内拉式钢桁架预制混凝土模板施工技术在水电站建设中的应用分析

巨敬良 郭建福

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007）

0 引言

连续、均衡上升是混凝土双曲拱坝施工中必须遵循的基本要求，而作为导流、泄洪功能的孔口坝段是制约大坝连续、均衡上升的主要施工难点。孔口坝段具有结构复杂、钢筋量大、埋件众多、各专业穿插作业、施工空间狭小等特点；其中悬空承重结构和倒悬结构施工最为耗时，此类结构如果采用传统的钢排架或钢桁架支撑体系现浇施工，安全风险大、施工工序繁琐、耗时长、施工进度难以保证、支撑体系后期拆除困难、安全风险更高。如何更能适应工程建设需要，降低施工安全风险，保障施工质量，加快施工进度成为施工技术研究的重要方向。基于此，以白鹤滩水电站工程为例，对水电站内拉式钢桁架预制混凝土模板施工技术进行实践，本文对此进行总结，以供相关技术人员参考。

1 工程概况与施工难点

1.1 工程概况

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，工程为Ⅰ等大（1）型工程。枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成，拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程834.00m，最大坝高289m，电站装机容量16000MW。坝身布置有6个导流底孔，7个深孔和6个表孔，坝身采用“纵向分层起跃，横向充分扩散，空中碰撞，水垫塘消能”的布置型式。

1.2 施工难点

白鹤滩水电站导流底孔、泄洪深孔、溢流表孔上下游均设有牛腿，坝后设置有5层永久栈桥，以上均为倒悬结构；同时导流底孔上游、泄洪深孔下游、溢流表孔下游均有悬空结构。类似此结构传统的施工方法主要采用组合钢模板+木模作为结构成型模具，支撑体系采用拉模筋、搭设承重排架结构或“定位锥+三脚架+桁架”，此种方案施工成本高，施工耗时长，安全风险高，且质量难以保证，同时后期模板、排架拆除尤为困难，制约了孔口坝段施工进度，进而制约大坝整体均匀、快速上升，影响坝体接缝灌浆进度，给工程按期蓄水带来极大压力。

2 内拉式钢桁架预制混凝土模板施工流程

内拉式钢桁架预制混凝土模板可提前在厂外制作，节省了排架搭设、模板安装现场施工时间。减少了现场施工工序，加快了施工进度，为后续工序施工创造了有利的基础条件，同时前置了保温等工序，极大的降低了安全风险，节约了施工成本。

2.1 结构计算

进行结构计算时，荷载标准值、荷载分项系数需要考量各类负面影响，按最不利工况进行计算，针对新增层面需要考虑其受力滞后的情况以及新旧层面一同承重的状况。

2.2 施工准备

检查设备、材料是否准备到位；进场设备、材料必须具有出场合格证、质量保证书及操作说明书等；加工前平整场地，做好地表截、排水措施，施工现场做好“三通一平”；预制构件的结构图纸得到监理工程师批复后，并对现场技术及操作人员进行了详细的交底。

根据设计及规范要求，配置的混凝土拌合物应满足和易性、凝结速度等施工要求，混凝土试件应符合强度、耐久性等质量要求。配合比按监理单位批准的预制混凝土构件配合比，同时提前进行试块取样和试验，确保混凝土满足设计要求。

2.3 模板安装与钢筋制安

2.3.1 模板安装

在混凝土预制构件加工之前，根据设计的混凝土构件结构尺寸安装模板，模板必须具有足够的强度和刚度，立模时设有足够的支撑，以保证混凝土振捣时不松动或者发生变形；模板内侧面、顶面和底面应保证光滑，平顺；模板侧板与底座、端板与底座、侧板与端板之间的接合面均装有橡胶密封条，保证没有漏浆现象，拼接严密无缝隙，角隅平整无缺损；根据放样位置，准确安装模板，支撑应牢固，底模与侧模表面应密贴，以防漏浆，接头严密无隙，不能有离缝、错缝，顶面齐平不能有高错低落。

