悬臂大模板在唐河水电站混凝土施工中的应用

尚 帅

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 唐河水库工程概况

唐河水库是一座以水力发电、工业供水和农业灌溉为主，兼顾防洪的综合利用的水库。唐河属海河流域大清河水系，坝址以上控制流域面积457 km2。设计总库容998.8万m3。

唐河水库工程投入运行后，年发电量为1 366万kW.h,年供水量2 039.5万m3，其中工业供水915万m3,农业用水1 124.5万m3，新增灌溉面积1 100 hm2，改善灌溉面积1 927 hm2，为当地经济和社会全面发展提供了有力的水利技术保障，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

唐河水电站工程主要由枢纽建筑物、供水发电引水管线及发电站组成。大坝从左岸至右岸，依次布置混凝土重力坝段、灌溉洞、供水发电引水口、泄洪冲沙闸、混凝土面板堆石坝段。大坝轴线近南北向，呈直线布置，坝顶长395 m，宽6 m，最大坝高30.4 m。其中桩号0+000～0+069为混凝土重力坝段，在桩号0+048.15处布置灌溉输水洞，在桩号0+058.5处布置供水发电引水管进水口，桩号0+069～0+114.5段为泄洪闸，桩号0+114.5～0+395为混凝土面板堆石坝段。本工程的主要工程量为：混凝土6.9万m3，钢筋制安1 600 t，土石方开挖15万m3，土石方回填72 918.74 m3,堆石填筑18.2万m3。

2 混凝土模板方案选择

2.1 模板选型原则

模板方案必须保证混凝土结构和构件各部分设计形状、尺寸和相互位置正确。模板具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受规范规定的各项荷载，并保证变形在允许范围内。在开工前，根据工程的特点在多种模板方案中选择最优方案。

唐河水电站重力坝、泄洪闸及消力池共需模板总面积约25 000 m2，其中大面积平面及斜面模板约为17 000 m2，占总面积的68%。在施工中能否选择合理的模板方案是影响工程进度、质量和经济效益的关键，因此，在施工前通过对标准组合钢模板方案和悬臂大模板方案进行比较，选择出技术可行、安全可靠及经济合理的模板方案。

2.2 各种模板优缺点比较

2.2.1 标准组合模板

标准组合模板宽度以50 mm为模数进级，长度一般以150 mm为模数进级，主要有600 mm、900 mm、1 200 mm和1 500 mm四种形式。在边角处有阴角模、阳角模及连接角模，因此标准组合钢模板容易满足建筑的体型、构造及混凝土浇筑分层分块等要求。另外标准组合模板单块重量比较轻，不用起重设备，人工直接进行拼装，运用比较灵活。适合于结构比较复杂平面积较小的混凝土结构。

标准组合模板由于面积比较小，单块面积一般小于1 m2。拆模后混凝土表面接缝比较多，影响混凝土表面质量；施工面积较大的混凝土结构，需要较多的劳动力，而且施工进度较慢；组合模板安装过程中需要进行临时支护，拆模后模板堆放需要一定空间。因此，组合模板不适于施工大面积的平面或斜面的混凝土结构。

2.2.2 悬臂大模板

悬臂大模板单块面积一般4 m2以上，长、宽一般不小于2 m。悬臂大模板支撑和面板是一体的，施工时需要起重设备配合，安装和拆除速度比较快且劳动力用量少。悬臂大模板可边拆边装，节省拆模后模板堆放的施工空间。由于悬臂大模板面积比较大，模板接缝少，拆模后混凝土表面比较平整、光滑，有利于混凝土表面质量控制。另外，悬臂大模板与组合模板比较，使用的周转次数多。适合于大面积的平面及斜面的模板安装。

2.3 悬臂大模板的构造

唐河水电站重力坝、泄洪闸均为大体积混凝土，浇筑层高为1.5～2 m，而且支模均为大面积的平面和斜面混凝土结构，根据重力坝和泄洪闸的混凝土结构特征、施工条件和浇筑方法，适合采用悬臂大模板。因此在唐河水电站模板方案中，重力坝、泄洪闸选用悬臂大模板方案。

