內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工技術在水電站建設中的應用分析

巨敬良 郭建福

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

0 引言

連續、均衡上升是混凝土雙曲拱壩施工中必須遵循的基本要求，而作為導流、泄洪功能的孔口壩段是制約大壩連續、均衡上升的主要施工難點。孔口壩段具有結構復雜、鋼筋量大、埋件眾多、各專業穿插作業、施工空間狹小等特點；其中懸空承重結構和倒懸結構施工最為耗時，此類結構如果采用傳統的鋼排架或鋼桁架支撐體系現澆施工，安全風險大、施工工序繁瑣、耗時長、施工進度難以保證、支撐體系后期拆除困難、安全風險更高。如何更能適應工程建設需要，降低施工安全風險，保障施工質量，加快施工進度成為施工技術研究的重要方向。基于此，以白鶴灘水電站工程為例，對水電站內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工技術進行實踐，本文對此進行總結，以供相關技術人員參考。

1 工程概況與施工難點

1.1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，工程為Ⅰ等大（1）型工程。樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物和引水發電系統等主要建筑物組成，攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程834.00m，最大壩高289m，電站裝機容量16000MW。壩身布置有6個導流底孔，7個深孔和6個表孔，壩身采用“縱向分層起躍，橫向充分擴散，空中碰撞，水墊塘消能”的布置型式。

1.2 施工難點

白鶴灘水電站導流底孔、泄洪深孔、溢流表孔上下游均設有牛腿，壩后設置有5層永久棧橋，以上均為倒懸結構；同時導流底孔上游、泄洪深孔下游、溢流表孔下游均有懸空結構。類似此結構傳統的施工方法主要采用組合鋼模板+木模作為結構成型模具，支撐體系采用拉模筋、搭設承重排架結構或“定位錐+三腳架+桁架”，此種方案施工成本高，施工耗時長，安全風險高，且質量難以保證，同時后期模板、排架拆除尤為困難，制約了孔口壩段施工進度，進而制約大壩整體均勻、快速上升，影響壩體接縫灌漿進度，給工程按期蓄水帶來極大壓力。

2 內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工流程

內拉式鋼桁架預制混凝土模板可提前在廠外制作，節省了排架搭設、模板安裝現場施工時間。減少了現場施工工序，加快了施工進度，為后續工序施工創造了有利的基礎條件，同時前置了保溫等工序，極大的降低了安全風險，節約了施工成本。

2.1 結構計算

進行結構計算時，荷載標準值、荷載分項系數需要考量各類負面影響，按最不利工況進行計算，針對新增層面需要考慮其受力滯后的情況以及新舊層面一同承重的狀況。

2.2 施工準備

檢查設備、材料是否準備到位；進場設備、材料必須具有出場合格證、質量保證書及操作說明書等；加工前平整場地，做好地表截、排水措施，施工現場做好“三通一平”；預制構件的結構圖紙得到監理工程師批復后，并對現場技術及操作人員進行了詳細的交底。

根據設計及規范要求，配置的混凝土拌合物應滿足和易性、凝結速度等施工要求，混凝土試件應符合強度、耐久性等質量要求。配合比按監理單位批準的預制混凝土構件配合比，同時提前進行試塊取樣和試驗，確保混凝土滿足設計要求。

2.3 模板安裝與鋼筋制安

2.3.1 模板安裝

在混凝土預制構件加工之前，根據設計的混凝土構件結構尺寸安裝模板，模板必須具有足夠的強度和剛度，立模時設有足夠的支撐，以保證混凝土振搗時不松動或者發生變形；模板內側面、頂面和底面應保證光滑，平順；模板側板與底座、端板與底座、側板與端板之間的接合面均裝有橡膠密封條，保證沒有漏漿現象，拼接嚴密無縫隙，角隅平整無缺損；根據放樣位置，準確安裝模板，支撐應牢固，底模與側模表面應密貼，以防漏漿，接頭嚴密無隙，不能有離縫、錯縫，頂面齊平不能有高錯低落。

