翻转模板在下浒山水库工程中的应用研究

殷兰馥

(安庆市花凉亭灌区管理处，安徽 安庆 246400)

0 引言

碾压混凝土坝模板工程优化与否是影响混凝土连续上升的关键技术之一[1]，翻转模板施工技术具有机械化程度高、施工质量好、施工速度快、人工用量少、施工安全等优点。下浒山水库工程要求翻转模板满足结构可靠、稳定性好，同时能够克服各类仓内机械荷载、风荷载和混凝土侧压力，以及在迎、背水侧折点处不间断连续施工的要求。因此，结合工程结构受力特点和荷载分布情况，深入研究翻转模板设计施工方案是有效保证类似碾压混凝土工程质量和施工进度的重要途径。

1 工程概况

下浒山水库是以防洪、灌溉、供水为主，兼顾发电的大沙河上控制性工程，总库容1.96亿m3，正常蓄水位115 m，地面式厂房共安装3台机组，装机15 MW。防洪保护耕地13.59万亩，灌溉农田35.08万亩，工程属Ⅱ等大(2)型水库工程。

拦河坝为为碾压混凝土重力坝，坝顶高程119 m，最大坝高74 m。坝轴线全长295.5 m，共分17个坝段。根据工程特点，大坝上下游面、闸墩均采用翻转模板，大坝碾压砼范围内上游立面及闸墩，采用H×B=3.0 m×3.0 m钢制翻升模板，下游斜坡面采用H×B=3.0 m×1.5 m钢制翻升模板，靠近山体岸坡部位不能安装翻升模板的部位采用P3015小型模板或木模板组装。模板支立示意见图1、图2。

图2 坝体斜坡组合翻转钢模板支立示意图

图1 坝体组合翻转钢模板支立示意图

2 翻转模板的构成及其设计计算

2.1 翻转模板的组成

翻转模板主要由支撑系统、面板系统、工作平台和锚固系统组成，单套模板组装图示意见图3。

图3 单套模板组装图

翻转模板垂直方向三块为一单元，通过连接销连接上下层面板，用U型卡连接左右面板。上下桁架通过调节螺栓和插销连接，转折处通过调节螺栓实现变坡，不影响仓内混凝土的连续浇筑。

2.2 翻转模板受力分析计算

2.2.1 荷载确定

(1)恒荷载——新浇混凝土对模板侧面的压力标准值

混凝土作用于模板的侧压力随着浇筑高度增加，但达到某一临界值后便不再变化，此临界值即为混凝土对模板的最大侧压力。通过理论和实践，可按式(1)、式(2)计算，并取其最小值：

F=0.22γct0β1β2V1/2

(1)

F=γcH

(2)

式中：F为混凝土对模板最大侧压力，kN/m2；γc为混凝土重力密度，kN/m3，此处取24 kN/m3；t0为混凝土的初凝时间，h；V为混凝土浇灌速度，m/h；H为侧压力计算起点至新浇混凝土顶面总高度，m；β1为外加剂影响修正系数；β2为混凝土塌落度影响系数。

翻转模板侧压力计算：

F=0.22γct0β1β2V1/2=0.22×25×10×1.2×1.15×0.10.5=
72.8 kN/m2

F=γcH=24×3=72 kN/m2

取二者中的较小值，F=72 kN/m2

(2)活荷载——仓内振捣混凝土时所产生的荷载

根据测算，新浇筑混凝土有效高度内，振捣混凝土对模板产生的侧压力荷载为4 kPa。

(3)确定模板的侧压力

F=4×1.4+72×1.2=92 kN/m2

2.2.2 模板计算

(1)模板横向计算

(2)侧模竖向计算

面板厚度5 mm，竖肋为双10#的槽钢，间距1.8 m，支点间距1.8 m，模板横向变形按简支梁进行计算，断面参数计算宽度b=1.8 m，支点间l=1.8 m，距中性轴最大距离y=10.5 cm，总惯性矩I=802.9 cm4，纵向的线性载荷q=Fb=16.7×1.8=30.06 kN/m，弹性模量E=206 GPa，最大挠度最大弯矩M=8350 N·m，σ=My/I=8350×10.5/802.9=109.2 MPa<[σ]=215 MPa，满足要求。

