混凝土预制模板施工工艺在大型悬臂牛腿结构施工中的选择应用.pdf

510000000000混凝土预制模板施工工艺在大型悬臂牛腿结构施工中的选择应用李华兵母其师/中国水利水电第三工程局有限公司【摘要】象鼻岭水电站大坝中，表孔下游牛腿均为大型悬臂梁结构，大坝中孔检修闸门井140 6.5 0 m高程板梁结构为高落差空腔结构。若对以上结构均采用搭设脚手架配合组合钢模板的施工工艺，则不仅施工难度大、成本高，而且施工安全风险突出。但通过预制模板施工工艺的选用，使得以上所述部位均顺利施工完成。该工艺的选用不仅可降低施工难度、节约工期及施工成本，还能大幅降低安全风险，利于施工管控。因此预制模板施工工艺在本工程施工中的成功经验可为行业内类似工程或结构施工提供借鉴和参考。【关键词】混凝土预制模板反施工工艺牛腿结构选择应用1工程概况象鼻岭水电站位于贵州省威宁县与云南省会泽县交界处的牛栏江上，系牛栏江流域中下游河段规划梯级的第三级水电站。该工程以发电为主，电站装机两台，总装机容量为2 40 MW。电站拦河坝为双曲碾压混凝土拱坝，坝体结构复杂，设置有2 个冲沙中孔、3 个泄洪表孔，每个中/表孔上下游均设置有大型悬臂梁结构（牛腿），牛腿体型较大、坡度缓。此外，坝体左右中孔检修闸门井1406.50m高程位置还设有一层板梁结构，板梁底部为高落差空腔结构，底部存在6 0 余米高差。上述结构若采用搭设脚手架作支撑、配合组合钢模板的施工工艺，则存在施工难度大、成本高、占用直线工期长、施工安全风险大等弊端。项目部根据以往工程施工经验，结合该项目实际情况，决定该工程中孔、表孔下游牛腿及1406.50m高程处板梁施工模板均采用混凝土预制模板工艺进行施工。2混凝土预制模板工艺介绍混凝土预制模板构造如图1所示，混凝土预制模板由内部钢筋网、外部浇筑包裹的混凝土、预设吊环三个主要部分组成。混凝土预制模板安装及承载原理：混凝土预制模板靠其自重稳定，通过下拉倒提的方式进行安装和为仓内预埋钢板（四个角上均预埋）吊环混凝土内部钢筋网（双层）图1混凝土预制模板结构示意图混凝土提供支撑。如图2 所示，圆钢栏杆跨过提前预埋在仓内的工字钢，一端与预制模板背部吊环相连，另一端与工字钢背部提前预埋的锚筋相连，从而进行模板的安装加固。当仓内卸人（常态）混凝土时，混凝土对模板的压力通过圆钢拉杆传递至预埋锚筋上，由预埋锚筋及工字钢共同承担相应荷载。10号工字钢$22拉杆25（II级）锚筋埋入混凝土5 0 cm，外露3 0 cm图2预制模板安装加固及承载示意图对比使用组合钢模板的施工工艺，采用混凝土预制模板主要有降低施工难度、节约施工成本、缩短施工工期、提高施工安全保障等四个主要方面的优势，具体对52程混凝土比如下：采用组合钢模板存在的弊端：模板安装前需在结构物背部搭设支撑系统及操作平台，如图3 所示，施工投人大、施工困难、支撑系统及模板安装占用直线工期、施工人员作业安全风险大；组合钢模板强度相对较小，施工中容易变形，不利于体型控制；组合钢模板在施工完成后需进行拆除，并需对结构面混凝土进行消缺处理，施工困难且安全问题突出。10号槽钢25地锚安全50通道300120120钢管支撑系统 10 0 cm5$48钢管预埋8 号槽钢图3钢模板加固施工图图（单位：cm）采用混凝土预制模板的优势：采用混凝土预制模板无须在结构物背部搭设支撑系统及操作平台，施工简单，施工投人小；混凝土预制模板采用提前预制，可根据施工进度随时拉运至现场安装使用，便于节约工期；预制模板安装过程中施工人员均在仓内进行，安全风险相对较小；混凝土预制模板设计包含于结构物体型中，后期不用拆除；预制模板施工后无须安排人员进行消缺处理。3混凝土预制模板在象鼻岭水电站大坝工程中的选择应用3.1混凝土顶制模板在大坝中孔下游牛腿施工中的选择应用象鼻岭水电站大坝左右中孔下游牛腿布置于1314.501325.41m高程，设计悬挑长度均为11.18 m、宽12 m、高10.91m，坡比1：1.0 2 47。该部位牛腿采用预制模板施工工艺进行施工，如图2 所示。采用下拉倒提的方式进行模板安装。左右中孔下游牛腿均被分作四层进行浇筑，每层高度约2.7 m。为满足牛腿体型要求，对应设计出A、B、C、D 四种型号混凝土预制模板，预制模板拼装连接如图4所示。