楊房溝水電站新型大模板無腿支撐結構施工技術

范維

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

隨著我國水資源的快速開發利用，為國家發展提供清潔能源的水電站開始向西部復雜山區轉移建設，越來越多的攔水大壩選擇混凝土壩這一壩型。因采用大鋼模施工，混凝土面的外觀效果較好[1]，且施工速度快，具有清水效果，成本低，可重復利用，安裝方便等優點[2]，故混凝土壩的分倉澆筑施工中會選擇安裝大量的大模板。經龍華口水電站工程實際應用表明，懸臂大鋼模能有效提高大壩建設效率，獲得較好的經濟效益[3]。在瀑布溝邊墻混凝土施工中，采用懸臂大鋼模，最終也取得了整個施工期內錯臺、蜂窩麻面、氣泡、掛簾等混凝土缺陷無一次出現的優異戰果[4]。而張強等[5]認為支撐結構是懸臂大鋼模的核心和關鍵部件，模板支撐結構對模板的搭設穩定以及質量有著重要意義。

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內的雅礱江中游河段上，工程規模為大(1)型，其壩型為混凝土雙曲拱壩，壩高155m。拱壩施工時共分成17個壩段進行套倉澆筑，因施工時段較短，結構倉較為復雜，對混凝土澆筑過程中的模板安拆要求較高，選擇合適的模板能提高混凝土澆筑效率，以便按期完成合同施工要求。

2 施工特點及難點

(1)壩段分段較多，模板安拆頻繁，耗時較長。

(2)壩外為臨空面，模板安拆風險較高。

(3)結構倉鋼筋安裝時間較長，壓縮了其他工藝的施工時長。

(4)利用傳統的大模板有腿支撐結構，需使用大量的桁架、斜撐以及承重三角架等部件，結構復雜，施工較為繁瑣，支撐結構占用空間大，需投入的資源較多，且安裝時安全隱患突出。

(5)利用現有的大模板無腿支撐結構，采用鋼筋內拉內撐的方式固定模板[6]，會占用倉內施工空間。邢軍等[7]發現，如模板底部直接采用高強度螺栓固定，模板角度難以調整，模板安裝及拆卸難度大。而模板底部直接采用焊接插筋作為支座固定，雖然模板角度調整方便，模板安裝較為簡單，但是存在插筋不能重復使用、鋼筋消耗量大、拆模時切斷插筋會對混凝土面產生污染以及插筋端頭善后處理繁瑣等弊端，并不適宜推廣使用。

3 設計意圖

根據拱壩的壩型及合同施工要求，以及現場的施工特點及難點情況，現有的大模板有腿和無腿支撐結構難以滿足楊房溝水電站施工建設要求，急需設計一種新型的大模板無腿支撐結構為楊房溝水電站建設服務，設計時需以“安全、有效、經濟、高效”的總體原則進行考慮。

(1)大模板安拆時為臨邊工作，易發生高處墜落事故，在設計時需設置大模板安裝平臺和防護欄桿，以便保證大模板安裝人員的安全。

(2)設計采用B7螺栓作為結構核心受力構件，結構承載力需滿足要求，能有效承載施工荷載和混凝土的側壓力，以保證混凝土澆筑時不會發生爆模的情況。

(3)錨固系統主要由定位錐、螺栓、錨筋和塑料杯套組成，支撐系統主要由模板豎背撐、連接座和支撐基座組成，上述部位皆能重復利用。比傳統的有腿及無腿支撐結構，節約了大量的施工資源。

(4)設計的無腿支撐結構的錨固及支撐系統安拆時應避免有焊接等耗費工時的結構，以便于安裝為原則進行設計。

4 新型大模板無腿支撐結構設計

4.1 新型大模板無腿支撐結構介紹

本新型大模板無腿支撐結構，包括錨固系統和支撐系統，其中錨固系統主要由定位錐、螺栓、錨筋和塑料杯套組成，支撐系統主要由模板豎背撐、連接座和支撐基座組成；定位錐套上塑料杯套與錨筋固定連接后預埋入先澆混凝土，螺栓與定位錐配套使用；模板豎背撐直接坐落在連接座上，與連接座固定連接，連接座固定連接在支撐基座上，支撐基座與螺栓固定連接。

模板豎背撐由兩根槽鋼和數塊鋼板組焊而成，兩根槽鋼槽口向外背靠背平行設置，兩根槽鋼之間焊接有鋼板，兩根槽鋼的下部相對應的位置各設置有預留孔。

連接座包括有楔形鋼板、兩塊第一鋼板、兩塊連接座鋼板和鋼筋。兩塊連接座鋼板平行設置，兩塊第一鋼板平行設置，兩塊連接座鋼板和兩塊第一鋼板垂直固定連接。其中一塊第一鋼板固定設置于兩塊連接座鋼板的一邊的邊緣，該第一鋼板下面的兩塊連接座鋼板對應位置設置有缺口，第一鋼板的長度大于兩塊連接座鋼板間的寬度；鋼筋垂直固定在兩塊連接座鋼板之間；兩塊連接座鋼板對應位置上各設置有連接座預留方孔、連接座預留橢圓孔和數個連接座預留孔。

