藏木水電站大跨度溢流面拉模設(shè)計(jì)與應(yīng)用

牟　毅，　楊 欽 鴻，　高　靜

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì)，重慶　401320；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都　611130)

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藏木水電站大跨度溢流面拉模設(shè)計(jì)與應(yīng)用

牟毅1，楊 欽 鴻1，高靜2

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第八支隊(duì)，重慶401320；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都611130)

藏木水電站左岸大壩3#～8#壩段為表孔溢流壩段，各壩段溢流面寬度各不相同，壩段寬度分別為9 m、12 m、15 m、20 m、23 m，溢流面過流曲面由指數(shù)曲線段、直線段和反圓弧段連接組成，分別設(shè)計(jì)了溢流面曲率可調(diào)節(jié)的3 m、6 m、8 m拉模模塊，其可以靈活自由拼合，以滿足不同跨度、不同曲率溢流面使用要求，達(dá)到了節(jié)約模板投資，縮短施工工期等要求。

藏木水電站；大跨度；溢流面；曲率可調(diào)節(jié)；拉模

1　工程概況

藏木水電站位于西藏自治區(qū)加查縣境內(nèi)，為雅魯藏布江干流上的第一座水電站，樞紐布置格局為重力壩+壩后式廠房，由左、右岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段、沖沙底孔壩段、壩后式地面廠房等組成。大壩共分19個(gè)壩段，其中1#、2#為左岸擋水壩段， 3#～8#壩段為溢流壩段，9#、16#為左右沖沙底孔壩段，10#～15#壩段為廠房擋水壩段，17#～19#壩段為右岸擋水壩段，大壩建基面高程為3 198 m，最大壩高116 m，壩頂總長度為387.5 m。以5#～8#壩段為例(圖1)，溢流面高程為3 236～3 291 m，(壩)0+005.80至(壩)0+039.13之間的曲線表面指數(shù)曲 線 參 數(shù) 為y=0.039 2×1.85，(壩)0+039.13至(壩)0+049.17之間為1∶0.7的直線斜面段，(壩)0+049.17至(壩)0+078.00之間為反弧面(圓弧半徑為35 m)，溢流面寬度分別為9 m、12 m、15 m、20 m、23 m。

該工程溢流壩段地處西藏高海拔、高寒地區(qū)，澆筑工期緊，任務(wù)重，單個(gè)壩段跨度大，跨徑各不相同，傳統(tǒng)的施工工藝無法滿足溢流面混凝土施工技術(shù)要求，而采用曲率可調(diào)節(jié)模塊化拉模施工能最大程度靈活拼裝，實(shí)現(xiàn)多跨度曲率可調(diào)節(jié)混凝土澆筑施工，滿足該工程工期進(jìn)度、質(zhì)量要求。

2　模板設(shè)計(jì)概念

2.1模板設(shè)計(jì)原則

藏木水電站大壩共設(shè)有6個(gè)表孔溢流壩，單個(gè)表孔溢流壩段由指數(shù)曲線段、直線段和反圓弧段組成。為了擬合相應(yīng)的曲率變化，模板設(shè)計(jì)寬度取值1.2 m，從而實(shí)現(xiàn)了曲線段及直線段通用一套模板，達(dá)到了縮短工期，確保工程質(zhì)量的目的。

圖1　大壩溢流面典型剖面圖

為便于壩段間周轉(zhuǎn)使用，采用模塊化設(shè)計(jì)能夠提高模板的通用性和周轉(zhuǎn)次數(shù)，從而降低施工難度和施工成本。模板選材應(yīng)符合規(guī)范要求，應(yīng)保證其結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度；具有足夠的密封性，以保證混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀和相互位置符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

模板在使用工況下傾斜度大，受到混凝土上浮力、側(cè)壓力較大，模板使用軌道進(jìn)行固定并設(shè)置桁架在模板背部以增強(qiáng)其剛度，確保了將大跨度模板擾度控制在規(guī)范要求的范圍以內(nèi)。桁架采用可調(diào)螺桿進(jìn)行曲率調(diào)節(jié)以擬合壩曲面，拉模采用手動(dòng)葫蘆提供牽引力上升。

2.2模板設(shè)計(jì)規(guī)劃

依據(jù)該工程特點(diǎn)，面板模塊設(shè)計(jì)為：1節(jié)8 m×1.2 m、2節(jié)6 m×1.2 m、2節(jié)3 m×1.2 m。以上模塊可根據(jù)溢流面寬度自由組合。

2.3模板工作原理

拉模依靠手動(dòng)葫蘆提供的牽引力在溢流面混凝土澆筑的同時(shí)緩慢滑動(dòng)爬升，混凝土側(cè)壓力及上浮力通過拉模面板背部的桁架傳遞到行走輪。行走輪以集中力的形式作用于軌道上，軌道將力分散至預(yù)埋錨桿中。

在混凝土澆筑過程中，拉模根據(jù)混凝土入倉強(qiáng)度緩慢爬升，在尾部的抹面平臺(tái)上，由人工進(jìn)行二次收漿抹平壓光，混凝土澆筑成型后，表面平整、光滑、密實(shí)，質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

