大型泵站肘形进水流道模架系统制作安装技术研究

张文杰

一、工程简况

引江济淮派河口泵站枢纽位于江淮沟通段的起始段，起讫桩号J0+000－3+240，布置在派河上游距离入巢湖口2.6km 处，泵站设计流量295m3/s，工程为Ⅰ等大（1）型泵站，主要建筑物级别为1 级。泵站进、出水均为正向布置，主泵房顺水流向长33m，采用肘形流道。泵站流道进口底板顶高程-4.80m，沿顺水流向渐变至集水井处-6.075m，底板厚度为1.5m，每孔进水室最小净宽为8.0m，流道处最后部位厚1.66m。

二、进水流道施工方法的优选

（一）现有施工技术存在的缺陷

进水流道断面线型流畅，但三维空间上变化较大是施工的难点，传统的肘形进水流道施工缺陷较多：

（1）使用木板作为流道模板，拼缝多，常常形成外观上的缝隙，不利流道外观质量的提高。制作和安装流道模板的精度控制难度大，增加质量控制的难度。

（2）为增加以木板制作的模板刚度，防止变形过大影响流道质量，需要设置大量的围檩和支架，制作工序繁杂。施工工艺落后，增加了施工组织的复杂性。

（3）交叉作业多，相互干扰大。需要大量使用劳动力，不利于提高施工机械化水平。施工进度缓慢，施工成本较高。

（二）肘形流道模架系统的优选

传统流道施工方法存在的问题较多，质量不高、进度缓慢，必须加以改进：

（1）要克服模板易变形、外观质量不佳的缺陷，则必须使用刚度大的钢模板和可靠的支撑系统。

（2）要减少模板拼缝的数量、提高混凝土外观质量，则必须增大单块模板面积。

（3）要提高施工机械化水平、减少普通工人数量、加快工程进度、降低工程成本，则必须改进施工工艺，采用工厂化加工、模块化组装、可拆卸式支撑、大型机械吊装等措施。

要克服传统施工方法的缺陷，宜采用装配式钢模板整浇成型的方法，提高工程质量、减少交叉作业和干扰、简化施工工艺、降低施工成本。

三、模架系统设计

（一）模架系统设计原理

根据流道三维空间采用BIM 技术进行模块和支撑系统设计，应用Revit 软件将设计提供的流道单线图和相应的断面参数输入其中，建立体量基线和一一对应的断面，将断面放置于Revit 体量中，适当加密断面后生成完整的肘形进水流道实体模型；根据设计断面分块图，采用数控精准加工成型技术工厂化加工装配式钢模板，完成数控下料、模板分块、分类编号、焊接组装、预拼装检验和拆装组运；结合支撑系统设计要点，应用Revit 软件模拟肘形进水流道现场支撑体系搭设，指导进行精确的施工放样和定位安装，形成一个符合设计要求的肘形进水流道模板及支撑体系。

（二）装配式钢模板设计

1.建立BIM 模型

依据流道单线图和型线数据表，采用BIM 技术，在Revit 中建立基线及断面组，进行三维模拟放样，建立进水流道BIM 模拟图型。

2.确定模板规格尺寸

根据流道线型和截面尺寸划分单块模板大小，再根据侧面及上部混凝土的厚度对钢模板进行强度、刚度等分析、计算，确定钢模板各部件规格和尺寸。经计算，面板采用5mm 厚的钢板，边肋与竖肋采用600mm×80mm 的扁钢，内部圆弧部分骨架采用16b 的槽钢进行加强，方形部分支架骨架采用100mm×100mm×4mm 方管加固。

（三）装配式钢模板支撑体系设计

1.建立支撑体系BIM 模型

根据模板形体、流道内空间尺寸，采用BIM 技术模拟支撑架体搭设，形成支撑体系三维图。

2.确定支撑体系的布置

肘形进水流道钢模板支撑体系采用Φ48×3.5mm 扣件式钢管支撑，管材为无缝钢管，立杆上部采用可调式顶托，肘形部位底端外侧顶托上放置混凝土同标号的垫块，垫块厚度要大于U 型托高度，依靠调整顶托的丝杠来调整进水口渐变流道模板的位置和高程。为保证支撑受力位置位于模肋处，根据模板的加固受力横肋的位置设置支撑受力点，保证支撑点在模板内的钢横肋处受力。支架搭设高度根据基底高程及顶板底高程确定，并根据异型钢模板及主次楞的尺寸计算出可调节顶托顶面的标高。

