承插型盘扣式满堂支架在巴塘水电站导流洞进水塔及渐变段混凝土施工中的应用

张刚 周一生

浙江华东工程咨询有限公司 浙江杭州 311122

1 项目简介

巴塘水电站位于金沙江上游河段四川省和西藏自治区的界河上，右岸为西藏昌都地区芒康县，左岸为四川甘孜藏族自治州巴塘县，是金沙江上游河段十三级开发的第九级电站。巴塘水电站以发电为主，为二等大（2）型工程。正常蓄水位为2545m，总库容1.41亿m³，电站装机750MW，多年平均发电量为33.75亿kWh，装机年利用小时4500h。

巴塘水电站导流洞断面形式为城门洞型，为有压洞，典型断面尺寸为12m×14m（宽×高），洞身长794.98m。导流洞桩号导0+000.00～导0+025.00为进口渐变段，衬砌断面为16.0m×14.00m（宽×高）渐变到12.00m×14.00m（宽×高）。进水塔EL.2501m～EL.2505.67m为胸墙高程，塔身典型断面在EL.2508m～EL.2516m由18m渐变为18.0m×26.0m。流道宽度6m，喇叭口最大宽度10m。

为实现2020年年底导流目标[1]，渐变段顶拱混凝土施工采用承插盘扣式满堂支架支撑，现场加工拼装木模板的方法组织施工；同时，为方便渐变段及洞内施工，满堂支架搭设门洞预留施工通道。

2 施工方案及方法

2.1 导流洞进水塔胸墙支撑体系

进水塔胸墙施工时，支洞已封堵，洞内灌浆及衬砌混凝土同步作业，出口不具备通行条件。为确保施工通道，导流洞进水塔左孔胸墙采用承插型盘扣式满堂支架[2]；右孔采用门洞+盘扣式支架的组合支撑体系，门洞下方搭设2排满堂盘扣式支架，支撑门洞横向主梁，胸墙第1层浇筑完成达到设计强度后拆除门洞下满堂支架。

满堂承插型盘扣式支架，立杆间排距90cm×90cm布置，横杆步距150cm。支架顶托顶部顺水流方向设置15cm×15cm方木主梁，次梁采用10cm×10cm方木，间距30cm横向布置。

门洞采用Φ325mm，壁厚6mm钢立柱，门槽大桩号一侧间距250cm布置4排钢立柱，门槽小桩号一侧间距200cm布置4排钢立柱。钢立柱设置I20A工字钢剪刀撑，钢立柱顶部设置纵向双拼I20A分配梁。分配梁上部间距90cm设置横向I20A主梁。主梁上部搭设承插型盘扣式满堂支架，最大搭设高度17m。

2.2 导流洞进口渐变段支撑体系

顶拱采用盘扣式满堂支架留门洞的形式进行支撑。支架纵向间距90cm；横向间距90cm；起拱线以下步距150cm；起拱线以上步距不大于100cm，可根据现场情况调节，应保证每根立杆最顶一层设置有横杆。门洞采用Φ325mm钢管做立柱，钢管壁厚6mm，单根钢管长285cm，立柱纵向间距365cm，横向净间距520cm；立柱采用I20A工字钢做横梁并焊接牢固，横梁上按满堂架尺寸设置I20a工字钢。

图1 导流洞进水塔胸墙支撑体系正视图

满堂架布设典型横断面见下图2：

图2 满堂支架典型断面示意图

2.3 盘扣式支架简介

支架采用M60型承插型盘扣式，由立杆、横杆、斜拉杆、可调底座、标准底座、竖向斜杆、U形可调顶托等系统产品组成。焊接在横杆上的插头与立杆上的圆盘，通过有斜度的契型销将横杆与立杆紧密连接，销板采用销钉固定限位。

2.3.1 立杆及横杆

盘扣式钢管支架采用高强低碳合金钢（Q345B），立杆钢管直径φ60mm，壁厚3.2mm；横杆钢管直径φ48mm，壁厚2.75mm。圆盘及插销为Q345B钢板冲压成，每个节点有8个方向的连接，用于水平杆、斜杆的连接，整体结构稳定。

2.3.2 斜杆

斜杆采用φ48mm，壁厚2.5mm普通钢管，材质为Q345B。

2.3.3 可调底座及顶托

为便于高度调节，每根立杆底部和顶部分别设置可调底座和U型可调顶托，采用普通碳素钢（Q235A）制造。丝杆外套采用φ48mm×3.5mm无缝钢管，丝杆总长650mm，可调范围0～400mm。