桁架與面板澆筑時定位尺寸誤差允許范圍為±5mm，預埋件頂部鋼板平整度誤差允許范圍為±5mm，預埋鋼板中心線至閘墩邊線尺寸誤差以及預埋錨固板中心線間距誤差控制在±5mm以內。采用I25b普通工字鋼作為型鋼桁架與鋼筋混凝土面板的連接桿件。型鋼桁架主要采用I25b普通工字鋼作為聯系主梁，采用雙肢12.6槽鋼作為連系桿件，桁架加工精度控制在±5mm以內，桁架制作完成后運輸至相應場地進行預制件的制作，預制面板制作過程中精度控制在±5mm。

2.3.2 鋼筋制安

鋼筋、角鋼、工字鋼、槽鋼等鋼材進場后，檢查其牌號、等級、規格、生產廠家是否與合同及施工方案相符，產品外觀是否受損，并檢查出廠質量合格證書和質量檢驗報告單。無合格證書和質量檢驗報告單的鋼材不予驗收。鋼材進場驗收后，按種類、型號、規格、等級及生產廠家分別堆存，不得混雜，并設立標志牌，鋼筋堆存在倉庫（棚）內，防止淋雨銹蝕和其它污染，影響鋼材質量。

鋼筋及埋件的安裝順序：測量放點→制作架立筋→鋼筋及埋件（角鋼、工字鋼等）綁扎焊接→依據圖紙檢查鋼筋及埋件根數、間距、型號→驗收。鋼筋及埋件安裝前，經測量放點并采用油漆做好標記，以控制構件收倉高程、鋼筋和預埋件安裝位置（型鋼之間連接嚴格按照圖紙要求進行切割，并且滿焊，滿足結構要求）；根據間距要求在架立筋上劃好線，將加工好的鋼筋及埋件按所劃線位進行人工綁扎或焊接；應根據施工條件進行試焊，合格后方可進行正式施焊。鋼筋焊接的接頭形式、焊接方法、焊接材料的性能、適應范圍應符合《鋼筋焊接及驗收規程》的規定。鋼筋及埋件綁扎完后對鋼筋及埋件規格、數量、排距、尺寸、標高、綁扎方式、安裝位置、保護層厚度進行檢查，確保符合設計要求[1]。

2.4 面板混凝土澆筑與養護

每塊預制件的混凝土必須一次性澆筑完成，不得間斷，且下料應均勻、連續，避免因集中下料而導致混凝土阻塞。入倉混凝土先用振搗棒平倉，再振搗。預制構件混凝土振搗主要采用內部插入式Ф50軟軸棒振搗，振搗時間適中，避免過振、漏振或欠振，保證混凝土密實性，成型后混凝土做到內實外光；混凝土澆筑完后及時采取灑水養護，預制構件混凝土初凝后開始進行旋噴養護，并在預制構件表面覆蓋土工布輔助進行保溫保濕養護，場內養護7d；混凝土在最終驗收之前，除按規定進行養護外，同時加以維護及保護，以防損壞。混凝土預制構件堆放場地做到平整堅實，場地堆放周邊設計不得引起混凝土構件的損壞；預制構件經檢查合格后，在預制件上噴涂構件的編號，標明構件型號、制作日期、安裝時間，經出廠驗收合格后，運輸到現場安裝。

2.5 內支撐桁架加工

由于預制混凝土模板尺寸較大，現場調整難度大，為更好保證其安裝精度并降低現場安裝定位難度，將預制混凝土模板面板內側采用桁架支撐結構進行加固，現場預制模板安裝時僅進行微調。

預制混凝土面板澆筑、養護完成后，在預制混凝土模板養護區內進行預制模板支撐桁架焊接安裝。預制模板單榀桁架制作過程中做好施工期桁架的定型，桁架制作好后與面板上工字鋼拼裝焊接，加工過程必須嚴格按設計圖紙和有關規范要求制作。

2.6 預制構件運輸及安裝

2.6.1 預制構件驗收

養護過程中需在下部墊方木安放混凝土預制構件。混凝土預制模板按規范養護到期后，填寫混凝土預制模板單元工程評定表，提交混凝土試驗強度等資料，然后與已加工完成的鋼桁架進行拼裝，同時對預制模板進行驗收。并按現場施工進度計劃進行混凝土預制模板出廠質量檢驗，辦理出廠證出廠。

