悬臂钢模板在东坞水库混凝土重力墙中的应用.pdf

小水电 2 0 1 2 年第 1 期 ( 总第 1 6 3 期) 工程施工 悬臂钢模板在东坞水库混凝土重力墙中的应用 何国玮 ( 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 浙江杭 州 3 1 0 0 5 1 ) 【 摘要】模板工程在工程建设中对提 高混凝土表面光洁度、加快施工进度、节省造价、保证安全等都有极为重要的作 用。浙江省松阳县东坞水库除险扩容_ T - 程的混凝土重力墙工程具有高度高、模板面积大、工期 紧等特点，为了满足工程要 求，采用了悬臂钢模板的施工方法，取得了良好的效果。图 2 幅。 【 关键词】水库混凝土重力墙施工 悬臂钢模板 ， 1 工程概况 东坞水库位于浙江省松阳县叶村附近 ，距松阳 县西屏镇7 k m。水库所在河流为东坞源 ，系瓯江支 流松 阴溪 的 1条支流 。东坞水库是 1座 以灌溉为 主，兼顾发 电、防洪 和供水等综 合利用 的 中型水 库 ，集雨面积2 9 0 k m 2 ，主河道 长9 0 k m，正常蓄 水位以下库容1 3 4 0 万 m 3 ，总库容1 5 4 5 万 m 3 。枢纽 建筑物主要有拦河坝 、溢洪道 、发电引水隧洞 、发 电厂和升压站等。 东坞水库除险加固工程的任务是对东坞水库枢 纽建筑物进行除险加固，确保水库的安全，保证发 挥其原有设计功能。其中对拦河坝工程的加固方案 为：拦河坝上游面凿除原防渗面板松动及风化混凝 土 1 02 0 C ：IT I ，增 设 混凝 土 重力 墙 ，重力 墙顶 宽 2 0 m，最大底宽9 5 m，最大墙高5 3 m 。重力墙混 凝土采 用 C 2 5 W6 F 5 0 ，混凝 土顶 部宽 2 0 r l l ，高程 1 8 1 0 m 以上边坡 为 1 ： 0 1 ，高程 1 8 1 0 m以下边坡 为 1 ： 0 2 5 3 ，纵向分缝宽度为1 5 c m，缝内设铜片止 水 。重力墙与原防渗面板埋设 1, 2 2锚筋和软式透水 管 ，锚筋间距2 5 mx 2 5 m，采用梅花型布置 ；软 式透水管分水平管和垂直管，水平管规格为 1 5 ， 分别设于 1 6 7 3 、1 8 3 、1 9 3 m高程处 ，垂直 管规格 为 1 O ，在每一伸缩缝 间按 3 1 T I 间距排列 。下游拆 收稿 日期 ：2 0 1 1 1 01 9 作者简介：何国玮 ( 1 9 7 8一) ，男 ，工程师 ，主要从事水利 工程施工技术管理、招投标报价等工作 E m a i l ： h g w 2 7 8 7 1 2 6 c o rn 除高程1 9 8 0 1 7 1 以上坝体堆石体和下游护坡 ，并对 下游坝体采用 堆石料 拼宽4 0 m、分层 碾压填筑 。 在高程 1 9 8 0 、1 8 3 0 m以及 1 6 8 0 m分别 设 马道 ， 马道宽2 5 n l 。坝顶新 建 C 2 5 W6 F 5 0混凝土 防浪墙 和 c 2 5 F 5 0混凝 土路 面。经 除险加 固后 ，大坝坝顶 宽度为1 2 1 m。 2 模板支立难点及应对措施 临空面模板工程是混凝土重力墙施工的关键工 序 ，不仅 关系到工程 进度 ，同时对工程 质量 、安 全 、经济等都有重要影响。在进度上能节省模板安 装时间 ，为加快 昆 凝土浇筑创造条件 ；在质量上能 保证混凝土表面的光洁度 ；在安全上能适应临空面 无脚手架 支撑的施工 条件；在经济 上能加快周转 率，提高次数，降低损耗率。 本工程混凝土重力墙模板支立的主要难点一是 外立临空面高度高，最大高差达 5 0 余米，无安装 平台。