贝雷架在水电站大跨度板梁施工中的应用

(1.贵州北盘江电力股份有限公司，贵州 贵阳 550002；2.中国水利水电第九工程局有限公司，贵州 贵阳 550002)

1 工程概述

马马崖一级水电站位于北盘江中下游，地处贵州省关岭县花江大桥上游20.20km的峡谷中。为北盘江干流(茅口以下)梯级开发的第二个电站，其上游为光照水电站，下游为董箐水电站。电站装机容量558MW，共安装3台单机容量为180MW的水轮发电机组和1台18MW的生态小机组。马马崖一级水电站是一座以发电为主，兼顾航运功能的大(2)型工程。

进水口、尾水出口均布置在大坝左岸，进水口EL592平台与尾水出口EL540.5尾水平台均由3孔现浇板梁和2孔预制板梁组成，进水口EL592平台预制板梁底部为进水口EL565.5预留岩埂，预制板梁悬空高度28.5m，尾水出口EL540.5平台预制板梁底部为尾水出口EL500.5预留岩埂，预制板梁悬空高度40m。

2 工程重点及难点分析

2.1 预制板梁施工难度大

进水口、尾水出口预制板梁截面较大，主梁(T形)最大截面为1.51m×1.20m，最大净跨达10.50m，板梁自重大，预制板梁底部悬空高度达40m，属于特级高空作业，质量、安全隐患突出。

2.2 施工限制因素多

进水口、尾水出口由于金结安装单位正在进行闸门吊装焊接，进水口平台及尾水出口平台已堆放了各种大型金属构件，造成施工场地狭窄，“T”形梁预制没有足够的施工场地，同时预制板梁自重较大，跨度较长，大型吊车现场吊运安装作业困难。

3 施工方案选择

根据以上工程特点分析，由于预制板梁施工受到场地环境因素影响，没有足够的场地进行板梁构件预制及吊装，为此必须对进水口及尾水出口预制板梁施工方案进行优化，将板梁构件预制调整为板梁整体现浇。

3.1 搭设满堂脚手架

由于预制板梁底部悬空高度较高，在板梁底部搭设满堂脚手架进行施工工程量大，在板梁结构施工完成后脚手架拆除工程量大，难度高，且等待龄期较长(28天)。

3.2 预埋工字钢

在板梁底部埋设工字钢作为支撑体系进行施工，工字钢预埋时需用吊车吊装就位，再采用人工焊接，工字钢两端支座需埋入混凝土内，同时由于工字钢在板梁底部，板梁混凝土浇筑施工完成后拆除时工字钢自重大，底部悬空高，梁板浇筑完成后已形成整体，工字钢在拆除时必须割成小块逐一转运，工字钢无法回收，费用较大，拆除难度高，安全隐患突出。

3.3 安装贝雷架

在板梁上方安装贝雷架，作为板梁支撑系统，单跨贝雷架只需一次组装完成，逐跨采用吊车吊装就位，在第2孔板梁施工时可直接推送就位，同时贝雷架在板梁结构上部，安装拆除方便，板梁底部只需拆除底模及操作平台，拆除工程量小，施工难度及施工风险均较前两种方案有所减少，并且贝雷架不会埋入混凝土内，材料可重复利用，节约工程投资。

综上所述，采用第三种安装贝雷架方案作为支撑系统进行板梁施工风险、投资最小。

4 贝雷架选择及验算

根据设计蓝图计算分析，进水口预制梁跨度及截面均较尾水出口板梁大，在计算时，取进水口板梁作为计算对象，单孔板梁重量如下：

La1梁(共2根)V1=0.63m2×11.9m×2=14.994m3。

La2梁(共7根)V2=0.684m2×11.9m×7=56.98m3。

横隔板(共3道)V3=6.9m2×0.2m×3=4.14m3。

板面V4=1.55m2×11.9m=18.45m3。

楼板总重V=14.994+56.98+4.14+18.45=94.56m3×3t/m3(钢筋混凝土密度)=283.68t

闸墩孔跨度为11.90m(实际净跨10.50m)，考虑5榀贝雷架承重，因此均布荷载为:

荷载Q=283.68T×10kN/T÷(5×11.5m)=49.34kN/m。

考虑荷载安全系数1.7，即最大弯距和剪力如下:

弯矩Mmax=1.7×ql2÷8=1.7×49.34×11.5^2÷8=1386.61kN·M

剪力Qmax=1.7×ql÷2=1.7×49.34×11.5÷2=482.30kN

经查阅《装配式公路钢桥多用途使用手册》中桁架结构容许内力表(见表1)可知，不加强桥梁双排单层最大弯矩为1576.4kN·M，最大剪力为490.5kN。

故：

弯矩Mmax=1386.61kN·M<1576.4kN·M

剪力Qmax=482.30kN<490.5kN

因此，采用5榀贝雷架结构满足要求。

表1 桁架结构容许内力

贝雷架单个桁架单元长度3m，预制梁跨度为11.50m，实际净跨10.50m，加上钢梁两端头搭接长度(按至少1.50m考虑)，每榀贝雷架长度L=11.50m+1.50m+1.50m=14.50m，单层需要贝雷片5片×3m=15m>14.50m。