通过混凝土预制模板的应用，象鼻岭水电站大坝中孔下游牛腿顺利施工完成，对比使用组合钢模板施工工艺，除消除施工安全隐患、降低施工难度外，还为项目节约了施工成本约10.5 万元，节约直线工期约1个月。9068BBDB9068AACA中中9068AACA中中一S068AACA中中中3330333020003330图4预制模板拼装连接图图（单位：mm）3.2混凝土预制模板在大坝表孔下游牛腿施工中的选择应用象鼻岭水电站大坝共设计有左、中、右三个溢流表孔，下游牛腿布置于13 7 0.0 0 13 8 1.47 8 m高程范围。左侧牛腿长9.6 5 m、宽18 m、高11.47 8 m，中间牛腿长9.144m、宽18 m、高11.47 8 m，右侧牛腿长9.5 3 7 m、宽18 m、高11.47 8 m。该部位牛腿采用预制模板施工工艺进行施工，如图2 所示。采用下拉倒提的方式进行模板安装。左中右表孔下游牛腿均被分作四层进行浇筑，平均每层高度约2.8 7 m。相对于中层牛腿，表孔牛腿体型中包含泄洪槽，结构复杂。为满足牛腿体型要求，对应设计出14种型号混凝土预制模板，模板厚度均为15cm，预制模板拼装连接如图5 图7 所示。2.502.5952.595PEE3+5DMMMMD8193一二AAAAAAAAAAAA333333318图5右侧牛腿预制模板拼装示意图图（单位：m）通过混凝土预制模板施工工艺的选择和应用，象鼻岭水电站大坝表孔下游牛腿顺利施工完成，对比使用组合钢模板的施工工艺，除消除施工安全隐患、降低施工难度外，还为项目节约了施工成本。53艺在大型悬臂牛腿结构施混凝土预制模板施工中的选择应用3.67.63.6STXY23ZBBBBBB39298BBBBBB3BBBBBB333333318图6中间牛腿预制模板拼装示意图(单位：m）688QR88L2.5952.595L33688NNNNKK一二609CCCCCC3609CCCCCC333333318图7左侧牛腿预制模板拼装示意图（单位：m）3.3混凝土预制模板在大坝中孔检修闸门井1406.50m高程板梁施工中的选择应用大坝左右中孔检修闸门井140 6.5 0 m高程均布设有高落差空腔板梁结构，板梁底部存在6 0 余米空腔。板梁沿上下游方向长度均为10.3 4m，左右跨度均为4m，每块板梁内均布置有横梁3 根，断面尺寸均为40 cm80cm，所设置板面结构厚度均为3 0 cm。板梁结构中对应需浇筑的混凝土面板最大跨度为4m，采用搭设满堂脚手架、结合组合钢模板的施工工艺无法完成施工。项目部结合以往工地施工经验，对该部位板梁结构采用混凝土预制结构、结合现浇混凝土的方式进行施工。板面结构采用预制模板施工工艺，预制模板不包含于设计体型中，经参建各方协商决定后期不再进行拆除。横梁采用半预制半现浇结合的方式，将断面尺寸40cm80cm的横梁分为上下两个部分，即40 cmX30cm、40 c m 5 0 c m 两个部分，下部（40 cmX50cm）采用提前预制的方式完成施工，上部（40 cm30cm）采用连带板面结构同时现浇完成的方式进行施工。如图8所示，在预制横梁内埋设8 号槽钢，以供预制模板搭接安装。待预制梁、预制模板安装完成后再通仓完成整块板梁剩余部分的浇筑。现浇面板混凝土（厚3 0 cm）现浇横梁现浇横梁B预制横梁15预制模板（跨度4m，厚15 cm）15预制横梁预埋8 号槽钢44预制梁404081406.50m高程板梁结构施工工艺图（单位：cm）通过预制模板施工工艺的选用，使得140 6.5 0 m高程板梁结构得以顺利完成施工。该工艺的选择相对于采用搭设满堂脚手架的施工工艺，不仅降低了施工难度、节约了施工成本、缩短了施工工期，还大幅降低了施工中面临的高临边、临水作业的风险。4结语通过混凝土预制模板施工工艺的选择和应用，使得该工程大坝中、表孔下游牛腿等大型悬臂梁结构、大坝1406.50m高程空腔板梁结构顺利完成施工，施工中不仅为项目节约了施工成本、缩短了直线工期，而且施工简单并大幅降低了施工风险，实用可靠。因此，混凝土预制模板工艺在象鼻岭水电站中的充分应用，不仅验证了该工艺的实用性、可靠性、经济性，也可为行业内类似工程或结构施工提供借鉴和参考经验。