凝土按壩段進(jìn)行分倉(cāng)澆筑，基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)澆筑高度為1.5m，上部壩段主體澆筑高度2.25m，最大澆筑方量為910m3。計(jì)劃工期為20 個(gè)月，施工期間橫跨第二年6 月主汛期，需進(jìn)行防汛準(zhǔn)備并控制施工進(jìn)度確保第3 年主汛前及時(shí)完成主體工程施工。

2.模板配置及使用規(guī)劃

2.1 模板配置規(guī)格

拱壩混凝土施工優(yōu)先采用鋼模板，直立面部位采用大塊鋼模板；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的表面采用定型模板或加工拼裝木模板。模板主要使用部位及規(guī)格尺寸見(jiàn)表1。

表1 拱壩模板配置規(guī)格表

2.2 模板工程規(guī)劃

壩體模板垂直、水平運(yùn)輸。壩體279.0～298.0m 高程施工時(shí)，在拱壩下游側(cè)隨混凝土澆筑高度逐級(jí)填筑施工平臺(tái)至294.0m 高程，布置伸縮式皮帶輸送機(jī)輸送混凝土入倉(cāng)，模板采用25t吊車進(jìn)行各壩段倉(cāng)面之間轉(zhuǎn)運(yùn)，同壩段上下層模板由人工翻升，垂直倒運(yùn)。壩體298.0～334.8m 高程施工時(shí)，在拱壩左右側(cè)兩個(gè)對(duì)稱壩段各布置1 臺(tái)塔吊垂直運(yùn)輸，模板采用塔吊進(jìn)行各壩段倉(cāng)面之間轉(zhuǎn)運(yùn)，同壩段上下層模板采用塔吊翻升，垂直倒運(yùn)。

在拱壩下游設(shè)置木工廠用于模板的加工、拼裝。模板加工完成后采用裝載機(jī)運(yùn)至施工位置，吊車或塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)至施工面。

模板使用規(guī)劃。拱壩上下游模板，根據(jù)單曲重力拱壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上下游模板使用規(guī)劃：拱壩上游面模板采用加工成型的2.25×1.5m（寬×高）翻轉(zhuǎn)式工具模板，壩面采用平面鋼模板拼裝成的折線代替曲面圓弧，折線對(duì)應(yīng)圓心角為1.2°；拱壩下游面為斜曲面，縱、橫向形狀變化較大，采用1.5×0.75m（寬×高）鋼模板結(jié)合異形加塞模板拼裝，背面安裝型鋼三角架施工平臺(tái)。施工時(shí)根據(jù)拱圈弧度及縱向坡比進(jìn)行放線安裝。

拱壩橫縫鍵槽鋼模板。鍵槽鋼模板為廠家定制，尺寸1.0×1.5m（寬×高），灌區(qū)上下部端頭模板定制尺寸為1.0×0.75m，根據(jù)設(shè)計(jì)橫縫斷面，模板鍵槽深15cm。通過(guò)在相鄰壩段搭設(shè)雙排腳手架作為模板施工平臺(tái)，模板采用人工或塔吊垂直運(yùn)輸。

3.施工工藝技術(shù)

3.1 模板施工技術(shù)參數(shù)

不承重側(cè)面模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa 以上時(shí)拆除，承重模板及低溫季節(jié)模板拆除期限符合規(guī)范要求。

工具模板及外掛架安裝時(shí)，施工部位的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到7.5MPa 以上，架體之間水平連接應(yīng)牢靠、穩(wěn)定。

壩體上下游模板施工平臺(tái)承受施工荷載不大于3kN/m2。

3.2 壩體模板施工工藝

3.2.1 壩體上游模板施工工藝

拱壩上游側(cè)采用2.25×1.5m（寬×高）鋼模板支模，該模板由3 塊0.75×1.5m（寬×高）模板采用螺栓現(xiàn)場(chǎng)拼裝成一體。為便于模板安拆，在模板背部焊接矩形鋼架施工平臺(tái)，組裝成翻轉(zhuǎn)式工具模板。施工平臺(tái)主要由L50×50×5mm 角鋼鋼架、2.2×0.3m 鋼腳手板操作平臺(tái)、1.2m 高鋼管防護(hù)欄桿及密目式安全網(wǎng)組成。上游模板安裝布置見(jiàn)圖3、圖 4。

