定型钢模在引江济淮朱集站肘型流道中的应用_朱涛.pdf

针对引江济淮工程朱集泵站大尺寸肘形流道施工技术要求高、模板加工难度大、模板易发生变形、模板加工周期长等问题，采用在普通装配式钢模的基础上进行全断面整体制作、分拆安装的方法，解决了大型泵站肘形流道线形、模板体系稳定性及外观质量难控制的难题。关键词：定型钢模；引江济淮；肘形流道；制作安装 ：中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；朱集站工程为引江济淮最早开工并投入使用的泵站，工程等别为等，泵站主要建筑物级别为级；泵站总装机 ，设计流量为；配备台立式轴流泵（三用一备），单机流量 ，配备额定功率 的同步电机；其肘形进水流道形状相对常规泵站流道，进口端相对较大，而出口段相对较小，同时流道轴线长度相对较短，因而流道曲面变化较大，进一步增加了流道模板的制作难度。泵站流道施工质量是影响水泵机组运行稳定性、耐久性、水流平稳等重要因素之一，且流道模板变形产生的质量问题后续难以进行整改修复。根据类似工程案例参考，目前大型泵站肘形流道施工采用的大多是装配式小钢模、木模。经对比分析，装配式小钢模存在钢模制作精度较低、易产生错台和漏浆、变形程度较大、安装周期长和安装技术要求高等缺点。木模则存在外观质量较差、流道线形难以保障、变形相对较大、制作周期长、安装难度大等缺点。为解决上述问题，提高肘形流道施工质量并节约工期，在朱集站施工前与钢模制作厂进行了模板设计与荷载计算，最终采用钢模与支撑体系全断面制作，再大块分割的方法制作钢模。定型钢模设计 设计要求朱集站工程肘形流道尺寸为宽 、高 的矩形渐变为直径 的圆形，流道肘形部位顺水流方向长 。为达到预定目标，主要需求是：模板体系便于运输、安装、拆除；模板分割块数尽量少，以减少错台几率和安装时间；模板体系稳定，不受运输、施工而产生变形；模板精度要求高，需专业加工厂定制与深化；安装简单、迅速，减少质量问题发生几率和施工时间。设计内容为避免定型模板运输、安装、切割产生变形以及其他因素影响，设计如下。（）设计原理。先根据设计流道线性图及断面图绘制 模型，加密流道截面数量由 个提升至 个，以提升钢模线性平顺度；再将模板体系主要支撑系。（）模板分块。为方便安装、拆除及运输，根据流道体型，将流道定型钢模沿水流方向分为段，再沿轴线位置分为块，总计整个模板系统分割为块即可，模板分块图如图所示；为兼顾模板拆除，同时减少模板分块数量，采用面板留缝的方式，在拆模过程中切割肋板即可。（）计算分析。通过上述模板设计情况并结合模板在混凝土浇筑各阶段受力进行计算，得出具体参数为：面板为厚钢板，支撑体系为号槽钢，肋板为 钢板，肋板按井字形布置，间距最大不超过 。同时为避免出现错台现象，相邻模板肋板处均设计限位螺栓，制作大样如图所示。图模板分块图图模板骨架制作大样图模板体系制作与安装主要制作流程为：选定加工场钢材选用号料激光下料放样样架及支撑件焊接拼装样架验收面板安装及拼缝焊接模板体系验收切割分块工厂预拼装验收运输至施工现场现场拼装复检投入实体安装。第期朱涛，等：定型钢模在引江济淮朱集站肘型流道中的应用 模板制作（）模板体系骨架制作。肘形流道钢模骨架号料前，对骨架钢片进行细化设计，针对纵向骨架主要优化圆弧曲线及尺寸，对横向骨架尽量减少全断面焊接次数，以减少累计焊接误差。