2.6.2 預制構件轉運及入倉

運輸過程中需做好預制件的保護，防止邊角損傷或結構破壞。運輸車廂內底部采用方木墊平，預制構件裝車后采用鋼絲繩進行固定，周邊采用柔性材料進行保護，防止預制構件破損，預制構件在轉運過程中，避免二次轉運。預制件在運輸中應根據路面情況調整行車速度，嚴禁急剎車，以防在運輸中途傾倒。混凝土預制構件的墊點和吊裝時的吊點，要按相關圖紙要求進行，并要求與混凝土預制構件設計的受力特點一致，預制構件之間的墊木要在同一條垂直線上，且厚度相等。預制件吊裝及運輸過程中務必注意對混凝土面板的保護，嚴禁磕碰、沖擊混凝土邊角部位。

預制件臨時存放時應將外露面向下放置，并且保證每塊預制件平放于兩塊枕木上。利用纜機將預制底模吊裝至施工現場，利用25T汽車吊吊裝。吊件下降過程中，嚴禁非吊裝操作人員進入吊裝區域，下降至一定高度后，操作人員牽引預先固定在預制件桁架兩側的牽引繩對預制件進行牽引定位。預制混凝土模板利用牽引繩引至預埋錨固件附近進行初步就位。預制混凝土模板初步就位后，利用10T手動葫蘆按照測量要求再對預制混凝土模板安裝位置進行細部微調，確保預制混凝土模板安裝精度達到設計要求。精確到位后，再將節點板和支座板焊接固定，保證焊接質量。

2.6.3 錨固件安裝

為保證預制構件與壩體混凝土能夠有效連接，需在壩體現澆混凝土中預埋錨固件。錨固件須在預制混凝土構件安裝前預埋在壩體混凝土結構內，用于預制混凝土構件的安裝與固定。預制混凝土模板安裝前需提前在大壩前一倉混凝土內相應位置預埋“鐵板凳”（鋼筋+鋼板）等錨固件。特殊部位在錨固件預埋安裝前須提前預埋樣架，用于錨固件的找平和精度確定。預制混凝土模板與預埋在大壩倉面混凝土內的預埋錨固件通過支座板（鋼板）焊接連接。錨固件的安裝精度與質量對預制件的安裝精度影響較大，因此在錨固件預埋安裝時必須嚴格按照設計圖紙要求，先進行測量定位，再精確安裝。預埋角鋼及錨筋板的安裝高程偏差按照±5mm控制，預埋件的平面度按照±2mm控制，確保預制模板的安裝質量。

3 內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工效果

內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工技術在白鶴灘水電站1#～3#導流底孔、1#～4#泄洪深孔、1#～4#溢流表孔應用，預制完成后的模板示意圖見圖1。預制構件與結構物設計邊線偏差≤5mm，預制構件外形尺寸允許偏差控制在設計范圍內（長度±5mm，高度±2mm，寬度±5mm），預制構件相鄰兩塊安裝偏差外露表面≤1mm，隱蔽內面≤5mm，預制模板先澆混凝土預埋錨固件尺寸誤差均控制在±1mm[2]。由于預制模板要在預制場預制，施工現場進行吊裝，減少了現場模板、支撐系統安裝的時間，創造了百天過深孔的行業記錄，為白鶴灘水電站提前一年投產發電打下了堅實的基礎。模板預制及桁架的制作安裝均在預制場完成，平地施工，現場只是吊裝、加固，大大減少了懸空施工的時間和頻次，降低了高空作業的風險，施工過程中無安全事故發生。

圖1 內拉式鋼桁架預制混凝土模板示意圖

4 結束語

水電站孔口壩段懸空結構、倒懸結構結構復雜，施工空間狹小，工序復雜是制約施工進度的主要難題之一，且施工安全風險高，施工質量難以保證。以往的施工方案費時費力，施工安全不能保證。白鶴灘水電站孔口壩段在參建各方通力協作和共同努力下，通過不斷完善技術方案、周密部署施工資源、科學決策，大膽創新，積極應用五新技術，開創性地研究應用內拉式鋼桁架預制混凝土模板施工技術，為類似結構安全、快速施工提供可借鑒的寶貴經驗。