圖3 上游模板安裝布置側(cè)立面圖（單位：mm，下同）

圖4 上游模板安裝布置正立面圖

拱壩上游翻轉(zhuǎn)式工具模板在混凝土分層施工過(guò)程中交替上升，確保施工面始終保留2 層模板，通過(guò)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，有效保護(hù)混凝土外觀，確保螺栓錨固區(qū)混凝土強(qiáng)度滿足要求。

模板采用施工面預(yù)埋Ф14 鋼筋拉結(jié)及下層模板支撐，螺栓布置間距0.75m×0.75m。模板背面橫向圍檁采用兩根并排的Ф48 鋼管，橫圍檁間距0.75m，模板通過(guò)M16 螺桿與倉(cāng)內(nèi)預(yù)埋錨筋焊接、模板內(nèi)側(cè)螺桿安裝錐母卡緊模板，外側(cè)螺桿通過(guò)燕尾卡固定兩根橫向圍檁，采用2 個(gè)山形螺母擰緊。

上層混凝土澆筑完成且強(qiáng)度必須達(dá)到7.5MPa 以上時(shí)，由工人系掛安全帶先通過(guò)起吊鋼絲繩端部2 個(gè)卡環(huán)雙吊點(diǎn)固定待拆除模板，依次拆除模板背部螺母及圍檁等緊固件后，通過(guò)撬杠松動(dòng)待拆除模板后起吊至上層施工面。

3.2.2 壩體下游及橫縫模板施工工藝

拱壩下游模板采用0.75m×1.5m 鋼模板支模，為保證模板安裝施工，在底層模板上利用螺栓錨桿安裝外掛型鋼三角架施工平臺(tái)。三角架施工平臺(tái)主要由 L80×50×5 角鋼三角架、3.5×0.3m腳手板操作平臺(tái)、1.2m 高防護(hù)欄桿及密目式安全網(wǎng)組成。外掛三角架施工平臺(tái)安裝布置立面見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 外掛三角架施工平臺(tái)安裝布置側(cè)立面圖

圖6 外掛三角架施工平臺(tái)安裝布置正立面圖

拱壩下游壩面為扇形斜曲面，拱圈半徑隨斜壩體升高按1∶0.35 高寬比增加，在每列1.5×0.75m（寬×高）鋼模板之間采用3m 長(zhǎng)下小上大異形加塞模板找補(bǔ)矩形模板在弧形斜壩面的支模間隙，每節(jié)加塞模板上下端寬度隨安裝高度增加而增大，上下節(jié)順接安裝至壩頂，兩側(cè)與矩形模板采用螺栓連接固定，整體調(diào)節(jié)扇形斜曲面結(jié)構(gòu)外觀見(jiàn)圖7。

圖7 異形加塞模板

異形加塞模板由廠家加工定制，自壩體292.8m 高程安裝至壩頂334.8m 高程，底端寬度10cm，根據(jù)扇形弦長(zhǎng)與拱圈半徑成正比關(guān)系，圓心角一定時(shí)，1.5m 寬模板每安裝3m 高，頂部弧長(zhǎng)增加16～17mm。

拱壩下游鋼模板在混凝土分層施工過(guò)程中交替上升，確保施工面始終保留2 層模板。通過(guò)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，有效保護(hù)混凝土外觀，確保螺栓錨固區(qū)混凝土強(qiáng)度滿足要求。

模板安裝方法同上游模板。上層混凝土澆筑完成且強(qiáng)度必須達(dá)到7.5MPa以上時(shí)，由工人系掛安全帶依次拆除操作平臺(tái)護(hù)欄、腳手板、三腳架及下層模板，再將三腳架施工平臺(tái)安裝至上層模板背側(cè)。

拱壩橫縫采用1.0m×1.5m（寬×高）鍵槽鋼模板支模，灌區(qū)上下部端頭采用0.75m×1.5m 鋼模板支設(shè)。每層混凝土澆筑完成后拆除下層模板進(jìn)行上層模板支設(shè)。拱壩相鄰壩段施工高差較小，橫縫面模板在相鄰壩段搭設(shè)雙排腳手架平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。

3.3 模板操作工藝要求

模板施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→定位放線→模板安裝（布置圍檁、緊固對(duì)拉螺栓）→模板驗(yàn)收→混凝土澆筑→模板拆除、翻升及清理→上層模板安裝。主要施工技術(shù)要求如下：

