表孔倒悬牛腿内拉式承重系统在锦屏一级水电站施工中的运用

刘 明 生， 刘 泽 艳

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库，距河口358 km，距西昌市直线距离约75 km。

该工程采用堤坝式开发，主要任务是发电。水库正常蓄水位高程1 880 m，死水位高程1 800 m，正常蓄水位以下库容77.65亿m3，调节库容49.1亿m3，属年调节水库。电站装机6台，单机容量600 MW。

该工程枢纽建筑物主要由混凝土双曲拱坝(包括水垫塘和二道坝)、右岸泄洪洞、右岸引水发电系统及地面出线场等组成。其中导流底孔、放空底孔、泄洪深孔等均设计为倒悬牛腿结构，又属表孔溢流面出口倒悬牛腿的坡度最为平缓，施工难度最大。

2 施工方案的选择

2.1 倒悬牛腿结构的设计情况

锦屏一级水电站表孔倒悬牛腿结构分为进口牛腿和出口牛腿，其中表孔进口闸墩牛腿坡度为1∶0.839 1，表孔进口溢流面倒悬牛腿坡度为1∶1；而表孔溢流面下游倒悬体坡度为 1∶1.28，坡度最为平缓，高程为1 835～1 843 m，高程1 843 m以上为溢流面，倒悬体结构断面大，施工难度大。表孔出口溢流面倒悬体设计结构见图1。

2.2 施工方案

图1 表孔出口溢流面牛腿侧视图

方案一：牛腿采用外撑式承重支撑结构。

目前一般水电站的倒悬牛腿施工其承重支撑常常采用型钢制作成钢桁架，采用外撑式承重支撑结构，模板面板采用组合钢模板配合木模板立模或采用2 m宽左右的悬臂大模板立模。牛腿侧面则采用悬臂大模板和定型钢模立模，局部辅以木模板补缝。

方案二：牛腿采用内拉式承重系统结构。

内拉式承重系统结构施工是指在牛腿等倒悬体施工时，提前在先浇筑的混凝土内预埋工字钢、槽钢、三角柱等受拉、受压构件，通过拉杆转换外侧模板所受的侧压力及重力至先浇筑的混凝土内的方法。外侧倒悬模板一般采用P6015、P3015等散装钢模板(局部采用木模板)。

2.3 方案的比较与选择

外撑式承重支撑结构方案具有的优点：节约材料，由型钢制作的承重钢桁架等可以重复使用，使用完成后可以回收。

外撑式承重支撑结构方案具有的缺点：安装外撑式承重钢桁架时必须借助汽车吊辅助，不易安装，同时占用仓号场地，影响仓号其它部位备仓的施工，进而影响施工进度；外撑式承重钢桁架安装费用因汽车吊台班费用高，导致其安装费用较高；外撑式承重钢桁架安装精度不易控制及调整，混凝土外观质量控制偏差一般较大；倒悬牛腿外支撑在混凝土浇筑施工后必须等到混凝土至设计强度后才能拆除，且因牛腿倒悬特性，倒悬牛腿外支撑拆除困难，拆除费用高，进而影响总体施工进度。

内拉式承重系统结构方案具有的优点：所有承重系统均在已经浇筑混凝土的仓号表面进行，施工安全；承重系统安装可以不用汽车吊等大型机械，仅需人工即可进行，安装速度快；倒悬体外侧安全防护棚的搭设及模板安装等简便易行，施工简单快速；因倒悬体外侧为散装钢模板等，其重量轻，模板安装简单快捷；倒悬体外侧散装钢模板结构体型便于控制，误差便于调整，混凝土外观质量便于控制。混凝土浇筑完成后等强期间仅占用少量的钢模板，且模板拆除时仅需少量人工即可进行，拆除安全快捷且费用较低。