桁架与面板浇筑时定位尺寸误差允许范围为±5mm，预埋件顶部钢板平整度误差允许范围为±5mm，预埋钢板中心线至闸墩边线尺寸误差以及预埋锚固板中心线间距误差控制在±5mm以内。采用I25b普通工字钢作为型钢桁架与钢筋混凝土面板的连接杆件。型钢桁架主要采用I25b普通工字钢作为联系主梁，采用双肢12.6槽钢作为连系杆件，桁架加工精度控制在±5mm以内，桁架制作完成后运输至相应场地进行预制件的制作，预制面板制作过程中精度控制在±5mm。

2.3.2 钢筋制安

钢筋、角钢、工字钢、槽钢等钢材进场后，检查其牌号、等级、规格、生产厂家是否与合同及施工方案相符，产品外观是否受损，并检查出厂质量合格证书和质量检验报告单。无合格证书和质量检验报告单的钢材不予验收。钢材进场验收后，按种类、型号、规格、等级及生产厂家分别堆存，不得混杂，并设立标志牌，钢筋堆存在仓库（棚）内，防止淋雨锈蚀和其它污染，影响钢材质量。

钢筋及埋件的安装顺序：测量放点→制作架立筋→钢筋及埋件（角钢、工字钢等）绑扎焊接→依据图纸检查钢筋及埋件根数、间距、型号→验收。钢筋及埋件安装前，经测量放点并采用油漆做好标记，以控制构件收仓高程、钢筋和预埋件安装位置（型钢之间连接严格按照图纸要求进行切割，并且满焊，满足结构要求）；根据间距要求在架立筋上划好线，将加工好的钢筋及埋件按所划线位进行人工绑扎或焊接；应根据施工条件进行试焊，合格后方可进行正式施焊。钢筋焊接的接头形式、焊接方法、焊接材料的性能、适应范围应符合《钢筋焊接及验收规程》的规定。钢筋及埋件绑扎完后对钢筋及埋件规格、数量、排距、尺寸、标高、绑扎方式、安装位置、保护层厚度进行检查，确保符合设计要求[1]。

2.4 面板混凝土浇筑与养护

每块预制件的混凝土必须一次性浇筑完成，不得间断，且下料应均匀、连续，避免因集中下料而导致混凝土阻塞。入仓混凝土先用振捣棒平仓，再振捣。预制构件混凝土振捣主要采用内部插入式Ф50软轴棒振捣，振捣时间适中，避免过振、漏振或欠振，保证混凝土密实性，成型后混凝土做到内实外光；混凝土浇筑完后及时采取洒水养护，预制构件混凝土初凝后开始进行旋喷养护，并在预制构件表面覆盖土工布辅助进行保温保湿养护，场内养护7d；混凝土在最终验收之前，除按规定进行养护外，同时加以维护及保护，以防损坏。混凝土预制构件堆放场地做到平整坚实，场地堆放周边设计不得引起混凝土构件的损坏；预制构件经检查合格后，在预制件上喷涂构件的编号，标明构件型号、制作日期、安装时间，经出厂验收合格后，运输到现场安装。

2.5 内支撑桁架加工

由于预制混凝土模板尺寸较大，现场调整难度大，为更好保证其安装精度并降低现场安装定位难度，将预制混凝土模板面板内侧采用桁架支撑结构进行加固，现场预制模板安装时仅进行微调。

预制混凝土面板浇筑、养护完成后，在预制混凝土模板养护区内进行预制模板支撑桁架焊接安装。预制模板单榀桁架制作过程中做好施工期桁架的定型，桁架制作好后与面板上工字钢拼装焊接，加工过程必须严格按设计图纸和有关规范要求制作。

2.6 预制构件运输及安装

2.6.1 预制构件验收

养护过程中需在下部垫方木安放混凝土预制构件。混凝土预制模板按规范养护到期后，填写混凝土预制模板单元工程评定表，提交混凝土试验强度等资料，然后与已加工完成的钢桁架进行拼装，同时对预制模板进行验收。并按现场施工进度计划进行混凝土预制模板出厂质量检验，办理出厂证出厂。