所以单孔板梁贝雷架需要的材料：桁架单元5片×2排×5榀=50片，销子8个×2排×5榀=80个，连接片6个×5榀=30个。

桁架单元荷载验算

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》，单个桁架单元承受的荷载标准值为75kN，经校核，单孔板梁每片桁架受力为：

283.68T×1.7(安全系数)×10kN/T÷50(片)=96.45kN>75kN(标准值)

因此单个桁架单元不能满足受力要求，必须在单个桁架单元上、下设置加强弦杆，设置加强弦杆后可成倍提高标准荷载值，即设置加强弦杆后单个桁架单元承受荷载标准值为150kN，单孔板梁每片桁架受力96.45kN<150kN，满足要求。

经以上计算，在贝雷架单个桁架单元上下设置加强弦杆，单孔板梁共增加50片×2=100根。综上所述，贝雷架所需主要材料见表2。

表2 单孔板梁贝雷架主要材料用量

贝雷架布置时，平均分布于进水口、尾水出口预制板梁位置。为便于贝雷架拆除安装以及防止贝雷架将已浇筑的板面混凝土破坏，在贝雷架底部垫设枕木，并在枕木两侧设置工字钢。在贝雷架上方设置φ48钢管架网，间排距0.60m×0.60m，采用φ16圆钢作为拉筋对板梁模板进行反拉加固。

φ16拉筋单根受力为42.20kN；拉筋间排距为0.60m，即受力面积为0.36m2，木模板自重取0.50kN/m2，施工人员荷载取2kN/m2，混凝土下料时产生的水平荷载取2kN/m2。

作用在φ16拉筋的力N=P总×1×1=(283.65×1.7(安全系数)×10÷(13.53×11.9)+(0.50+2+2))×0.60×0.60=12.4kN<42.20kN，满足要求。

同时，采用φ48钢管在梁底部搭设操作平台，操作平台钢管间距1m×1m，平台上满铺竹跳板。

5 贝雷架安装及梁底部操作平台搭设

贝雷架采用人工在进水口、尾水出口已浇筑的闸墩现浇板梁平台进行拼装，将桁架单元按照施工方案中贝雷架安装图有序排放，并采用连接销子连接，拼装好的贝雷架采用8t汽车吊吊运，人工配合安装。

贝雷架安装好后对贝雷架进行加固，在贝雷架两端各设置插筋将其固定，并在贝雷架顶部搭设钢管架网，间距1m×1m。上部钢管架网搭设完成后进行梁底部操作平台钢管架网安装，上下两层钢管架网间采用φ16吊筋连接，吊筋间距同钢管架网间距，吊筋上下均制作成“6”形，并将弯钩回弯焊接牢固。操作平台下部钢管网采用φ48钢管沿吊筋弯钩内逐一穿过，最后形成钢管架网。为便于人员施工，在钢管架网上满铺竹跳板形成操作平台，并在操作平台四周设置安全护栏，保证作业人员安全。贝雷架布置见下页图。

贝雷架布置图

6 板梁模板安装及钢筋制安

预制板梁模板采用木模板进行安装，首先进行拉筋和钢管围楞施工，底模、边模上部采用“锁口、拉、衬”等方式加固，模板缝隙采用封口胶带作嵌缝处理，防止漏浆。在模板安装时，为便于后期模板及操作平台拆除，在板上部预留1.50m×1.50m进人孔，待后期材料拆除完毕后单独浇筑二期混凝土将其封闭。

板梁钢筋严格按照图纸进行下料制作，采用人工转运至作业面进行绑扎，首先进行梁的钢筋安装，最后进行板面的钢筋安装。

7 混凝土浇筑

由于施工场地狭窄，若采用普通混凝土泵进行浇筑，则混凝土泵泵送距离较长，不利于混凝土浇筑。为便于混凝土浇筑入仓，保证浇筑质量，在板梁混凝土浇筑过程中采用混凝土汽车泵进行浇筑。同时，由于预制梁自重较大，为保证安全，在进水口、尾水出口梁浇筑过程中采取分区域、分段间隔下料，将每组贝雷架部位作为一个分区，间隔下料，各区域先浇筑“T”形梁下部梁腹一半高度，然后，再进行剩余部分梁及板面混凝土浇筑。

8 贝雷片拆除

在板梁混凝土浇筑完成并达到龄期后，对板梁模板及贝雷架进行拆除，板梁底部模板及加固钢管等采用人工将模板、钢管等切割成块分批次从板面预留的孔洞中转运至地面。先进行板梁模板拆除，然后进行底部操作平台拆除，最后进行地面贝雷架的拆除。拆除时，安全员、技术质量人员均要在现场全程指挥操作，确保拆除过程安全、有序进行。

9 结 语

工程在进水口、尾水出口预制板梁施工过程中，结合现场实际情况，在无足够空间进行预制、无大型吊装设备吊装及外部条件有限情况下，将预制梁单根预制、逐一吊装调整为贝雷架支撑、拉筋反拉、整体现浇的模式。在浇筑过程中采取分区域、分段间隔下料的方式，保证了板梁浇筑质量及施工安全，加快了施工进度，节约了大型起重吊装设备的租赁投入，节约了施工成本。