当骨架号料完成后，则采用激光切割方式，严格按照号料规格进行下料并逐一编号。下料完成后再按照编号将 个截面骨架组装焊接并逐一验收。最后再逐片安装纵向骨架钢片连接已拼装好的横向骨架。同时在骨架安装过程中同步将部分模板支撑杆件进行焊接。（）钢面板安装制作。在模板钢骨架体系验收合格后，将已经下好料的面板按编号逐片焊接在钢骨架上。为保障肘形曲面板的线形，先将钢板按照相邻骨架间距切割成长条状，利用卷板机沿短边进行弯曲至设计曲面，再配合人工进行竖向弯曲。在曲面板安装至设定位置时，再利用人工进行微调，并将面板与骨架相接处进行焊接。面板安装完成后先对钢模面板整体线形、支撑稳定性、尺寸规格等进行自检，合格后组织参建单位进行验收。（）模板分割及运输。朱集站因工程肘形钢模尺寸较大，无法进行整体运输和安装。在切割前先对面板进行打磨除锈并检查模板支撑体系是否按照设计焊接，以避免切割过程中模板应力变形。随后按照模板设计将整套模板切割成块。在出厂前进行拼装检查，检查相邻模板间限位螺栓孔是否对应、模板在切割过程中是否发生变形等问题。采用大型平板车进行运输，并在车厢与模板接触部位放置旧棉被作为隔离缓震措施。同时采用缆风绳将模板固定，避免运输途中侧滑碰撞。模板体系安装与加固为避免肘形流道混凝土浇筑时出现薄层浇筑现象，在流道模板安装前，采用在底板流道肘部处预留 与流道墩墙一同浇筑的方法，详见图。当模板运输至现场后，先在空旷区域对模板体系进行外观检查，再进行现场预拼装检查，避免在实体施工时发现模板变形从而影响工期的情况，同时对钢模面板进行二次除锈及清理工作，并涂抹钢模专用模板漆和脱模剂，确保混凝土外观质量。图模板体系加固剖面图为避免安装过程中因模板体积过大，导致纠偏安装难度大的问题，先将钢模轮廓线和中轴线投影绘制在已完成的底板上，然后在钢模悬空部位设置可调顶托作为临时竖向支撑，并根据测量结果进行竖向微调。同时为验证模板体系吊装安全，利用现场配备的塔吊试吊最重的模板块，并安排参与模板体系预拼装的工人进行实体安装作业。安徽水利水电职业技术学院学报第 卷肘形模板安装采用塔吊配合人工微调的方式将模板放置在底板投影面上，先对称安装模块，再将、模块拼装好后进行整体安装。在安装好一块模板后采用在底板上施打定位螺栓的方式将模板临时固定，避免后续安装碰撞造成位移，同时在安装相邻模板后拧紧限位螺栓。当一组模板安装拼装完成后，先使用全站仪进行复核，并用手拉葫芦进行水平方向微调；再使用水准仪复核，利用可调顶托进行竖向微调至设计安装位置。肘形流道钢模体系加固主要解决的问题有：模板上浮、混凝土挤压变形、水平位移及倾斜等。为避免此类问题同时创造拆模条件，首先在钢模内部进行配重，同时在肘部悬空部位利用预留插筋穿过钢面板，在内部进行固定，避免模板上浮和倾斜的问题，详见图；为避免模板体系水平位移，采用了组合式对拉螺杆将所有钢模进行连接；最后采用、槽钢在钢模内部进行二次加固，主要增加模板体系整体性和承受混凝土水平及竖向荷载，详见图。图模板体系加固断面图肘形流道施工与养护 流道钢筋施工为避免流道钢筋绑扎难度大和保护层难控制等问题，主要采用的措施有：经设计优化，流道面层筋采用直径较小的 钢筋；在流道渐变位置加密高强垫块至 间距；根据钢模形状采用人工现场钢筋弯曲及安装的方式；纵横向钢筋接触点采用扎丝满扎。混凝土浇筑控制肘形流道混凝土浇筑时，为减少模板体系单侧混凝土压力过大，混凝土分层浇筑厚度控制在 左右，同时在模板两侧对称浇筑并振捣。