(3)桁架计算

桁架内弦杆采用双10#槽钢，外弦杆和腹杆采用单10#槽钢，背架与模板之间通过M20的螺栓连接。按均布载荷进行计算，侧压力F=16.7 kN/m2计算高度h=3 m，宽度b=1 m，q=Fb=16.7×1=16.7 kN/m。

1)撑杆所受轴力F=75.15 kN

撑杆采用Φ60×6的无缝钢管，面积A=1017 mm2，σ=F/A=75150/1017=73.9 MPa<[σ]=215 MPa，满足要求。

2)桁架斜腹杆所受轴力F=70.296 kN

材料为单10#槽钢，面积A=1274 mm2，σ=F/A=70296/1274=55.2 MPa<[σ]=215 MPa，满足要求。

3)桁架内弦杆所受剪力F=50.1 kN，弯矩M=9701 N·m材料为双10#槽钢，面积A=2548 mm2，抗弯截面系数W=79.4 cm3，τ=F/A=50100/2548=19.7 MPa<[τ]=130 MPa，满足要求。σ=M/W=9701/79.4=122.2 MPa<[σ]=215 MPa，满足要求。

2.3 转模板的工艺流程及施工方法

2.3.1 工艺流程

转模板的工艺流程见图4。

图4 工艺流程图

2.3.2 翻转模板组装

模板组装程序通常为：放置面板→配置桁架→加固定位脚手架钢管→装配工作平台→安装锚筋梁→装配调节杆→检查模板组装质量→完成模板编号。

翻转模板组装方法见图5。

图5 单套模板组装图

2.3.3 翻转模板安装

(1)运送成套模板至安装处，面板朝下，方木垫平。从仓位一端或转角处开始按照配板图依次定位。

(2)使用门塔机或吊车进行吊装，吊装时钢丝绳应牢固拴在桁架两侧的吊耳上，起吊后架立模板在起始仓模板的上边线，待桁架对接到位后装好调节螺栓。

(3)最下层只安装起始浇筑部位，中间层和上层伴随着混凝土的浇筑上升后在距下层模板上边线600 mm时开始安装。

2.3.4 翻转模板的使用

上游面翻转模板为单层(3.0 m)上升、后背坡模板为(1.5 m)上升，上游面正常使用时两层循环使用，第一层为固定层，第二层为本仓浇筑模板层。为加快施工进度，完成年度度汛目标，在下浒山水库坝体施工中再增加一层模板作为循环上升层，即先安装第三层，而后拆除第一层以节约时间，三层模板共9 m。

下游面通常按照四层循环使用，第一、二层为固定层，第三层为本仓浇筑模板层，第四层为循环上升使用层，先按装第四层，再拆除第一层，以加快浇筑进度，提高作业效率。

2.3.5 翻转模板拆除

(1)翻转模板拆除时间

拆模时间依据混凝土浇筑至距下层模板的上边线600 mm或最底层混凝土强度达到2.5 MPa以上时为准。

(2)拆除工序

翻转模板拆除程序通常为：模板拆除过程按照钢丝绳栓挂吊耳→紧固中层模板套筒螺丝→拆除U型卡、连接销→卸下下层模板套筒螺丝→脱开混凝土面→拆卸桁架上铁楔和连接销→将模板提升至上层模板上。

根据混凝土浇筑强度的需要，上游面模板安装按三层布置。立模采用25 t吊车拆除，塔吊配合。模板的安装与拆除是循环进行的，即从模板顶下2个上升层拆除底层模板，将其翻转提升至顶层。拆除的模板及配件应及时清理维修，分类堆存，刮除模板表面的粘结混凝土及灰浆，在碾压混凝土仓面内铺编织布，以防污染仓面。

3 结语

本工程在翻转模板应用过程中，经后续检测验证，表明其安全可靠，混凝土浇筑工期明显缩短，经工程外观质量检查，坝体上游面无错台、漏浆和挂帘现象，平整度及基础沉陷均能满足规范要求。碾压混凝土连续上升模板自20世纪90年代初应用至今，经过不断总结和改善已日趋完善，但是针对不同坝型和施工环境，还需因地制宜设计计算并完善施工工艺，以确保工程进度和质量。