凤仪航电枢纽工程WES曲线溢流面拉模施工

霍福山,王 涛

(中国水利水电第一工程局有限公司,长春,130000)

1 概述

凤仪航电工程是嘉陵江干流广元至重庆河段16级开发中的第 10级,是以发电和航运为主的综合效益工程,主要由泄洪冲砂闸、厂房、船闸、两岸挡水坝等建筑物组成。其中,泄洪冲砂闸工程单孔净宽 12m,闸底板厚 7m～12m,底板高程253.00m～255.00m,溢流面为 WES曲线,采用抗冲耐磨混凝土,闸墩宽度 3m,长度 30m。

泄洪冲砂闸工程溢流面抗冲耐磨混凝土采用拉模施工,施工时两侧边墩已浇筑至 273.0m高程,闸室底板抗冲耐磨混凝土以下已呈阶梯状浇筑完成。冲砂闸溢流面 WES曲线见图 1所示。

图 1 冲砂闸WES曲线溢流面示意

2 拉模模板设计

拉模模板系统主要由导轨机构、模体、滚轮机构、压面平台、牵引机构、制动装置等 6部分组成。

2.1 导轨机构

导轨机构由预埋于边墩的钢板埋件、轨道取直垫块、轨道三部分组成。钢板埋件为 15cm×15cm的钢板并焊接有 φ12mm爪筋两根,由于边墩是先于溢流面开始浇筑,所以边墩施工时提前制作并安装钢板埋件。

轨道取直垫块采用 10cm左右长的槽钢([20mm两块,凹面相对焊接)或工字钢(I20mm),垫块长度不确定,原因在于边墩在混凝土浇筑过程中可能存在表面不平整或埋件位置有所移动等因素。轨道取直垫块与预埋钢板焊接固定。

轨道采用[20mm槽钢,先行根据 WES曲线进行弯曲加工,轨道与轨道取直垫块焊接并固定于两侧边墩上。轨道位于溢流面上方 20cm处,每条轨道上每隔 20cm做一道标记,用于拉模移动式进行参照。导轨机构结构形式见图 2。

图 2 导轨机构结构形式

2.2 模体

模体主要由骨架及面板组成。模体骨架采用两根 I40mm工字钢,两根工字钢之间每隔 3m长采用 [20mm槽钢相连,以确保模板的整体刚度,骨架底部与面板焊接。面板采用 δ=1.2cm厚钢板,面板尺寸取决于溢流面孔口宽度、混凝土浇筑时温度 (影响初凝时间)及混凝土浇筑速度,一般取 1.2m～1.5m。面板前部设置前导板或直接将面板前段向上翘起,以减小模板滑升时可能出现的阻力;模板的尾部需打磨光滑,以保证模板滑升时不致拉裂或拉毛混凝土表面。模板骨架前部的两端设有吊钩作为牵引点。工字钢骨架两侧端头与滚轮机构相接。

2.3 滚轮机构

模体工字钢骨架两端各设有一个滚轮,整个模体共四个滚轮,滚轮机构的滚轮需提前加工制作。因采用 [20mm槽钢作为轨道,滚轮尺寸及滚动面倾角参照 [20mm槽钢尺寸;因模体两侧各有两个滚轮,考虑到 WES曲线特性及两滚轮间距离,滚轮制作时与 [20mm槽钢轨道预留5mm起浮空间。上述滚轮能自动校正模板提升时产生的偏差,并能承受自重、混凝土浇筑时的浮托力和沿滚轮轴向的横荷载。

2.4 压面平台

压面平台可根据具体情况,选择是否设置成可调倾角式。压面平台位于模体尾部下端,与模体间通过连接件连接,无论模体移动到 WES曲线堰面什么位置,都必须保证压面平台与混凝土面的距离≤200mm,用于模板拉动后施工人员进行混凝土表面处理。压面平台可根据具体情况,采用钢筋、跳板等其他材料制作。

2.5 牵引机构

拉模的牵引机构主要有手动葫芦和卷扬机两种,本文推荐采用手动葫芦。手动葫芦造价低、固定方便,对于拉模的移动操作性较强。每块模板设置四个手动葫芦,其中三个进行牵引,另外一个备用。牵引的同步性主要靠操作人员通过轨道上的标记控制。

2.6 制动装置

拉模施工是根据混凝土施工情况进行。因牵引机构采用手动葫芦本身具有制动效果,但由于WES曲线特性,在一个堰面的拉模过程中,很难为手动葫芦找到可以一劳永逸的固定点,因此在切换手动葫芦固定点时,需要第三个手动葫芦采用制动装置。因拉模滚轮与槽钢轨道尺寸紧密,所以选取制动时较为方便,可根据施工现场实际情况选取摩擦系数较大的材料 (如橡胶、木块等)或直接利用第三个手动葫芦。建议两种方式同时采用。

3 模板施工

3.1 模板配置数量

泄洪冲砂闸工程共计 8.5孔,即溢流面板共8.5块,采用跳仓式施工方法,根据工期要求配2套模板。考虑到先装导轨机构后吊入模板,轨道共配 4套,每套 2条,共 8条轨道。