支撐基座包括插件、第二鋼板、第三鋼板、第四鋼板和兩根槽鋼。支撐基座由兩根槽鋼和第二鋼板、第三鋼板、第四鋼板組焊而成，兩根槽鋼槽口向外背靠背平行設置，兩根槽鋼相對應的位置各設置有數個第一支撐基座預留孔和第二支撐基座預留孔，第一支撐基座預留孔和連接座上的連接座預留孔直徑相一致。

(1)插件為L型。第四鋼板上設置有U型卡槽，支撐基座通過第四鋼板上的U型卡槽與螺栓連接。

(2)連接座與支撐基座連接，通過連接座預留孔與第一支撐基座預留孔插入第二插銷固定，并在第二插銷上插入插銷防脫扣件。

(3)模板豎背撐與連接座連接，通過將模板豎背撐的預留孔和連接座上的連接座預留橢圓孔插入第一插銷將模板豎背撐與連接座和連接模件連接，并在第一插銷上插入插銷防脫扣件，將楔形鋼板插入連接座預留方孔中。

(4)螺栓為M42高強螺栓(或根據混凝土升層高度取合適大小的高強螺栓)。

(5)錨筋為蛇形，長度為75cm左右(或根據升層高度進行調節)。

4.2 新型大模板無腿支撐結構

4.2.1 新型大模板無腿支撐結構示意圖

圖1 支撐結構示意

圖2 支撐基座主視

圖3 支撐基座左視

圖4連接座主視

圖5 連接座左視

4.2.2 新型大模板無腿支撐結構說明

圖1-圖6為本實用新型大模板無腿支撐結構，該支撐結構包括錨固系統和支撐系統。其中錨固系統主要由定位錐5、螺栓4、錨筋6和塑料杯套組成，錨固系統是模板支撐結構的主要受力結構；支撐系統主要由模板豎背撐1、連接座2和支撐基座3組成。螺栓4為M42高強螺栓；錨筋6為蛇形，長度為75cm左右；定位錐5套上塑料杯套與錨筋6固定連接后預埋入先澆混凝土，螺栓4與定位錐5配套使用；模板豎背撐1直接坐落在連接座2上，并與連接座2固定連接，連接座2固定連接在支撐基座3上，支撐基座3與螺栓4固定連接。

圖6 支撐結構右視

模板豎背撐1由兩根槽鋼和數塊鋼板組焊而成，兩根槽鋼槽口向外背靠背平行設置，兩根槽鋼之間焊接有鋼板，兩根槽鋼的下部相對應的位置各設置有一個預留孔。

連接座2包括有楔形鋼板7、兩塊第一鋼板12、兩塊連接座鋼板和鋼筋20；兩塊連接座鋼板平行設置，兩塊第一鋼板12平行設置，兩塊連接座鋼板和兩塊第一鋼板12垂直固定連接，其中一塊第一鋼板12固定設置于兩塊連接座鋼板的一邊的邊緣，該第一鋼板12下面的兩塊連接座鋼板對應位置設置有缺口，第一鋼板12的長度大于兩塊連接座鋼板間的寬度；鋼筋20垂直固定在兩塊連接座鋼板之間；兩塊連接座鋼板對應位置上各設置有一個連接座預留方孔9、一個連接座預留橢圓孔10和數個連接座預留孔13(優選為4個連接座預留孔13)。第一鋼板12主要作用為傳遞力與放置模板豎背撐1；鋼筋20作用使連接座2兩側鋼板連接為整體以及模板安裝后放置連接模件8。

支撐基座3包括插件15、第二鋼板16、第三鋼板17、第四鋼板19和兩根槽鋼，支撐基座3由兩根槽鋼和第二鋼板16、第三鋼板17、第四鋼板19組焊而成，兩根槽鋼槽口向外背靠背平行設置，兩根槽鋼相對應的位置各設置有數個第一支撐基座預留孔14和一個第二支撐基座預留孔18，優選為8個第一支撐基座預留孔14，第一支撐基座預留孔14和連接座2上的連接座預留孔13直徑相一致。第二鋼板16用以加強支撐基座3的整體性，第三鋼板17用以加強支撐基座3，第四鋼板19上設置有U型卡槽，支撐基座3通過第四鋼板19上的U型卡槽卡住螺栓4而與螺栓4連接，插件15為L型，插件15插入第二支撐基座預留孔18中，以鎖定螺栓4，使連接更牢固。