二是坡度 陡，最小仅 为 1 ： 0 1 ，难 以固定 。 三是立模难度大 ，外立面为高深的临空面，安全隐 患突出。四是工程工期紧 ，模板周转频率高 ，最快 要求隔天拆模 、移位安装。五是模板工程量大，模 板面积共有8 5 0 0 m 2 。 针对以上难点 ，结合本工程的施工条件 ，经多 方案 比选 ，最后拟定的方案为大型定制钢模板拼装 成型，悬 臂施 工 的工艺 。每 块 钢模 板 为2 6 m 3 0 m ，根据混凝土浇筑块长度，通过 1, 1 6 1 0 0 螺 杆拼接 ；靠近模 板底部设 1 个5 0 c m宽的工作平台 ( 见 图 1 ) 。 6 9 工程施工 s M A I I H Y D R O P O W E R 2 0 1 2 N o 1 0 J 6 j 模板 安装 在 1 个 1 5 c m2 0 c m的钢质 牛腿上 ， 支撑面和固定端尺寸为1 5 0 1 I I I I 1 2 0 0 n 瑚 ( 见图 2 ) 。 牛腿采用 1 0 n l l n 厚 钢板制作 ，呈 等腰直角三角形 ， 说明：图中尺寸 以厘米计。 图 1 临空面模板平面、立面示意 说明：图中尺寸以毫米计。 图 2 钢质牛腿示意 3 模板安装 每次 混凝 土开 仓 浇 筑 时，在离 浇 筑 块 顶 面 2 0 c 札且离两端伸缩缝 1 m的位置 ，对称预埋 2组 4 X 6 0 c m的 2 O螺杆 ，用来安装钢质牛腿。混凝土 浇筑完成且模板拆除后通过钢管梯或绳梯予以拆除。 模板安装时采用 1 2 t 缆索起重机将钢模运 至浇 筑块外立面 ，在预先安装的钢质牛腿上虚就位 ，用 7 5钢管斜撑按混凝土外立面坡度予 以固定 ，而后 卸去吊装 吊具 ，调整模板倾斜度至设计要求 ，最后 用 j 5 1 2拉条钢筋拉紧固定。 4 模板支立安全验算 4 1 模板 自重计算 5 a l i a 钢板 = 6 3 0 X2 6 X 3 9 2 5 =1 8 3 6 9 0 k g 1 0号槽钢 W=6 X 1 0 0 0 7 ( 2 6 0 0 9 6 ) 8 +4 ( 3 0 0 0 9 6 ) =1 9 0 0 2 1 k g 1 2 号 槽 钢 W =6 ( 3 02+2 62 ) 1 2 0 5 9=8 1 0 3 6 k g 70 1培0 面 每块 施工 模 板 自重 =1 8 3 6 9 0+1 9 0 0 2 1+ 8 1 0 3 6=4 5 4 7 4 7 k g 操作人员 2人 ，每人按7 0 k ，共计1 4 0 k g 。 考虑到水泥浆粘附及操作平台自重 ，取安全系 数为 1 1 5 ，校核 自重 =5 3 9 t 。 4 2 牛腿荷载取值 模板 自重在牛腿上产生的荷载分别为 ： P l =s i n 8 4 X 5 3 9 9 8 = 5 2 5 6 k N ( 1 ： 0 1 坝坡) P 2 = s i n 7 6 X 5 3 9 9 8 = 5 1 2 4 k N ( 1 ： 0 2 5 3 坝坡) 校核荷载取5 2 5 6 k N 。 考虑安装偏差及混凝土变形 ，模板在牛腿上的 受力中心距混凝土表面取1 0 0 m ln ，由此产生的弯 矩值分别为： M 1=s i n 8 4 。5 2 5 60 1= 0 9 9 5 X 5 2 6 =5 2 3 k N I n( 1 ： 0 1 坝坡) M 2：s i n 7 6 。5 2 5 60。 1=0 9 7 x 5 3 90 1= 5 1 C k S m ( 1 ： O 2 5 3坝坡 ) 校核弯距取 5 2 3 k N i n 。 