承插型盤扣式滿堂支架在巴塘水電站導流洞進水塔及漸變段混凝土施工中的應用

張剛 周一生

浙江華東工程咨詢有限公司 浙江杭州 311122

1 項目簡介

巴塘水電站位于金沙江上游河段四川省和西藏自治區的界河上，右岸為西藏昌都地區芒康縣，左岸為四川甘孜藏族自治州巴塘縣，是金沙江上游河段十三級開發的第九級電站。巴塘水電站以發電為主，為二等大（2）型工程。正常蓄水位為2545m，總庫容1.41億m3，電站裝機750MW，多年平均發電量為33.75億kWh，裝機年利用小時4500h。

巴塘水電站導流洞斷面形式為城門洞型，為有壓洞，典型斷面尺寸為12m×14m（寬×高），洞身長794.98m。導流洞樁號導0+000.00～導0+025.00為進口漸變段，襯砌斷面為16.0m×14.00m（寬×高）漸變到12.00m×14.00m（寬×高）。進水塔EL.2501m～EL.2505.67m為胸墻高程，塔身典型斷面在EL.2508m～EL.2516m由18m漸變為18.0m×26.0m。流道寬度6m，喇叭口最大寬度10m。

為實現2020年年底導流目標[1]，漸變段頂拱混凝土施工采用承插盤扣式滿堂支架支撐，現場加工拼裝木模板的方法組織施工；同時，為方便漸變段及洞內施工，滿堂支架搭設門洞預留施工通道。

2 施工方案及方法

2.1 導流洞進水塔胸墻支撐體系

進水塔胸墻施工時，支洞已封堵，洞內灌漿及襯砌混凝土同步作業，出口不具備通行條件。為確保施工通道，導流洞進水塔左孔胸墻采用承插型盤扣式滿堂支架[2]；右孔采用門洞+盤扣式支架的組合支撐體系，門洞下方搭設2排滿堂盤扣式支架，支撐門洞橫向主梁，胸墻第1層澆筑完成達到設計強度后拆除門洞下滿堂支架。

滿堂承插型盤扣式支架，立桿間排距90cm×90cm布置，橫桿步距150cm。支架頂托頂部順水流方向設置15cm×15cm方木主梁，次梁采用10cm×10cm方木，間距30cm橫向布置。

門洞采用Φ325mm，壁厚6mm鋼立柱，門槽大樁號一側間距250cm布置4排鋼立柱，門槽小樁號一側間距200cm布置4排鋼立柱。鋼立柱設置I20A工字鋼剪刀撐，鋼立柱頂部設置縱向雙拼I20A分配梁。分配梁上部間距90cm設置橫向I20A主梁。主梁上部搭設承插型盤扣式滿堂支架，最大搭設高度17m。

2.2 導流洞進口漸變段支撐體系

頂拱采用盤扣式滿堂支架留門洞的形式進行支撐。支架縱向間距90cm；橫向間距90cm；起拱線以下步距150cm；起拱線以上步距不大于100cm，可根據現場情況調節，應保證每根立桿最頂一層設置有橫桿。門洞采用Φ325mm鋼管做立柱，鋼管壁厚6mm，單根鋼管長285cm，立柱縱向間距365cm，橫向凈間距520cm；立柱采用I20A工字鋼做橫梁并焊接牢固，橫梁上按滿堂架尺寸設置I20a工字鋼。

圖1 導流洞進水塔胸墻支撐體系正視圖

滿堂架布設典型橫斷面見下圖2：

圖2 滿堂支架典型斷面示意圖

2.3 盤扣式支架簡介

支架采用M60型承插型盤扣式，由立桿、橫桿、斜拉桿、可調底座、標準底座、豎向斜桿、U形可調頂托等系統產品組成。焊接在橫桿上的插頭與立桿上的圓盤，通過有斜度的契型銷將橫桿與立桿緊密連接，銷板采用銷釘固定限位。

2.3.1 立桿及橫桿

盤扣式鋼管支架采用高強低碳合金鋼（Q345B），立桿鋼管直徑φ60mm，壁厚3.2mm；橫桿鋼管直徑φ48mm，壁厚2.75mm。圓盤及插銷為Q345B鋼板沖壓成，每個節點有8個方向的連接，用于水平桿、斜桿的連接，整體結構穩定。

2.3.2 斜桿

斜桿采用φ48mm，壁厚2.5mm普通鋼管，材質為Q345B。

2.3.3 可調底座及頂托

為便于高度調節，每根立桿底部和頂部分別設置可調底座和U型可調頂托，采用普通碳素鋼（Q235A）制造。絲桿外套采用φ48mm×3.5mm無縫鋼管，絲桿總長650mm，可調范圍0～400mm。