模板安裝。模板安裝前，先進(jìn)行測(cè)量放樣并合理設(shè)置控制點(diǎn)，分層安裝模板時(shí)逐層校正下層偏差，以利于控制結(jié)構(gòu)整體尺寸。模板的鋼拉桿應(yīng)順直，拉桿與錨固頭焊接牢固，確保預(yù)埋鋼筋錨固強(qiáng)度滿足使用要求。模板與混凝土接觸面涂刷脫模劑，模板間接縫應(yīng)平整、密合，防止漏漿，保證結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量。

模板及支架上嚴(yán)禁堆放超過(guò)設(shè)計(jì)荷載的材料及設(shè)備?；炷翝仓r(shí)，應(yīng)控制澆筑順序、速度及施工荷載?；炷翝仓^(guò)程中，設(shè)置專人負(fù)責(zé)模板的檢查，發(fā)現(xiàn)變形、位移，應(yīng)及時(shí)采取措施。

模板拆除。拆模時(shí)根據(jù)錨固情況，分批拆除錨固連接件，防止大片模板墜落。拆下的模板和支架及時(shí)清理、維修，并分類堆存，覆蓋彩條布防雨、防銹。

螺栓孔處理。拱壩混凝土拆模完成后，通過(guò)懸掛吊籃或蜘蛛人對(duì)外露墻面螺栓孔進(jìn)行處理，取出混凝土螺栓孔內(nèi)錐母，采用1∶2 干硬性水泥砂漿對(duì)螺栓孔進(jìn)行封堵，砂漿表面抹平后采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3.4 質(zhì)量保證措施

對(duì)施工面預(yù)埋錨筋拉拔力及進(jìn)場(chǎng)M16 螺桿原材進(jìn)行檢測(cè)：確保鋼筋錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)拉力值時(shí)不受破壞；螺桿為Q235 鋼，檢測(cè)其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于235MPa，截面面積不小于167mm2。

每天進(jìn)行安全巡視檢查，檢查內(nèi)容包括：上游翻轉(zhuǎn)式工具模板、下游三角架施工平臺(tái)焊接構(gòu)件有無(wú)開(kāi)焊；模板螺栓及鋼筋焊接是否牢固；模板有無(wú)裂紋、變形；安全網(wǎng)有無(wú)破損，連接是否牢固；模板施工作業(yè)范圍內(nèi)是否設(shè)安全警戒線并懸掛警示牌等，并做好巡視記錄。

加強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)和溫度監(jiān)測(cè)。安排專人每日關(guān)注當(dāng)?shù)貧庀蟛块T發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)，做好寒潮、氣溫驟降及雨雪天氣預(yù)報(bào)。購(gòu)置自動(dòng)測(cè)溫儀器對(duì)外界氣溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每日對(duì)混凝土表面溫度記錄不少于3 次，記錄并整理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為模板拆除時(shí)間提供指導(dǎo)。

大風(fēng)、大雨過(guò)后對(duì)施工中的模板工程進(jìn)行檢查后方可施工，確保結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量及施工安全。

低溫季節(jié)模板拆除要求：適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，混凝土強(qiáng)度大于允許受凍臨界強(qiáng)度；不在夜間和氣溫驟降期間拆模。拆模時(shí)間滿足溫控防裂要求：混凝土表面與大氣溫差不大于20℃或2-3d 內(nèi)混凝土表面溫降不超過(guò)6℃。

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?，主汛期持續(xù)強(qiáng)降雨，不適宜進(jìn)行拱壩大體積混凝土澆筑，暫停模板工程施工。

4.結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)溪源水庫(kù)單曲重力拱壩通過(guò)在現(xiàn)有0.75m×1.5m 鋼模板基礎(chǔ)上采用角鋼加工、拼裝成2.25m×1.5m 高翻轉(zhuǎn)式工具模板保證了上游面模板支護(hù)，解決了高處支模無(wú)作業(yè)平臺(tái)問(wèn)題，在保證進(jìn)度同時(shí)，節(jié)省了工具模板采購(gòu)費(fèi)用；拱壩下游側(cè)采用在模板下部壩面安裝加工成型的三角架施工平臺(tái)，提供模板安拆工作面。通過(guò)科學(xué)、合理配置拱壩模板及施工平臺(tái)，解決了54.8m 高拱壩壩體模板施工，有效節(jié)約了模板采購(gòu)成本，工程進(jìn)度、質(zhì)量及施工安全均得到保障，為整個(gè)工程項(xiàng)目按期履約奠定良好基礎(chǔ)。