藏木水電站預(yù)應(yīng)力錨索錨塊混凝土澆筑鋼支撐技術(shù)應(yīng)用

金連軍

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

1 工程概況

藏木水電站左岸大壩3#-8#壩段為溢流壩段，其中4#-7#壩段只有中墩，3#壩段設(shè)有邊墩和中墩，8#壩段只有邊墩。閘墩預(yù)應(yīng)力錨索錨塊布置于各閘墩(壩)0+27.89～(壩)0+34.47，高程3297.01m～3302.97m之間，垂直方向高5.96m，設(shè)計(jì)要求錨塊混凝土整體澆筑，錨塊與閘墩之間無施工縫。閘墩預(yù)應(yīng)力錨索錨塊除3#壩段邊墩左側(cè)及8#壩段邊墩右側(cè)懸挑0.4m外，其余錨塊懸挑均為2.40m(其中內(nèi)側(cè)2m為一期混凝土，外側(cè)0.4m為錨頭封端二期混凝土)。

2 錨塊鋼支撐規(guī)劃

2.1 倉位設(shè)計(jì)

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范要求，本著方便施工、減小難度進(jìn)行分倉。

(1)將各閘墩(壩)0+024.89～(壩)0+028.63，高程3297.00m～3302.97m區(qū)域閘墩混凝土與錨塊分為一倉進(jìn)行整體澆筑。

(2)將各閘墩(壩)0+028.63～(壩)0+046.00，高程3297.00m～3298.64m，錨塊分割層二氈三油以下區(qū)域劃分為一倉，按1→2→3→4順序進(jìn)行澆筑，詳見圖1。

圖1 閘墩預(yù)應(yīng)力錨索錨塊倉位設(shè)計(jì)

2.2 設(shè)置原則

(1)閘墩預(yù)應(yīng)力錨索錨塊混凝土懸挑結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)埋件埋入已澆筑閘墩混凝土，支撐構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、承載力必須滿足承載力要求，埋設(shè)位置由受力計(jì)算后根據(jù)受力情況確定。

(2)支撐埋件應(yīng)盡量避開設(shè)計(jì)的鋼筋、錨索預(yù)埋管位置。

(3)支撐設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮受荷后所在位置混凝土齡期是否滿足荷載標(biāo)準(zhǔn)。

(4)支撐設(shè)置時(shí)應(yīng)連同底模一起設(shè)計(jì)計(jì)算。

2.3 設(shè)置規(guī)劃

單個(gè)中墩懸挑支撐系統(tǒng)布置于閘墩兩側(cè)，由4組埋件構(gòu)成(兩側(cè)對稱布置，四組構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式一樣)；單個(gè)邊墩懸挑支撐系統(tǒng)布置于閘墩一側(cè)由4組埋件(兩側(cè)對稱布置，兩側(cè)組件結(jié)構(gòu)形式不一樣)，詳見圖2。

注：(1)ab組埋件承載錨塊ab邊荷載；(2)ad組埋件承載錨塊ad邊荷載。

3 錨塊鋼支撐設(shè)計(jì)

3.1 底模

3.1.1 底模形式選擇

因混凝土施工荷載由底模承載后傳遞至支撐系統(tǒng)，普通模板顯然無法承載5.96m厚混凝土澆筑層，故選用槽鋼滿鋪于支撐之上作為底模使用。

3.1.2 底模計(jì)算

按單側(cè)懸挑部位計(jì)算：

(1)荷載計(jì)算

2.40m厚懸挑部分預(yù)應(yīng)力錨塊重力：

G=ρVg=1939.18kN

式中：ρ——混凝土容重，取2500kg/m3；V——錨塊單邊懸挑部分體積，79.15m3；g——重力加速度，取9.8m/s2。

ab邊混凝土重力荷載：

Rab/Sab=111.65kN/m2

式中：Sab——ab邊底模面積，7.27m×2.4m；Rab——ab邊混凝土重力，kN。

模板自重力1.0kN/m2；人員設(shè)備荷載2.5kN/m2；預(yù)埋件自重力1.0kN/m2；混凝土內(nèi)鋼筋荷載9.0kN/m2；混凝土振搗荷載2.5kN/m2；吊罐卸料沖擊荷載7.88kN/m2；為保證安全，該荷載系數(shù)按以上荷載之和的1.4倍考慮，則ab邊總荷載Qab=(111.65+1.0+2.5+1.0+9.0+2.5+7.88)×1.4=189.74kN/m2。