悬臂大模板由模板和支撑两部分组成，模板由面板，边梁，主梁、次梁及拉筋孔等组成。面板为8 mm厚的Q325钢板,边梁和主梁为[100槽钢，次梁为]80槽钢。支撑部分由调节杆、支撑杆、支撑铰和操作平台组成。调节杆为φ60钢管，钢管壁厚5 mm，两端为调节螺栓；支撑杆为φ60钢管，壁厚5 mm，两端为支撑连接片。支撑铰为100 mm×100 mm×16 mm钢板，焊接在模板的主梁上和操作平台上。如图1所示。

图1 悬臂大模板构造图

3 悬臂大模板制作、安装与拆除

3.1 悬臂大模板制作

大模板制作由专业厂家设计制作，模板材料采用Q325钢材，模板的长和宽误差不超过±2 mm，对角线不超过±3 mm，模板面局部不平不超过2 mm。根据大体积混凝土侧压力选择拉筋断面及间距。

3.2 悬臂大模板安装

悬臂大模板安装前，在基础面上测出边线和高程点。如果基础面不平整，用水泥砂浆找平或焊接架立筋找平。第一层安装时要在基础面上打锚筋，安装时用汽吊或塔吊将大模板吊运至安装位置，把调节杆下端与基础锚筋连接，用调节杆初调使模板基本就位后，进行下一块模板安装，相邻模板之间用螺栓连接。每层模板初装完成后进行整体调整，调整时，在模板底边弹线、顶边挂线用调节杆调整就位，然后模板之间用连接螺栓紧固，焊接拉筋防止在浇筑混凝土时发生位移。当模板安装完成并且待浇筑混凝土结构中所有预埋件亦安装完毕，将模板中所有污物、碎屑物、木屑、水及其他杂物全部清除，再进行混凝土浇筑。在混凝土浇筑过程中，必须派专人看模，发现问题及时处理。第二层模板安装在第一层混凝土终凝后再进行，混凝土浇筑层高基本与模板高度一致，第二层模板直接安装在第一层模板上，调节杆和第一层模板的支铰连接，与第一层模板形成一个整体的外支撑架，上下相邻模板用螺栓连接。待第二层混凝土浇筑完成并终凝后，拆除第一层模板安装至第二层模板上，如此重复直至最后一层混凝土浇筑完成。图2为悬臂大模板安装示意图。

图2 悬臂大模板安装示意图

3.3 悬臂大模板拆除

悬臂大模板拆除一般采用汽吊配合人工进行，先将模板间的连接螺栓拆除，再拧掉拉筋末端的螺帽，最后拆除调节杆。待所有的杆件拆完后，将模板撬离混凝土然后用汽吊将模板吊走。在模板拆除过程中汽吊始终要吊住模板。拆除后的模板先将表面粘结的混凝土清除掉，在面板上涂上脱模剂。

4 悬臂大模板质量控制

钢模板面板采用8 mm厚钢板，钢板表面光滑，无凹坑、皱折或其他表面缺陷；模板的拉筋不应弯曲，并且应有适当刚度，保证施工中不受混凝土、下料冲击而产生变形或弯曲。拉筋与垫片必须牢固连接，必要时带双帽。预埋在下层混凝土中的锚固件，在承受荷载时，必须有足够的锚固强度。

对模板、支架的强度、刚度及稳定性经过结构计算，完全能够满足设计和规范的技术要求，并且能承受混凝土浇筑和振捣过程中的压力和振动力，避免模板产生位移，确保混凝土结构外形尺寸准确。另外，一定要保证模板有足够的密封性，以免在振捣混凝土时漏浆。要保证脚手架应有足够的支承面积，安全可靠的防滑措施。杆件节点应连接牢固。

5 结束语

通过悬臂大模板在唐河水电站的应用，在制作、安装、拆除及质量控制方面取得了一定的经验，并在施工进度和质量方面取得了较好的效果，重力坝、泄洪闸已通过分部工程验收，优良率达到85%。