3.流道斜坡面的支撑措施

在流道底板斜坡面上测设支撑体系搭设尺寸，在各立杆底处布置固定支点，埋设Φ18 的钢筋、高度200mm 作为支点。支撑体系搭设时将立杆套住钢筋即可固定于斜坡面，同时在立杆与斜面接缝处埋设铁楔子固定。

流道顶面斜坡模板支撑采用主楞钢管和Φ28 钢筋双排加固，次愣利用钢模板自身肋骨受力支撑。

4.流道肘部钢模板抗浮沉、抗位移措施

为防止混凝土浇筑过程中流道模板上浮或左右位移，设计在流道模板的底部焊接对拉钢筋，将模板与泵站底板固定连接在一起，在流道模板侧面采用对拉钢筋将模板与四周结构钢筋焊接固定，确保渐变流道模板的位置准确。模板内部采用扣件架钢管十字撑进行支撑，其支撑位置与流道外部支撑点相对应。

四、模架系统制作与安装

（一）装配式钢模板制作

1.装配式钢模板加工

加工时按照流道单线图、流道断面图、流道断面数据表以及BIM 设计参数，对单元部件进行展开放样，采用大型的数控切割设备和面板弯弧设备，精准加工，确保了肋板和面板弯弧的角度，提高钢模的制作精度。对钢模板面板进行数控下料并按照图纸编号，有利于现场工人组装拆卸，施工现场按照编号要求进行组装。

2.装配式钢模板试拼

将加工完成、检验合格后的钢模板在厂内试拼，试拼完成后对其整体进行专项检查，检查合格后拆卸成规则分块的模块并编号送至施工现场。

（二）模架系统安装

1.肘形流道钢模板进场检验

正式安装钢模板前对进场的钢模板模块进行外观质量、形体尺寸和拼装接触面检查，确保符合质量要求后再进行实体安装。

2.支撑体系搭设

肘形流道采用装配式钢模板，进水流道次楞采用双排Φ48×3.5mm 钢管，间距250mm 和200mm布设，主楞采用双排Φ48×3.5mm 钢管布设。

测量人员用全站仪测放出进出水流道中线、水泵机轴线及异形钢模板边线，并在基础混凝土上用记号笔或自喷漆标记清晰，同时设置标高控制桩，用以控制支撑架的搭设高度。继续测量出钢模板的位置，再用全站仪根据支撑架立杆的纵横向间距进行现场预排定位，在基础表面弹出控制线作为搭设支撑架控制依据。

安装工人按照测量控制线逐根安装支撑杆，严格控制立杆高程，设置横向和斜向拉杆，形成稳定的支撑体系。

3.肘形流道钢模板安装

根据设计图纸和测量放线要求，确定好每块钢模板的平面位置及高程。按照先安装流道下部钢模板、再安装侧面模板、最后安装顶部模板的顺序逐块安装。采用起重设备将分块的钢模板按照编号逐一吊装，使用手拉葫芦进行微调精确定位，上紧限位螺栓。首先安装流道下部的钢模板，逐块拼装，流道下部钢模板形成一个整体，并与事先预留在基础混凝土中的埋件连接上，并固定好，起到浇筑混凝土时的抗浮作用。然后安装流道侧面模板，与两侧支撑体系连接牢固，最后安装顶部模板，形成流道整装模板。

（三）混凝土浇筑

利用倾斜底板自然流淌形成斜坡，从站身下游处开始向站身上游分台阶浇筑。混凝土浇筑过程中安排专人负责对模板及支撑体系进行跟踪检查与维护。

（四）钢模板拆除

预先拟定支撑架、钢模板的拆除顺序和安全拆除方案，遵循从上至下、从进水流道进口到出口的顺序原则拆除。先拆除流道内的侧墙支撑钢管，再拆除钢模板间对销螺栓，直流道顶部逐块拆除钢模板。模板拆除后及时对表面残留物进行清理，按照编号顺序在料场堆放整齐，以备后续使用。

五、结语

采用BIM 和数控精准加工成型技术，制作肘形流道模架施工系统。浇筑的流道混凝土，线形流畅，表面光洁，糙率低，可有效提高泵站运行效率。采用装配式施工工艺，缩短了模架施工工期，解决了大型泵站肘形流道钢木模板散支及拼装工效低、精度及整体性差等问题，相比于传统工艺，节约施工用材，符合绿色施工要求■