小水电 2 0 1 2 年第 1 期 ( 总第1 6 3 期) 工程施工 共有 3 组螺栓 ，作用在每组螺栓上的校核荷载 值为 ：P=5 2 5 6 2=2 6 8 2 k N，M =5 2 3 2=2 6 2 k N。 m。 4 3 设计参数取值 Q 2 3 5钢强度设计值：抗弯、抗拉、抗压 2 1 5 N n 2 ，抗剪1 2 5 N 。 4 2 0螺栓连接强度设计值 ：普通 、C级螺栓抗 拉强度 1 7 0 N ，抗剪强度1 4 0 N m m 。 1 0 d混凝土抗压强度 折减 系数 0 8 ，C 2 5混凝 土轴心抗压设计强度 1 2 5 N m m ，轴心抗拉设计强 度 1 3 N I T l r 。 4 4 螺栓 ( L S 1 、I _ S 2 )承载力验算 1 )抗剪强度验算 4 2 0螺栓单根抗剪承载力 ：1 4 03 1 4 2= 4 4 k N 每根螺栓最大所受剪力 ：2 6 8 2 4=6 7 1 k N 4 4 k N 故抗剪强度满足安全要求。 2 )抗拉强度验算 受拉承载力 ：1 7 03 1 4 2= 5 3 4 k N 每根 螺 栓 最 大所 受 水 平 拉 力 ：5 2 5 6 2 4 c o s 7 6 。 +2 6 2 0 0 5 2=6 5 70 2 4 2+2 6 2= 1 5 9+ 2 6 2 =2 7 7 9 k N5 3 4 k N ( 按照上排螺栓 L S 1 受力 情况取最大值 ) 故抗拉强度满足安全要求。 3 )纵向受拉钢筋的锚固长度验算 z =3 0 d = 3 0 2 0 = 6 0 0 m l( 按 C 20混凝土验算) 在锚 固区的混凝土保护层厚度大于锚筋直径的 3 倍且 配有 2道 箍筋 ，锚 固长 度乘 以修正 系数 为 0 8： 6 0 O0 8=48 0 rai n。 因最小锚 固长度2 5 0 m r n4 5 5 k N 故钢板强度满足安全要求。 5 牛腿支撑大型钢模板的优点 1 )用牛腿作支撑 ，省去 了大量的脚 下手架 工 作量 ，既减少 了成本 ，又加快了进度 。 2 )大型钢模 吊装后可以快速就位和安装 ，从 而加快 了施 工速度 ，为确保施工进 度提供 了重 要 保障。 3 )钢模板周转次数高 ，可有效节约模板修复 、 改装所耗费的时间，提高生产率。 4 )由于钢模板可多次重复利用 ，因此可有 效 节约资源，使施工更加绿色环保 。 5 )大型钢模减少 了拼接 ，提高 了混凝 土表面 的光洁度 ，提高了工程的外观质量。 6 )经拼装 的大型钢模可根据浇筑块 的大小任 意拼装 ，有利于提高模板的适用性。 7 )大型钢模板对混凝土重力墙而言更重要 的 是其适用性 能够满足混凝土表 面面积大而平整 的 特点。 6 应注意的情况 1 )模板面积大 、重量重 ，在 吊装过程 中需 严 格执行操作堆积 ，吊装行进 中不得有施工人员 ，谨 防发生安全生产事故。 2 )吊装过程中，还须用绳索控制模板 ，防止 模板翻转 、倾斜等。 3 )模板在安装时 ，混凝土强度须达 到1 2 M P a 以上强度 ，防止牛腿失稳。 4 )模板在安装时 ，须按混凝土设计坡度安 放 模板安装位置。 5 )模板在安装 、拆除过程 中，须做好 临空面 的安全防护工作 ，防止高空坠落。 7 结语 混凝土重力墙在东坞水库中是最为关键的施工 项 目，也是 风险最 高的项 目。大 型钢模 的成功 运 用 ，在加快施工进度 、控制成本 、提高工程外观质 量、确保安全施工 、节约资源等方面起到了极为重 要的作用 ，为类似工程的施工作 了有益的尝试 。 责任编辑吴昊 7l