2.4 支架搭设

2.4.1 基础处理

导流洞进水塔胸墙、进口渐变段基础均为已浇筑混凝土面。支架搭设前，清理混凝土面杂物，保证基础面整洁，支架立杆底托放置在混凝土面。

为保证支撑体系底部立于平整基础，在渐变段底拱混凝土浇筑完毕后，浇筑一层50cm厚无砂混凝土，进口门洞钢立柱及大部分盘口架立杆放置在无砂混凝土面。

2.4.2 立杆定位

在混凝土面上按照支架施工图放出排架的位置线及纵横方向控制轴线，确定排架立杆位置排放底托后，用水准仪测定排架底托高程，根据图纸设计高程，调整排架立杆高度，搭设排架。当立杆间距不能为标准间距时，利用同直径的钢管连接。拼装时应随时检查横杆水平度和立杆垂直度，还应该随时注意水平框的直角度，不至于支架偏扭，立杆垂直度偏差小于0.5%。为了便于控制标高，立杆布置以设计中心线为准，左右对称布置，放样时以纵横线为控制线，确定立杆纵横向位置。

2.4.3 立杆、横杆及斜杆搭设

①根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时应保证立杆处于平整、牢固，底部无悬空现象，先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。②可调底座丝扣外露长度不应大于30cm，底层扫地杆离地高度不应大于35cm。可调顶托悬臂长度小于650cm，外露丝扣小于400mm。③水平杆口接头与连接盘的插销应用铁锤击紧至规定插入深度的刻度线。④斜杆随立杆、纵横向水平杆同步搭设，保证支架的稳定性。⑤水平剪刀撑搭设时，先将一根斜杆扣在立杆上，另一根斜杆在横杆的伸出部分，避免两根斜杆相交时把钢管别弯，斜杆两端扣件与立杆节点（即立杆与横杆的交接处）的距离不应大于200mm，最下面的斜向杆与立杆的连接点离地面距离不应大于500mm，以保证支架的稳定性，所有固定点距主节点距离不大于15㎝。最下部的斜杆与立杆的连接点距地面的高度控制在30㎝内。⑥为防止立柱底座与工字钢产生滑动，顶层工字钢加焊16圆钢将底托牢牢卡住，并将各层工字钢之间点焊进行固定。

2.4.4 托顶安装

当满堂支架搭设到顶层时，测量放样出箱梁底板高程。拉线定位出顶托顶高程，中间立杆通过顶托调整高度，可调顶托丝杆外露长度不应大于25cm，可调托做插入立杆的长度不得小于15cm，螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3mm，安装时应保证上下同心，若顶托外露尺寸过大，可增设加长标准节0.3m或在顶托上方增加一层10cm×10cm的方木。为便于在支架上高空作业，可在地面大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安装。

2.5 钢立柱安装

每节钢管桩吊装前，先安装一节连接件，钢管柱吊点设置在连接件的法兰钢板上，钢管柱下方应垫好枕木，防止钢管吊装过程中钢管横向拉动造成钢管损坏。

①底层钢立柱安装：采用先吊装就位，相邻两排钢立柱采用C25钢筋间距1m焊接固定牢固。②钢管柱吊装：第二节钢管起吊后将法兰钢板螺栓孔准确定位至底层钢管法兰盘，缓慢放下钢管构件，使连接螺栓完全落入法兰钢板的螺栓孔后，拧紧螺栓群。

3 导流洞渐变段盘扣式满堂支架主要计算[3]

盘扣立杆在导流洞进口渐变段及进水塔胸墙的布局为：顺洞轴线间距为0.9m，垂直轴线方向间距为0.9m，步距为1.5m。按《JGJ231-2010建筑盘扣架施工支架安全技术规程》计算如下：

3.1 荷载分析

顶拱混凝土采用分层浇筑，第一层浇筑厚度1.0m，自重考虑最不利因素时的混凝土厚度为1.0m。根据现场荷载分布情况，分为永久荷载和可变荷载两大部分，具体荷载相关参数见表1。

表1 设计荷载集合及荷载组合取值

3.2 立杆稳定性验算

立杆稳定性验算结果详见表2。

表2 立杆稳定性受力验算结果

3.3 地基基础计算

立杆稳定性验算结果详见表3。

表3 地基基础承载力验算结果

综上，盘扣式满堂支架结构设计满足要求[4][5]。

4 结语

本工程导流洞渐变段体型有异于地下洞室标准段，在渐变段两侧边墙及分流墩采取常规施工措施完成后，施工的重、难点主要体现在渐变段顶拱混凝土施工，经过上述综合验算和实际操作，架体的整体稳定性及基础承载力完全满足要求，在充分利用支架搭设便捷、快速、受力均匀的优势下，短时间内圆满、安全的完成了相应施工任务，提高了工作效率，而此次盘扣式支架在导流洞进水塔及渐变段施工中的应用，在以后的类似工程中，从设计到施工过程中均有经验可循。