(2)底模型鋼[1]型號選擇

按施工需要底模型鋼選擇25#槽鋼，其性能見表1。

表1 錨塊底模25#型鋼性能參數(shù)

設(shè)置支撐間距為lab=800mm，按均布荷載考慮：qab=Qabh，h為槽鋼與混凝土接觸面寬度250mm。

按連續(xù)梁計(jì)算彎矩：Mab=qab×lab2/8。

按σ=M/Wy驗(yàn)算應(yīng)力，σ為構(gòu)件應(yīng)力，Wy為構(gòu)件抗彎截面模量，取30.7cm3。代入驗(yàn)算應(yīng)力σab=123.61N/mm2<[σ]，[σ]為許用應(yīng)力，值為235N/mm2。

按Tab=ql/(2A)進(jìn)行抗剪驗(yàn)算：Tab=5.47N/mm2<[σ]，T為剪力，A為構(gòu)件截面面積，取34.91cm2。

由計(jì)算結(jié)果可知：選用25#槽鋼作為底模滿足要求。

3.2 鋼支撐

3.2.1 支撐形式選擇

支撐形式選用鋼梁懸挑，為便于加工、采購，避免錯(cuò)用材料，支撐選型應(yīng)盡量減少型號種類，故按工程需要選取H型鋼，規(guī)格為HN300×150×6.5×9，其性能見表2。

表2 H型鋼性能參數(shù)

布設(shè)方式為左右岸方向布設(shè)，布設(shè)兩層HN300×150×6.5×9工字鋼，第一層預(yù)埋在3294.60m高程，垂直于閘墩布設(shè)，兩邊各懸挑3m，第二層埋設(shè)于二氈三油層以下留出25#槽鋼底模及適當(dāng)空間加固模板進(jìn)行埋設(shè)。

3.2.2 錨塊ab組支撐計(jì)算

(1)ab邊懸挑支撐水平桿計(jì)算

ab方向支撐間距800mm，ab邊左右岸懸挑有效長度lt=2400mm，桿間夾角θ按45°考慮，懸挑方向荷載qt=Qablab=151.8N/mm，則：Mmax=qtlt2/8=109.3×106N·mm；Tmax=qtlt/2=0.182×106N；斜撐桿應(yīng)力RB=qtltcos45°/2=0.257×106N。

(2)ab邊懸挑支撐斜撐桿計(jì)算

斜撐型鋼選用HN150×100×5.5×8，按下式校核：

σ=Rx/(φX)；λ=l0/imin

l0為桿件計(jì)算長度，3.47×103mm；imin=124mm；截面面積X=18.16cm2；帶入計(jì)算得λ=34.7，查a類表得φ=0.941；解應(yīng)力σ=150.39<[σ]

(3)水平桿撓度計(jì)算

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 準(zhǔn)備工作[2]

(1)混凝土澆筑前鋼支撐必須經(jīng)過認(rèn)真檢查和驗(yàn)收，特別注意檢查各連接部位是否連接牢固；

(2)校核模板尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行加固；

(3)做好技術(shù)交底和人員分工。

4.2 埋件

(1)開倉前應(yīng)對所有埋件進(jìn)行檢查、校核，確保埋件固定、位置正確；

(2)澆筑過程中加強(qiáng)現(xiàn)場指揮，防止混凝土吊罐碰撞模板或鋼筋引發(fā)埋件移位。

4.3 澆筑

(1)控制好鋼筋密集區(qū)的振搗，防止漏振或過振；

(2)控制好混凝土坍落度、入倉溫度及上升速度；

(3)護(hù)模工全程跟蹤檢查，防止發(fā)生脹模或爆模；

(4)及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

5 結(jié)語

藏木水電站溢流壩段閘墩預(yù)應(yīng)力錨索錨塊混凝土模板支撐采用預(yù)埋懸挑式鋼支撐，經(jīng)驗(yàn)證安全可靠，該技術(shù)的應(yīng)用避免了上下交叉作業(yè)干擾，節(jié)省了工期，提前實(shí)現(xiàn)了發(fā)電目標(biāo)，并贏得建設(shè)單位的高度贊同與肯定。