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(shè)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(shè)有限公司）

水庫溢流堰泄流消能一般設(shè)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(jié)構(gòu)具有不規(guī)則形狀，在施工混凝土方案中，尤其是模板設(shè)計、拆除模板等工序要注意。文章結(jié)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(shè)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(jīng)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(shè)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)供水的小（1）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(dǎo)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(shè)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(jīng)過多種方案對比分析確定采用外支撐式牛腿模板和內(nèi)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(shè)了兩臺塔式起重機，分布于右側(cè)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(nèi)拉式牛腿模板方案。

3 挑流鼻坎的模板設(shè)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(shè)計。該層支模采用埋設(shè)在▽232m高程間距1 m工字鋼，▽233～▽234 m高程以預(yù)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(cè)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(shè)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(cè)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(cè)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(shè)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(shè)縱、橫向拉桿，底部設(shè)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(shè)計強度后進行，一般不少于28 d，因本工程是懸臂結(jié)構(gòu)，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(shè)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(shè)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(yīng)經(jīng)施工技術(shù)人員同意。操作時應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(cè)模，在保證混凝土強度能保證構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)劃分作業(yè)區(qū)，周圍設(shè)繩綁圍欄或豎立警戒標志，地面應(yīng)設(shè)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(yīng)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(jié)語

挑流鼻坎作為水庫溢流堰常見工序，由于其結(jié)構(gòu)的特點，混凝土方案實施過程更應(yīng)注意模板的設(shè)計、拆除。從設(shè)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(yīng)用。

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1673-8853（2017）11-0048-02

2017-9-19

編輯：符蕾