2.4 支架搭設

2.4.1 基礎處理

導流洞進水塔胸墻、進口漸變段基礎均為已澆筑混凝土面。支架搭設前，清理混凝土面雜物，保證基礎面整潔，支架立桿底托放置在混凝土面。

為保證支撐體系底部立于平整基礎，在漸變段底拱混凝土澆筑完畢后，澆筑一層50cm厚無砂混凝土，進口門洞鋼立柱及大部分盤口架立桿放置在無砂混凝土面。

2.4.2 立桿定位

在混凝土面上按照支架施工圖放出排架的位置線及縱橫方向控制軸線，確定排架立桿位置排放底托后，用水準儀測定排架底托高程，根據圖紙設計高程，調整排架立桿高度，搭設排架。當立桿間距不能為標準間距時，利用同直徑的鋼管連接。拼裝時應隨時檢查橫桿水平度和立桿垂直度，還應該隨時注意水平框的直角度，不至于支架偏扭，立桿垂直度偏差小于0.5%。為了便于控制標高，立桿布置以設計中心線為準，左右對稱布置，放樣時以縱橫線為控制線，確定立桿縱橫向位置。

2.4.3 立桿、橫桿及斜桿搭設

①根據立桿及橫桿的設計組合，從底部向頂部依次安裝立桿、橫桿。安裝時應保證立桿處于平整、牢固，底部無懸空現象，先全部裝完一個作業面的底部立桿及部分橫桿，再逐層往上安裝，同時安裝所有橫桿。②可調底座絲扣外露長度不應大于30cm，底層掃地桿離地高度不應大于35cm。可調頂托懸臂長度小于650cm，外露絲扣小于400mm。③水平桿口接頭與連接盤的插銷應用鐵錘擊緊至規定插入深度的刻度線。④斜桿隨立桿、縱橫向水平桿同步搭設，保證支架的穩定性。⑤水平剪刀撐搭設時，先將一根斜桿扣在立桿上，另一根斜桿在橫桿的伸出部分，避免兩根斜桿相交時把鋼管別彎，斜桿兩端扣件與立桿節點（即立桿與橫桿的交接處）的距離不應大于200mm，最下面的斜向桿與立桿的連接點離地面距離不應大于500mm，以保證支架的穩定性，所有固定點距主節點距離不大于15㎝。最下部的斜桿與立桿的連接點距地面的高度控制在30㎝內。⑥為防止立柱底座與工字鋼產生滑動，頂層工字鋼加焊16圓鋼將底托牢牢卡住，并將各層工字鋼之間點焊進行固定。

2.4.4 托頂安裝

當滿堂支架搭設到頂層時，測量放樣出箱梁底板高程。拉線定位出頂托頂高程，中間立桿通過頂托調整高度，可調頂托絲桿外露長度不應大于25cm，可調托做插入立桿的長度不得小于15cm，螺桿外徑與立柱鋼管內徑的間隙不得大于3mm，安裝時應保證上下同心，若頂托外露尺寸過大，可增設加長標準節0.3m或在頂托上方增加一層10cm×10cm的方木。為便于在支架上高空作業，可在地面大致調好頂托伸出量，再運至支架頂安裝。

2.5 鋼立柱安裝

每節鋼管樁吊裝前，先安裝一節連接件，鋼管柱吊點設置在連接件的法蘭鋼板上，鋼管柱下方應墊好枕木，防止鋼管吊裝過程中鋼管橫向拉動造成鋼管損壞。

①底層鋼立柱安裝：采用先吊裝就位，相鄰兩排鋼立柱采用C25鋼筋間距1m焊接固定牢固。②鋼管柱吊裝：第二節鋼管起吊后將法蘭鋼板螺栓孔準確定位至底層鋼管法蘭盤，緩慢放下鋼管構件，使連接螺栓完全落入法蘭鋼板的螺栓孔后，擰緊螺栓群。

3 導流洞漸變段盤扣式滿堂支架主要計算[3]

盤扣立桿在導流洞進口漸變段及進水塔胸墻的布局為：順洞軸線間距為0.9m，垂直軸線方向間距為0.9m，步距為1.5m。按《JGJ231-2010建筑盤扣架施工支架安全技術規程》計算如下：

3.1 荷載分析

頂拱混凝土采用分層澆筑，第一層澆筑厚度1.0m，自重考慮最不利因素時的混凝土厚度為1.0m。根據現場荷載分布情況，分為永久荷載和可變荷載兩大部分，具體荷載相關參數見表1。

表1 設計荷載集合及荷載組合取值

3.2 立桿穩定性驗算

立桿穩定性驗算結果詳見表2。

表2 立桿穩定性受力驗算結果

3.3 地基基礎計算

立桿穩定性驗算結果詳見表3。

表3 地基基礎承載力驗算結果

綜上，盤扣式滿堂支架結構設計滿足要求[4][5]。

4 結語

本工程導流洞漸變段體型有異于地下洞室標準段，在漸變段兩側邊墻及分流墩采取常規施工措施完成后，施工的重、難點主要體現在漸變段頂拱混凝土施工，經過上述綜合驗算和實際操作，架體的整體穩定性及基礎承載力完全滿足要求，在充分利用支架搭設便捷、快速、受力均勻的優勢下，短時間內圓滿、安全的完成了相應施工任務，提高了工作效率，而此次盤扣式支架在導流洞進水塔及漸變段施工中的應用，在以后的類似工程中，從設計到施工過程中均有經驗可循。