竖井贯流式进水流道模板设计与制作

陈 斌 朱小磊 单体伟

（1.常州市城市防洪工程管理处,江苏 常州 213100；2.江苏省水利建设工程有限公司,江苏 扬州 225002）

1 概述

1.1 工程概述

南运河枢纽为常州市运北片防洪工程的主要控制建筑物，其主要作用为防洪、排涝和改善城市水环境等。该工程由一座净宽12 m节制闸和一座30m3/s的排涝泵站组成。

泵站为单向排涝泵站，靠近河道西岸采用堤身式布置，其内安装3台竖井式贯流泵，单泵流量10 m3/s，采用单列布置，总流量30 m3/s。

1.2 流道简介

本工程流道总长27.50 m，分为进水段、水泵段、出水扩散段三个部分，其中进水段流道由高2.5 m的矩形渐变至直径为1.82 m的圆，电机井竖置于流道中，根据流道内壁情况进水段由可分为直线段和渐变段[1]。进水平面图详见图1。

图1 进水流道平面图（计量单位：mm）

进水渐变段流道由电机井两侧的两个矩形渐变至泵机前侧的圆形，其中轴孔处流道曲面极为复杂（设计剖面图见图2），其模板的设计与制作是整个竖井式贯流泵流道模板工程的难点，本篇将对进水渐变段流道模板的设计与制作进行重点论述。

2 流道模板的设计

设计思路：将进水流道与电机井整合，由电机井将流道分隔成左右对称的两半进水流道，现场立模组合。电机井壁为定制的一套整体钢板，进水流道采用木模板、木排架形式进行施工，易保证设计精度；流道模板由内模、外模和骨架构成，竖井两侧流道分别通过样筋骨架将内模与外模整合成一个整体流道模板，内模面板用小片条形木板在新筋骨架上拼钉，外模面是压钉在弧形垫木上的竹胶板，部分复杂外模曲面（轴孔段）由木条拼钉而成。电机井段流道模板剖面图3所示。

3 模板构件的制作

3.1 样筋骨架及内模的制作

为易于骨架和内膜的现场制作和组装，将进水渐变段流道分为两段。根据流道渐变率不同，模板分缝选取两内模弧面的相切处。分段完成后，对每段进行样筋分档，分档主要取决于模板荷载和曲率，模板荷载主要由模板自重、人员设备重量、振捣荷载及倾倒混凝土的冲击荷载和混凝土侧压力等组成[2]。进水渐变段流道详图见图4。图中Ⅰ段曲率较小，综合考虑荷载要求选取每档39.5 cm，Ⅱ段由于曲率较大，为保证设计精度选取20 cm每档。

图2 轴孔段剖面图（计量单位：mm）

图3 电机井段流道模板剖面示意图

制作前根据样筋分档要求，沿顺水流向对样筋骨架依次编号：I段1～10号，II段11～15号。样筋骨架按表1的参数进行构件制作拼装，表中板厚d是内模面板在骨架剖线上的面板厚度，内模面板用条形木板在新筋骨架上拼钉，考虑精度和强度要求,内模面板圆弧处可分两层条形小木片错缝拼钉。

样筋骨架采用方木拼装而成，骨架存在一定的厚度（4.5 cm），因此骨架样筋均以样筋中心计算各加工参数，这样有利于消除样筋板厚限制，减少半径圆弧误差和计算工作量。同时，由于样筋骨架板厚的存在，还需考虑骨架内模面的样筋斜势，以便拼钉出的内模曲面平滑、符合设计要求[3]（样筋骨架模板参见图3左）。另外，在骨架节点钉小块竹胶面板，可增加骨架强度和稳定性。

图4 进水渐变段流道大样图（计量单位：cm）

表1 样筋骨架设计加工参数表 （单位：cm）

图5 轴孔段半幅外模面三维示意图

3.2 外模制作

外模板面制作时按照曲率不同也可分为两段：竖井段和轴孔段。

竖井段外模：竖井段外模面是一段圆弧面，其模板制作相对简单。按设计圆弧参数(圆弧半径R=8.25 m)制作弧形垫木，将弧木按30 cm左右间距钉装在20 mm厚竹胶板上。装订弧形垫木时，从竹胶板上下两边空10 cm开始装订弧木，以便于样筋骨架与外模面的组装（外模模板剖面参见图3右）。

轴孔段外模：轴孔段外模面是一个正方形到圆渐变体被两段圆弧竖切后的外表面，这两段圆弧有一个公共端点且在同一平面上。图5所示为流道轴孔段一半外模面的三维图，另一半外模面xoy平面对称放置。

模板制作前须做好各项准备，设置等比例放样平台：水平平台作为基准面，按图2中8个设计剖面作为分档样筋骨架位置，垂直于基准面固定一平板作为1-1剖面的参照面，根据设计参数将圆心设置在适当高度（本工程高度为高于基准面70 cm处），轴孔段外模骨架模板剖示意见图6。

图6 轴孔段外模骨架模板剖示意图

表2 弧形骨架控制参数表 （单位：cm）

拼装时首先将弧形骨架中梁按放样线固定在放样平台上，以此控制图5中x、z方向的坐标位置，固定弧形骨架时注意考虑条形木板片厚度；然后将各剖面骨架横梁置于定位弧形骨架下放，以此控制x方向上各断面位置；最后将各弧面样筋骨架固定在骨架横梁上方，由于各弧面样筋骨架在x方向上已由横梁定位，因而弧面骨架只需确定y、z方向相关控制量，这样简化设计并易于实现制作。弧形骨架相关控制参数见表2，表中为各控制断面中弧形骨架的净尺寸，制作时必须注意重复考虑面板材料厚度。

最后可进行外模面板安装，由于此处曲面形状复杂，整块模板难以实现，所以中梁处用小片（4 cm～6 cm宽）条形木板片拼钉，异形弧面用厚约8 mm三角长条形木片拼钉两层[4]。轴孔段外模面完成后，需和剪裁过的弧形垫木竹胶板整合，组装固定，以便于后期流道的整体放样组装。

4 组装及其他

考虑模板制作精度，进水渐变段进行一次预拼装。设置组装平台，用水准仪对平台进行抄平，保证平台平整、稳固，达到模板制作精度要求后，在拼装平台上放好大样线[5]。拼装时，首先将外模板按放样线固定在放样平台上。骨架接装时，按照平台上放出的骨架大样，将轴孔处第一榀骨架作为起点，由轴孔到电机井的顺序，依次将样筋骨架组装在外模板上，组装既要保证骨架位置准确，还要保证骨架支撑连接牢固不形变。面板拼装前检查骨架形状尺寸，满足设计要求后，方可进行内模面板的拼装，内模曲面形状较复杂，不能做成整块模板，所以用小片（4 cm～6 cm宽）长条木板拼钉。为减少曲面木板弹力，面板采用两层约1.2 cm厚木板片，上下两层要错缝装订，面板钉完刨光，尺寸形状检查复核合格后涂刷清漆，以利脱模。

5 结语

通过本工程的实践，该套模板得到了很好的应用。从南运河枢纽工程流道施工结果看，流道施工所采用骨架整合内外模板的结构形式合理，模板整体性好，可实现流道整体一次性浇筑完成，受力性能特别是承受力性能好，在施工过程中没有发生模板的整体或局部移位及形变，进水流道非常平滑，各项测量数据令人满意。该套模板的成功应用使本工程缩短了工期，为地区同类工程的施工积累了一定施工经验，取得了较好的经济和社会效益。