向家坝水电站泄水坝段长陡过流面模板设计及应用

李国建,王 科

(中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北省宜昌市 443002)

文章编号：1006—2610(2015)01—0042—04

向家坝水电站泄水坝段长陡过流面模板设计及应用

李国建,王 科

(中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北省宜昌市 443002)

向家坝水电站二期工程泄水坝段中表孔过流面面积大、坡度较陡、需要大仓位浇筑，并且施工速度及施工质量要求高。施工中采用一种可连续安装或拆卸的长陡过流面模板，操作方便、成本低、周转利用率高，实现了大面积长陡过流面的快速、高质量施工，其模板技术值得推广。

泄水坝段；长陡过流面；表孔；模板；向家坝水电站

1 工程概况

向家坝水电站二期工程泄水坝段位于河床主河槽中部略靠右侧，共分13个坝段，下游接大坝消力池，右侧与右非坝段相连，前缘总长248 m，标准泄水坝段宽20 m，设计建基面高程240.00 m，坝顶高程384.00 m。泄洪大坝采用溢流表孔与泄水中孔间隔布置型式，高低坎底流消能，共设置有12个表孔，10个中孔，泄水坝段典型剖面见图1。

图1 泄水坝段典型剖面图 单位：m

泄水坝段溢流表孔堰顶高程354.00 m，孔口宽8 m，闸墩宽12 m，表孔跨相邻坝段横缝布置，表孔中心线与横缝重合。表孔闸墩下部分别布置10个坝身泄水中孔，进口底板高程305.00 m，出口控制断面孔口尺寸6.0 m×9.6 m(宽×高)。溢流表孔孔口尺寸8 m×26 m(宽×高)，最大高差93 m，过流面长度超过166 m，最大坡比1∶0.8。坡面长度长、面积大、坡度陡，模板施工难度大，且对混凝土浇筑质量要求高，浇筑时需要大仓位快速浇筑。

为满足泄水坝段溢流表孔长陡过流底面混凝土快速、高质量浇筑的要求，设计了一种可连续安装或拆卸的过流斜坡面混凝土模板，对长陡过流底面进行施工。

2 模板施工方案比较

2.1 传统斜坡部位拉模施工

(1) 在对斜坡部位的混凝土浇筑施工中，常常使用拉模的施工方式，这种方式过流底面混凝土需分2期浇筑：一期预留台阶形坡面；二期抗冲磨混凝土为薄层浇筑。易产生表面裂缝，影响过流面浇筑质量。

(2) 采用拉模施工，需待相邻两个坝段大体积混凝土均浇筑到表孔堰顶高程354.00 m，且一期台阶形坡面混凝土温度降至19～21 ℃以下，才可进行二期抗冲磨混凝土施工，严重影响表孔过流面施工工期。

(3) 拉模施工需安装、拆除拉模轨道及牵引装置，费时费力。

采用拉模的方式对泄水坝段表孔过流底面混凝土浇筑，难以满足施工进度及施工质量的要求。

2.2 可快速安拆模板施工

表孔底板采用散装模板拼装成可快速安拆模板，模板系统主要包括面板和单节可拆卸围檩组成，采用内拉内撑形式固定。

(1) 顺流向一次立模板6块，面板覆盖混凝土高度约94 cm，相当于2个浇筑坯层的厚度，在第3个坯层浇筑之前，可完成第1坯层对应3块高度的模板拆除、移装，不影响混凝土浇筑速度。解决了拉模施工中，因脱模时间影响浇筑速度的问题。

(2) 溢流表孔过流底面混凝土与侧墙同步整体浇筑，无需预留坡面表层混凝土。解决了拉模施工中浇筑二期薄层混凝土易产生裂缝的问题。

(3) 无需安装、拆除模板轨道及牵引装置，简化施工工序，节省资源投入，同时还能提高施工质量。

(4) 模板采用内拉内撑的形式安装固定，不受坡面坡比影响，可适应任何坡度坡面施工，且模板加工量小，可重复使用，节约成本。

因此，泄水坝段溢流表孔过流底面混凝土选用了可快速安拆模板进行施工。

可快速安拆模板施工简图见图2。

图2 模板施工简图

3 模板设计

3.1 模板结构设计

可连续安装或拆卸的长陡过流面模板采用厚度2.5 mm的钢板制作，单块模板尺寸1.88 m×0.2 m(2.1 m×0.2 m)，模板背面设置有6.0 cm高纵横向筋板。相邻模板之间采用U形卡连接固定。