2.6.2 预制构件转运及入仓

运输过程中需做好预制件的保护，防止边角损伤或结构破坏。运输车厢内底部采用方木垫平，预制构件装车后采用钢丝绳进行固定，周边采用柔性材料进行保护，防止预制构件破损，预制构件在转运过程中，避免二次转运。预制件在运输中应根据路面情况调整行车速度，严禁急刹车，以防在运输中途倾倒。混凝土预制构件的垫点和吊装时的吊点，要按相关图纸要求进行，并要求与混凝土预制构件设计的受力特点一致，预制构件之间的垫木要在同一条垂直线上，且厚度相等。预制件吊装及运输过程中务必注意对混凝土面板的保护，严禁磕碰、冲击混凝土边角部位。

预制件临时存放时应将外露面向下放置，并且保证每块预制件平放于两块枕木上。利用缆机将预制底模吊装至施工现场，利用25T汽车吊吊装。吊件下降过程中，严禁非吊装操作人员进入吊装区域，下降至一定高度后，操作人员牵引预先固定在预制件桁架两侧的牵引绳对预制件进行牵引定位。预制混凝土模板利用牵引绳引至预埋锚固件附近进行初步就位。预制混凝土模板初步就位后，利用10T手动葫芦按照测量要求再对预制混凝土模板安装位置进行细部微调，确保预制混凝土模板安装精度达到设计要求。精确到位后，再将节点板和支座板焊接固定，保证焊接质量。

2.6.3 锚固件安装

为保证预制构件与坝体混凝土能够有效连接，需在坝体现浇混凝土中预埋锚固件。锚固件须在预制混凝土构件安装前预埋在坝体混凝土结构内，用于预制混凝土构件的安装与固定。预制混凝土模板安装前需提前在大坝前一仓混凝土内相应位置预埋“铁板凳”（钢筋+钢板）等锚固件。特殊部位在锚固件预埋安装前须提前预埋样架，用于锚固件的找平和精度确定。预制混凝土模板与预埋在大坝仓面混凝土内的预埋锚固件通过支座板（钢板）焊接连接。锚固件的安装精度与质量对预制件的安装精度影响较大，因此在锚固件预埋安装时必须严格按照设计图纸要求，先进行测量定位，再精确安装。预埋角钢及锚筋板的安装高程偏差按照±5mm控制，预埋件的平面度按照±2mm控制，确保预制模板的安装质量。

3 内拉式钢桁架预制混凝土模板施工效果

内拉式钢桁架预制混凝土模板施工技术在白鹤滩水电站1#～3#导流底孔、1#～4#泄洪深孔、1#～4#溢流表孔应用，预制完成后的模板示意图见图1。预制构件与结构物设计边线偏差≤5mm，预制构件外形尺寸允许偏差控制在设计范围内（长度±5mm，高度±2mm，宽度±5mm），预制构件相邻两块安装偏差外露表面≤1mm，隐蔽内面≤5mm，预制模板先浇混凝土预埋锚固件尺寸误差均控制在±1mm[2]。由于预制模板要在预制场预制，施工现场进行吊装，减少了现场模板、支撑系统安装的时间，创造了百天过深孔的行业记录，为白鹤滩水电站提前一年投产发电打下了坚实的基础。模板预制及桁架的制作安装均在预制场完成，平地施工，现场只是吊装、加固，大大减少了悬空施工的时间和频次，降低了高空作业的风险，施工过程中无安全事故发生。

图1 内拉式钢桁架预制混凝土模板示意图

4 结束语

水电站孔口坝段悬空结构、倒悬结构结构复杂，施工空间狭小，工序复杂是制约施工进度的主要难题之一，且施工安全风险高，施工质量难以保证。以往的施工方案费时费力，施工安全不能保证。白鹤滩水电站孔口坝段在参建各方通力协作和共同努力下，通过不断完善技术方案、周密部署施工资源、科学决策，大胆创新，积极应用五新技术，开创性地研究应用内拉式钢桁架预制混凝土模板施工技术，为类似结构安全、快速施工提供可借鉴的宝贵经验。