3　模板的設(shè)計(jì)

3.1面板

面板厚度為114 mm(由4 mm厚鋼板和筋板組成，筋板厚度為6 mm、高110 mm)，面板寬度為1 200 mm，長度方向預(yù)設(shè)模塊長度分塊布置。為方便施工運(yùn)輸及吊裝，同時(shí)考慮底部溢流面、閘墩溢流面及寬尾墩溢流面處的滑模施工，將滑模設(shè)計(jì)成五節(jié) 組 合 結(jié) 構(gòu)(8 000 mm×1 200 mm、2節(jié)

6 000 mm×1 200 mm、2節(jié)3 000 mm×1 200 mm)，每節(jié)面板之間以及面板與桁架之間采用M16×45高強(qiáng)度螺栓連接。

3.2桁架

每節(jié)面板平面內(nèi)均布置有上、中、下三榀桁架，桁架間距190 mm，桁架高度為1 609 mm，平面主桁架上縱梁采用∠100×63×10 mm的單肢角鋼，下縱梁采用∠110×70×10 mm的單肢角鋼；縱向連接主要采用∠50×5 mm等邊角鋼和50×4 mm方管，橫向斜撐主要采用∠70×70×6 mm和10#槽鋼，桁架之間采用M16×55高強(qiáng)度螺栓連接。在每節(jié)面板上縱梁底部均焊接有2組鋼繩牽引掛鉤吊耳，吊耳采用σ=10 mm鋼板制作，相互間隔焊接在上縱梁上，滑模施工中由于溢流面寬度不同造成面板有多種組合，每種組合均采用不同吊耳掛鉤鋼繩調(diào)整牽引受力，可使滑模一直保持在正常狀態(tài)下滑升(圖2)。

3.3抹面作業(yè)平臺(tái)

圖2　拉模設(shè)計(jì)透視圖

滑模施工時(shí)，溢流面坡面收倉面同時(shí)需要進(jìn)行抹面收光處理。為方便抹面人員施工操作，在滑模的尾部設(shè)兩個(gè)抹面平臺(tái)。抹面平臺(tái)主要由支架和平臺(tái)兩部分組成，支架由8#槽鋼和∠45×4 mm等邊角鋼組成，工作平臺(tái)由∠50×5 mm和∠30×3 mm等邊角鋼以及鋼模網(wǎng)組成。抹面平臺(tái)采用鋼絲繩栓銷鉸接的方式固定在滑模下縱梁桁架上并隨滑模一起滑升，抹面平臺(tái)與桁架采用花籃螺栓連接，可根據(jù)坡面變化進(jìn)行調(diào)整。

3.4軌道及錨固系統(tǒng)

軌道采用焊接H型鋼(200×200)制作加工，每節(jié)長度為3 m，根據(jù)各溢流壩面線型變化情況彎曲加工而成。軌道的固定采用φ25鋼筋支撐架、M30預(yù)埋定位錐和M30上拉桿支撐固定，軌道節(jié)間采用螺栓連接固定。

3.5牽引系統(tǒng)

滑模的提升系統(tǒng)由2臺(tái)30 t手動(dòng)葫蘆、導(dǎo)向滑輪、牽引繩組成。由于滑?？缍却?、爬升速度緩慢，故采用手動(dòng)葫蘆以保證滑模爬升的連續(xù)性和受力的可調(diào)節(jié)性。

4　受力分析及內(nèi)力計(jì)算

4.1模板荷載分析及內(nèi)力計(jì)算

以該工程受力最大的5#溢流壩段為例，溢流面跨度為23 m，坡度由半徑35 m反圓弧曲面段變化至1∶0.7直線斜坡段、再變化至指數(shù)曲線段。拉模運(yùn)行至1∶0.7直線段時(shí)，拉模的上浮靠軌道上翼緣約束滾輪，從而抵消新澆筑混凝土的上托力和自重的分力，此時(shí)桁架承受的浮托力最大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，荷載桁架高度取值為1 609 mm。主桁架上縱梁采用∠100×63×10 mm的單肢角鋼，下縱梁采用∠110×70×10 mm的單肢角鋼；縱向連接主要采用∠50×5 mm等邊角鋼和50×4方管，橫向斜撐主要采用∠70×70×6 mm的角鋼和10#槽鋼。

通過計(jì)算可知，上下弦桿、豎桿、斜桿均能滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。

4.2牽引力計(jì)算

通過計(jì)算可知，選用兩臺(tái)30 t的手動(dòng)葫蘆能夠滿足牽引力要求。

5　現(xiàn)場(chǎng)安裝及應(yīng)用

5.1模板安裝

滑模安裝程序：測(cè)量放線→軌道基礎(chǔ)混凝土施工→軌道輔設(shè)→吊裝滑?！惭b牽引提升裝置→安裝配重及施工平臺(tái)→安裝抹面平臺(tái)→運(yùn)行。