因左右墩墙与过流底面整体浇筑上升，墩墙与底板衔接部位侧模采用异形整体模板施工，在该模板底部纵横向筋板上焊接平行于面板的连接板。底面模板端板与墩墙侧模底部连接板采用U形卡连接固定。

采用2寸钢管做围囹，将模板在顺水流连接为整体。钢管围囹一侧端头设有螺孔，另一侧端头设有与其它围囹端部的螺孔相配合连接的连接杆。在底板结构钢筋上固定架安螺杆，架安螺杆顶部通过节安螺帽连接有拉条螺杆，拉条螺杆顶部设有紧固螺母，拉条螺杆穿过模板预留孔洞，模板背部交叉设有钢管围囹，围囹上设有与模板上预留孔洞相对应的钻孔，拉条螺杆穿过第一钻孔和第二钻孔，再采用螺帽对模板及钢管围囹进行紧固。

模板、连接件及围囹结构见图3～5。

3.2 模板支撑设计

3.2.1 内撑校核

(1) 承载力校核

图3 模板结构图 单位：mm

图4连接件结构图

考虑1人/m2作业，即1.2 kN/m2，模板及围囹自重标准值0.344 kN/m2，面层钢筋自重标准值0.631 kN/m2，内撑荷载标准值为F=2.175 kN/m2，单根内撑荷载Q=2.4F=5.22 kN，小于单根内撑钢筋轴心承载能力164.87 kN。

(2) 稳定性校核

图5围囹结构图

式中：φ为稳定性系数； i为钢筋回转半径；k为计算长度附加系数，取1.0；μ为计算长度系数，取1.6。

内撑允许长度7.6m,大于最大升层高度3.5m。则利用结构钢筋做内撑满足要求。

3.2.2 内拉设计

(1) 新浇混凝土侧压力计算

F1=0.22γct0β1β2v1/2；

F2=γcH；F3= min(F1，F2)

(1)

式中：F为新浇混凝土对模板的最大侧压力，kN/m2；γc为新浇混凝土的重力密度，kN/m3,取值25kN/m3；t0为新浇混凝土的初凝时间，h，可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用t=200/(T+15)计算；T为混凝土的温度，℃，取20 ℃；H为混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面时的高度,m，取3m；β1为外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；β2为混凝土坍落度影响修正系数，坍落度小于30mm，取0.85；50～90mm，取1.0；110～150mm，取1.15；v为混凝土的浇筑速度，取0.4m/h。

则,新浇混凝土侧压力:

F3=min(F1，F2)=27.43 kN/m2

(2) 新浇混凝土上浮力计算

新浇混凝土考虑其完全流动性，上浮力：

F3=γcV

(2)

式中：γc为新浇混凝土的重力密度,kN/m3,取值25kN/m3；V为单位面积模板排开混凝土体积，取0.5×0.8 H2；H为新浇混凝土浇筑厚度，取3m。

则，新浇混凝土上浮力：

F4=γcV=3.6 kN/m2

(3) 新浇混凝土对模板的作用力

(3)

模板法向受力：Fσ=Fsinα=23.67kN/m2

模板切向受力： Fτ=Fcosα=14.32kN/m2

4 可快速安拆模板实施与应用

泄水坝段大体积混凝土总体施工工序为：缝面处理→钢筋施工→埋件施工→模板安装→混凝土浇筑→模板拆除→养护。

4.1 模板安拆施工工艺

4.1.1 模板安装

(1) 待浇筑仓内结构钢筋绑扎完毕且埋件施工完成后，用拉条将面层结构钢筋的主筋与基础面上设置的插筋焊接牢固。

(2) 将多个节安螺帽的架安螺杆的一端焊接在结构钢筋上，焊接时保持架安螺杆的间距、方向与围囹上钻孔间距、方向吻合一致，然后调整所有节安螺帽的顶面与设计混凝土表面齐平。

(3) 按照从低往高的顺序架立模板，单块模板之间采用U形卡连接，然后在模板的外侧使用钢管围囹对架立的模板加固。

(4) 将底面模板端板与墩墙侧模底部连接板采用U形卡连接固定。

(5) 模板顶部用封头模板封住，进行收仓。调整钢管围囹上的钻孔与模板上的钻孔对齐，然后插入拉条螺杆与节安螺帽螺旋连接，最后在拉条螺杆露头外侧使用螺帽将模板固定。

模板具体安装形式见图6～8。

图6 模板安装侧视图 单位：mm

4.1.2 模板拆除

当混凝土浇筑至一定的高度、底层混凝土初凝后，即可拆模对其进行抹面施工。拆模时，先将拉条螺杆从节安螺帽中旋出，再退出单节钢管围囹，然后卸下对应部位模板。进行抹面施工前，可将混凝土表层内的节安螺帽旋出，以保证抹面质量，并节约材料成本。