为减少模板体系上浮力过大，主要采用了减缓浇筑速度方法，通过近期浇筑的混凝土得出混凝土实际初凝时间，并计算计划浇筑速度，以达到浇筑至第层时，第层混凝土已达初凝的状态。混凝土养护及温控措施因肘形流道结构为渐变大体积混凝土，极易产生裂缝。主要解决措施有：优化相邻流道肘部大体积结构，采用空箱结构再进行二次砌块填充；优化混凝土配合比，采用大体积混凝土配合比，并增加抗裂剂、抗裂纤维、高效减水剂等外加剂，以减少水化热、增加混凝土抗裂性能等；设置冷凝水管，并在混凝土不同部位埋设温度传感计。根据内外温差控制冷凝水循环速度，将混凝土内外温差控制在 以内；遵循内降外包原则，进行混凝土内部降温的同时，在外露混凝土面初凝后依次覆盖薄膜、土工布、草垫进行保温、保湿工作。同时用彩条布封堵流道进出口，避免流道内部散热过快，导致混凝土内外温差过大而产生裂缝。模板体系拆除当混凝土强度、内外温差及养护条件达标后，即可进行拆模工作，避免盲目延长拆模时间，从而导致钢模板锈渍污染混凝土外观。模板拆除先将轴线部位竖向支撑拆除，再沿面板分缝位置将顶模和底模第期朱涛，等：定型钢模在引江济淮朱集站肘型流道中的应用骨架切割。然后使用手拉葫芦配合人工的方式将模板拆除。过程中严禁暴力拆除和拖拽，避免混凝土表面损伤以及钢模板变形。效益分析采用三维建模辅助工厂化整体制作装配工艺后取得一定的经济和社会效益。（）经济效益。流道模板安装工序在泵站施工关键线路上仅占用约时间，相对木模和装配式小钢模等工艺在关键线路上需占用的大量时间，本工艺缩短了项目整体施工时间，间接减少了项目管理成本及其他间接成本；劳动力支出方面，每组流道钢模板仅需个安装工即可完成安装、拆除工作，相对其他工艺大大减少了劳动力支出；定型钢模相对木模可重复使用且残值较高，减少浪费，同时显著提升了施工质量，避免了修复的费用。（）社会效益。加快了施工进度，使泵站提前投入运行并发挥作用，为引江济淮工程江水北送段全线贯通提供了有利条件；同时为泵站稳定运行奠定了基础，提高了水泵机组的运行效益及机组使用寿命，降低了能源消耗，为引江济淮类似工程开启了良好的开端，社会效益明显提升。结束语引江济淮朱集站工程肘形流道采用了工厂化定型钢模制作装配工艺、大体积混凝土裂缝和清水混凝土控制措施后，其外观质量、流道线形、成品断面尺寸、裂缝控制等均达到设计及规范要求，泵站试运行期间水流状态良好，水泵机组噪声和运行状态满足设计要求。有效解决了大型泵站肘形流道精度要求高、施工周期长、加固难度大、模板易变性、模板安装难度大等难题。同时具备良好的社会、经济效益，为后续类似工程提供了可靠的借鉴经验。为促使肘形流道施工质量能进一步得到提升，在采用工厂化整体制作装配工艺后，认为在肘形流道定型钢模制作、安装中可在优化双曲面模板制作工艺和简化模板支撑拆除方面进行继续细化研究。比如在兼顾经济效益的前提下，双曲面模板部分采用冲压工艺进行制作，用以进一步提升曲面线形；支撑体系采用可调节装配式杆件，用于提高支撑件的周转次数和减少拆模时间。参考文献房辛蒙，康永强肘形流道模板制安施工技术在水利泵站中的应用海河水利，（）：顾永明，李振华，高蓓蓓 肘形进水流道 建模在泵站 技术研究中的应用 中国水利，（）：朱宏斌泵站肘形流道模板施工技术安徽水利水电职业技术学院学报，（）：（责任编辑汪明磊）安徽水利水电职业技术学院学报第 卷