内拉式承重系统结构方案具有的缺点：内拉承重型钢必须埋入混凝土中，不能重复使用或回收。

经过对上述两个方案进行比较后得知，采用内拉式承重系统结构方案施工更为安全、快速、质量控制更有保障，同时，外撑式承重支撑结构钢桁架回收成本高，废旧钢材回收仅为800元/t，回收效益低。故经仔细进行方案比较，最终决定采用内拉式承重系统结构方案进行倒悬牛腿施工。

3 方案的设计及施工

3.1 内拉式承重支撑方案的设计

针对倒悬牛腿坡度平缓的工程结构特点，牛腿部位的混凝土浇筑升层按300 cm进行。内拉支撑结构采用[20槽钢，提前预埋于混凝土内50 cm，外露4 m，槽钢间距75 cm，与散装钢模板配套使用，并用φ25钢筋、间距100 cm将[20槽钢连接成整体，同时再用φ25钢筋做斜向剪刀撑，将[20槽钢连接成不可变结构。拉筋和锚筋均采用二级φ20钢筋，拉筋水平间距为75 cm，斜面(竖向)拉筋排距为70 cm(P6015/1015模板间隔布置)，每排锚筋与混凝土面成45°夹角，锚筋锚入混凝土内50 cm，外露30 cm。

先在倒悬牛腿起点以下竖直面先浇混凝土块上预埋定位锥，安装小三角形桁架，间距150 cm，在其上修建施工平台及倒悬牛腿支模时的安全防护棚。安全防护棚采用普通架管及安全网施工。方案设计见图2、3。.

图2 表孔下游牛腿倒悬模板设计图

图3 牛腿内拉系统结构图

模板采用P6015/P1015模板间隔布置，将拉杆布置在P1015模板上；采用8#槽钢(间距50 cm)作竖向围檩，2根8#槽钢(间距70 cm)作水平围檩；螺杆采用φ22钢筋，垫板采用150 mm×150 mm×100 mm钢板，配φ22双螺帽。

围檩设计情况见图4。

3.2 内拉式承重支撑的施工方法

(1)首先在倒悬牛腿起点以下仓号内按设计间排距预埋[20槽钢、地锚，外侧竖直面先浇混凝土块上的预埋定位锥。

(2)待倒悬牛腿起点以下仓号混凝土浇筑完成有一定强度时(一般至少达到3 d强度)即可在预埋的定位锥上安装小三角形桁架，间距150cm，在其上作施工平台。

图4 围檩设计图

(3)在仓号内安装、焊接主受力[20槽钢，使用φ25钢筋、间距100 cm，将[20槽钢连接成整体，同时再用φ25钢筋做斜向剪刀撑，将[20槽钢连接成不可变结构。焊缝宽度、长度、厚度均按设计要求进行，经检查验收合格后再进行下一工序作业，如图3所示。

(4)在仓内[20槽钢系统安装完成后，施工人员系上安全带，在施工平台上按倒悬牛腿坡度用架管、安全网、拉杆等搭设支模时的安全防护棚(图2)。

(5)安全防护棚搭设完成并经检查验收合格后开始按设计倒悬坡度立模板，安装竖向、水平围檩，进行焊接拉杆等作业，在测量人员对模板校正加固后进行下一工序。

(6)倒悬牛腿模板安装完成并经检查合格后开始钢筋安装，按设计图要求安装倒悬牛腿部位的钢筋，最后进行混凝土浇筑。

4 结 语

在对水电工程建设中的一些特殊结构进行施工时，要充分了解现场设计结构情况、现场材料物资情况并对施工方案进行比较与分析，不能墨守成规，应结合各种新技术、新工艺、新方法等选择适宜的施工方案，对安全施工、控制施工质量、加快施工进度、节约成本等能起到根本性的作用。

参考文献：

[1] 混凝土结构工程施工及验收规范，GB 50204-2002[S].

[2] 组合钢模板技术规范，GB 50214-2001[S].

[3] 建筑结构荷载规范，GB50009-2001[S].

[4] 水利水电工程模板施工规范，DL/T 5110—2000[S].