由于单块模板及单节围囹均单独连接固定在对应部位的结构钢筋上，通过U形卡和连接杆进行加长，当拆除单节围囹及对应模板时，对其它部位模板不影响，模板结构安全可靠。

图7 模板安装俯视图

图8 底模、侧模连接图 单位：mm

4.2 模板质量控制

泄水坝段溢流表孔为过流面，对混凝土浇筑质量要求高，特别是过流面平整度及底板与侧墙连接部位的浇筑质量。因此，在模板施工过程中需严格控制模板施工质量。

(1) 严格按照图纸加工模板、围囹等部件，模板面板钻孔与围囹钻孔间距相等，保证拉条螺杆能够准确安装。

(2) 准确焊接节安螺杆，确保模板的精确安装，防止模板安装错位出现板间缝隙或面板错台，影响混凝土浇筑质量。

(3) 拉条及节安螺杆焊接完成后应进行严格检查，确保焊点牢靠，并对节安螺杆、节安螺帽、拉条螺杆丝口进行检查，确保模板在混凝土浇筑过程中稳定安全。

(4) 模板安装完成后，对模板安装精度进行双向校正，保证模板垂直度、平整度，确保外观体型尺寸。

4.3 实施效果

向家坝水电站泄水坝段2012年5月所有坝块达到或超过高程340.00 m，满足汛期坝体拦截100年一遇的洪水条件。2012年10月底坝体全线达到高程368.00 m，满足右岸地下电站首台机组蓄水发电条件。

泄水坝段混凝土浇筑外观验收合格率100%，优良率91.4%；模板施工优良率91.6%；过流面不平整度检测最大值不超过8 mm，符合率93.3%；坡比检测均符合设计要求。

2012年12月至2013年6月对中表孔进行了检修，泄水坝段溢流表孔过流面未见明显表面裂缝，整体情况良好。

5 结 语

向家坝水电站泄水坝段溢流表孔底板施工，成功应用了可连续安装或拆卸的长陡过流面模板，解决了长陡过流面大面积混凝土快速、高质量施工中的各项技术问题，实现了过流底面与墩墙混凝土整体连续浇筑，提高了长陡过流面混凝土模板施工水平；保证了施工效率，节约了施工成本，为类似工程提供了成功技术经验，值得推广应用。

[1] 唐伟杰,郑祥,韩金涛.溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾掺气坎过流面散装钢模板一次成型浇筑施工技术[J].四川水力发电,2013,32(5)：24-26.

[2] 邹龙生.小湾双曲拱坝2号导流底孔底板过流面施工[J].水力发电，2009,25(2)：55-59.

[3] 张开广,商永红,盛信平,等.可连续安装或拆卸的斜坡混凝土模板中国,CN201120562245.5[P].2012.

[4] SL191-2008，水工混凝土结构设计规范[S].北京：中国水利水电出版社,2008.

[5] 建筑施工手册编委会.建筑施工手册[S].5版.北京：中国建筑工业出版社,2012.

[6] GB50214-2001,组合钢模板技术规范[S].北京：中国计划出版社,2001.

Design and Application of Formworks for Long and Steep Outlet Dam Section,Xiangjiaba Hydropower Project

LI Guo-jian, WANG Ke

(China Gezhouba Group Three Gorges Construction Engineering Co., Ltd., Yichang 443002,China)

The surface outlet for flow at the outlet dam section of Xiangjiaba Hydropower Project, Phase II, features large area and great steep. Therefore, mass concrete is required. Meanwhile, both construction speed and quality are highly required. During construction, one kind of the formworks which can be installed and dismantled continuously for the long and steep surface for flow is applied. It is convenient to operate, lower in cost and high utilization rate. It materializes the speedy and quality construction of the long and steep surface outlet for flow. The formworks are worth of developing for application.

outlet dam section; long and steep section for flow; surface outlet; formwork; Xiangjiaba Hydropower Project

2014-08-12

李国建(1974- )，男，湖北省宜昌市人，高级工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

TV652.1

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.01.011