3.2 模板施工程序

根据溢流面结构特点,高程 261.5m以下基础部分和坝下 0+010m以上迎水面,采用组合刚模板施工;坝下 0+010m以下背水面 (即WES溢流面),采用拉模施工。

(1)由于边墩是先于溢流面开始浇筑,所以边墩施工时提前制作并安装钢板埋件,用以固定导轨机构。

(2)WES曲线溢流面拉模施工前,因边墩施工后可能存在尺寸误差,应先复测预埋的钢板埋件,以确定导轨机构中各取直垫块的尺寸。待确定并安装固定取直垫块后,将拉模轨道焊接于取直垫块上,此时导轨机构完成。

(3)拉模模体运输至施工作业面较贴近轨道处后,安装手动葫芦并以此将拉模模体牵引至轨道上。

(4)在混凝土浇筑前进行试拉实验。

(5)在混凝土浇筑过程中,负责牵引系统的工作人员要确保拉模模体两端均衡提升,并安排专人负责拉模模体的制动。

(6)混凝土浇筑完成后,在将拉模模体制动的同时,摘除手动葫芦等牵引机构,再由吊车将拉模模体运至下一工作面。

3.3 拉模施工操作工艺

3.3.1 施工前准备及技术交底

因拉模结构简单、操作简捷,拉模提升过程中只需三名操作人员及一名技术负责人员即可(需昼夜不停施工时,配备人员加倍)。但导轨机构安装及轨道复核时,需有测量人员全程跟踪,以保证轨道的安装高程及水平位置符合设计图纸要求。

拉模施工前,应根据拉模施工图纸及有关规定要求,对具体操作及负责人员进行交底。其中,导轨机构的焊接复核工作及牵引机构、制动机构的操作应重点强调。

3.3.2 试拉

拉模安装完成后,首先将其空拉到堰顶,并对牵引、制动设备和模板本身进行全面检查。如试拉过程中没有任何问题,可将模板退回到初始位置。如发现问题,应及时处理,确保混凝土浇筑过程中的模体正常运行。

3.3.3 正常提升

在浇筑混凝土过程中,根据仓面温度、混凝土强度等级等因素,确定模板提升时间间隔。一般情况下,混凝土强度达到 0.1MPa～0.2MPa(出模混凝土手压有指痕)时开始提升模板。拉模混凝土浇筑应遵守以下规定:

(1)每次提升前应严格检查并排除阻碍提升的障碍物 (包括粘在模板和滚轮上的砂浆及钢筋上的油渍),因故中途停止提升时,必须执行制动措施。混凝土浇筑过程中应分层、平起、从拉模两端向中间对称、均匀地下料。

(2)振捣混凝土时,不得将振捣器触及预埋筋、钢筋、模板和轨道,模板拉动时严禁振捣混凝土。

(3)平均每次滑升行程 30cm～50cm,根据WES曲线特性,在倾角较大处,提升的行程应适量减小,间隔时间也应适量加长。

(4)在正常提升过程中,技术负责人员应重点检查牵引系统和制动系统,并指挥操作人员确保模板两端提升同步。

4 拉模施工小结

对于冲砂闸 WES曲线溢流面采用拉模施工,具有施工速度快、曲线准确、表面平整度好等优点。除此之外,本次拉模设计还具有以下优点:

(1)因导轨机构的埋件埋设于边墩内,所以需先行浇筑边墩,再浇筑溢流面。这样,虽增加了上下作业面的交叉作业,但只要安全措施控制得当,即可实现溢流面及边墩施工的同时进行,从方案的选择上节省了工期。

(2)操作简单。拉模提升过程中操作人员仅需三人,二人负责牵引机构,一人负责模板检查及制动系统。

(3)节省材料。本次拉模设计所使用的材料,除预埋于边墩内的埋件和根据轨道加工的滚轮外,均可再利用 (槽钢、工字钢、钢板)。

(4)轨道甚至整个导轨机构,均位于 WES曲线溢流面上方,不会因导轨机构影响溢流面整体外观和表面质量。

(5)轨道通过可调节大小的取直垫块固定于边墩上,轨道不受边墩混凝土浇筑后线型控制好坏的限制。

(6)滚轮完全根据槽钢轨道进行特制加工,可谓 “严丝合缝”。因尺寸的限制,滚轮在正常提升过程中即可正常滚动又无法脱离轨道,并能承受自重、混凝土浇筑时的浮托力和沿滚轮轴向的横荷载。

5 结语

凤仪航电工程泄洪冲砂闸 WES曲线溢流面拉模施工时,正值安全度汛的抢工期阶段,溢流面的抗冲耐磨混凝土浇筑倍受业主、监理及设计单位关注,经过半个月左右的拉模施工,高质、高效地完成了溢流面抗冲耐磨混凝土的浇筑,也同时确保了防洪度汛的节点工期,得到了业主及监理单位的高度认可。