連接座2與支撐基座3固定連接，選擇合適的連接座預留孔13與第一支撐基座預留孔14插入第二插銷22進行二者的固定，并在第二插銷22上插入插銷防脫扣件11進行固定。連接座2通過第一鋼板12以及第二插銷22將力傳遞給支撐基座3。

模板豎背撐1與連接座2連接，通過將模板豎背撐1的預留孔和連接座2上的連接座預留橢圓孔10插入第一插銷21將模板豎背撐1與連接座2和連接模件8連接，并在第一插銷21上插入插銷防脫扣件11進行固定，將楔形鋼板7插入連接座預留方孔9中。該無腿支撐結構依靠第一插銷21以及楔形鋼板7固定模板豎背撐1；依靠第一鋼板12以及第一插銷21承受模板豎背撐1的力；通過在連接座橢圓預留孔10內插入第一插銷21限制模板豎背撐1的豎向位移，通過在連接座預留方孔9內插入楔形鋼板7限制模板豎背撐1的水平位移。

通過控制連接座2的第一插銷21插入連接座預留橢圓孔10的位置以及楔形鋼板7的插入連接座預留方孔9的長度控制模板豎背撐1的傾斜角度從而控制模板的傾斜角度。連接座2以及支撐基座3刷漆進行保護，防止組件銹蝕污染。模板拆卸時，通過連接模件8施力，使模板與混凝土面脫離。

4.2.3 新型大模板無腿支撐結構施工方式

結合具體實施方式對本實用新型做進一步說明，具體實施方式是對本實用新型原理的進一步說明，不以任何方式限制本實用新型，與本實用新型相同或類似技術均沒有超出本實用新型保護的范圍。

使用本實用新型具體操作如下：

(1)定位錐5套上塑料杯套與錨筋6連接預埋入先澆混凝土，螺栓4與定位錐5配套使用。

(2)定位錐5與螺栓4檢查驗收完畢后，將支撐基座3通過第四鋼板19上的U型卡槽與螺栓4連接，并旋緊螺栓4。

(3)連接座2與支撐基座3連接，并選擇合適的連接座預留孔13與第一支撐基座預留孔14插入第二插銷22固定，并在第二插銷22上插入插銷防脫扣件11進行固定。

(4)模板及模板豎背撐1在汽車吊吊裝下與連接座2連接，通過插入第一插銷21將模板豎背撐1與連接座2和連接模件8連接，并在第一插銷21上插入插銷防脫扣件11進行固定，將楔形鋼板7插入連接座預留方孔9中，并調整其插入長度調整模板及模板豎背撐1的傾斜角度，支撐系統安裝完畢后，施工模板內拉內撐鋼筋，確定模板穩定后，方可撤去汽車吊。

(5)進行混凝土澆筑，在混凝土施工完畢并達到齡期要求后，在汽車吊的輔助下，拉出上述楔形鋼板7后，通過連接模件8施力拉動模板豎背撐1，確定模板脫離混凝土面后，撤去第一插銷21，通過汽車吊吊運模板，然后依次撤去第二插銷22、連接座2、支撐基座3，拔出預埋定位錐5以及螺栓4，模板拆除后對定位錐5孔洞進行抹面填補。

(6)上述連接座2、支撐基座3、螺栓4、定位錐5在模板拆除后進行保養，并確定無質量問題無損壞后便可重復使用，進入下一模板安裝拆卸循環。

圖7 模板安裝效果

5 結語

與傳統的大模板支撐結構相比，本新型大模板無腿支撐結構具有以下特點：

(1)本實用新型通過支撐基座3與螺栓4的連接、支撐基座3與連接座2的連接，解決了直接使用螺栓固定模板角度調整難度大的問題，模板安裝難度小；通過螺栓4作為主要受力部分，解決了使用插筋固定模板拆卸對于混凝土面的污染以及插筋處理繁瑣的問題。

(2)本實用新型基本組件均可重復利用，減少了材料投入；僅需幾個步驟即可完成，采用的工具少，且施工工具易于獲取，不僅節約了設備成本，還提高了施工效率。

(3)本實用新型結構簡單可靠、易于安裝與拆卸、占用空間小，在保證支撐結構可靠性的前提下，施工快速便捷，施工效率高，適用于高差不大(無法安裝支腿部位)的相鄰壩段橫縫或上下游壩面處。

本新型大模板無腿支撐結構在楊房溝水電站建設中的應用，有效地縮短了大壩混凝土的澆筑時間，滿足了項目建設的進度要求，且混凝土施工成本和質量控制符合建設工程承包合同約定，獲得了較好的投資效益，可為其他項目的模板工程施工提供有效參考。