(1)軌道安裝。溢流面混凝土采用有軌滑模，軌道選用焊接H型鋼(200×200)制作加工，軌道一側(cè)采用預(yù)埋定位錐及上拉桿進(jìn)行支撐固定，預(yù)埋定位錐采用φ25鋼筋支架進(jìn)行支撐，軌道采用φ25鋼筋斜撐進(jìn)行支撐，支撐鋼筋與溢流面臺(tái)階預(yù)埋錨筋進(jìn)行焊接固定。安裝前，首先進(jìn)行精確放樣，放樣后用鋼筋支架或斜撐支撐，支撐間距為60 cm，然后安裝定位錐、上拉桿及軌道，軌道為3 m一節(jié)，軌道側(cè)面采用鋼管或鋼筋限制其側(cè)向變形。定位錐及上拉桿中心線距壩段橫縫、閘墩邊墻(寬尾墩邊線)距離為62 mm，軌道安裝完成后進(jìn)行復(fù)測(cè)，采用可調(diào)螺桿進(jìn)行高程調(diào)節(jié)，以滿足溢流面結(jié)構(gòu)邊線精度要求。

軌道安裝完成后，其接頭必須布置在支撐架頂板上；在設(shè)計(jì)荷載作用下，支點(diǎn)間軌道的變形不應(yīng)大于2 mm，軌道標(biāo)高的允許偏差為-2 mm、軌距允許偏差為±3 mm、軌道中心線的允許偏差為3 mm。

(2)面板、桁架及抹面平臺(tái)。按設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣進(jìn)行模板安裝，多設(shè)控制點(diǎn)以利檢查校正。模板安裝過程中，經(jīng)常性地保持足夠的臨時(shí)固定設(shè)施，以防其傾覆。在3314平臺(tái)或下游消力池預(yù)設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝，將每節(jié)面板與桁架組裝完成，然后根據(jù)施工需要拼裝好組合模塊，最后在滑模后部安裝抹面平臺(tái)。抹面平臺(tái)采用鋼絲繩栓銷鉸接的方式固定在滑模下縱梁桁架上，隨滑模一起滑升，抹面平臺(tái)與桁架采用花籃螺栓連接，可根據(jù)坡面變化調(diào)整傾斜度。安裝完成后，采用纜機(jī)將其整體吊裝至軌道上。

滑模拼裝前，對(duì)滑模的面板進(jìn)行表面平整度檢查，對(duì)不合格的部位及時(shí)進(jìn)行處理；拼裝完成后，用3 m靠尺進(jìn)行模板整體檢驗(yàn)，其應(yīng)滿足±3 mm/ 3 m的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

(3)提升系統(tǒng)。滑模的提升系統(tǒng)由2臺(tái)30 t手動(dòng)葫蘆、導(dǎo)向滑輪、牽引繩組成。按照各壩段分段情況，在每段上游方向一定距離進(jìn)行布置。手動(dòng)葫蘆固定在預(yù)埋吊環(huán)上，采用φ25錨筋錨固。

圖3　拉模現(xiàn)場(chǎng)施工圖

5.2拉模的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

混凝土采用6 m3吊罐入倉，澆筑分層厚度為30 cm不間斷連續(xù)澆筑，下料時(shí)沿拉模兩側(cè)往中間均勻、連續(xù)下料，從而保證模板受力均衡。模板上間隔2.5 m布置一臺(tái)2.2 kW的附著式振搗器進(jìn)行振搗，在澆筑過程中，輔助人工采用插入式軟軸振搗棒進(jìn)行補(bǔ)充振搗，以確保混凝土澆筑振搗質(zhì)量。拉模根據(jù)混凝土入倉強(qiáng)度將上升速度控制在0.2～0.3 m/h，拉升時(shí)，安排專人監(jiān)控模板動(dòng)力平衡狀態(tài)，同時(shí)由人工在后部抹面平臺(tái)上及時(shí)提漿抹面，待初凝后噴灑養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)(拉模拼裝與澆筑過程見圖3。

6　結(jié)　語

藏木水電站左岸表孔溢流面二期混凝土施工采用了曲率可調(diào)節(jié)式拉模，曲率可調(diào)節(jié)式拉模適用性強(qiáng)，在其使用過程中采用拉桿調(diào)節(jié)桁架，既可應(yīng)用于直線段，也可應(yīng)用于曲線段。該模板的應(yīng)用，節(jié)約了施工成本，提高了施工工效，溢流面經(jīng)過人工二次抹面，溢流面表面平整、密實(shí)，可以較好地抵抗水流的沖刷。經(jīng)過工程實(shí)際應(yīng)用，曲率可調(diào)節(jié)模塊化拉模能滿足該工程需求。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV52;TV51;TV53+6

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1001-2184(2016)04-0033-03

牟毅(1980-)，男，四川宣漢人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水利水電工程建設(shè)技術(shù)工作;

楊欽鴻(1978-)，男，甘肅皋南人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水利水電工程建設(shè)技術(shù)工作；

高靜(1984-)，女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.