唐杰偉，鄭 祥，韓金濤

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 概述

溪洛渡水電站泄洪洞龍落尾具有落差大、流速高、混凝土標(biāo)號(hào)高的特點(diǎn)，要求混凝土襯砌體型精準(zhǔn)且高強(qiáng)、防裂。泄洪洞龍落尾段由奧奇曲線段、斜坡段及反弧段組成，弧段弧形半徑為300 m，最長(zhǎng)為 70.806m，斜坡段最大坡度 22.46°，最長(zhǎng)122.467m，奧奇曲線段最長(zhǎng)為85.838m，單洞龍落尾段最大平距為361.8m，最大高差為106.8 m，襯砌后斷面為14m×19m(寬×高)，襯砌厚度分別為0.8m、1m及1.5m?？紤]到摻氣減蝕，在奧奇曲線段、斜坡段及反弧段尾部共設(shè)計(jì)有1#～3#摻氣坎，其中1#摻氣坎與龍落尾起點(diǎn)平距為90.1m，高差為22.3m;2#摻氣坎與龍落尾起點(diǎn)平距為205.9m，高差為71.8m;3#摻氣坎與龍落尾起點(diǎn)平距為361.8m，高差為106.9m。

2 技術(shù)特點(diǎn)

洞室斜坡面邊墻澆筑傳統(tǒng)工藝為采用搭設(shè)滿堂作業(yè)排架的形式，選用組合鋼模板分層進(jìn)行澆筑，其澆筑工序多，作業(yè)架基礎(chǔ)處理繁瑣，且滿堂作業(yè)架搭設(shè)工作量大，需要投入的人力、物力等施工資源較大。

采用內(nèi)拉法一次澆筑成型技術(shù)，大大減少了單個(gè)工作點(diǎn)的施工工序及人力、物力投入，且輔以節(jié)安螺栓配合拉桿確保了外觀質(zhì)量，更重要的是為工程節(jié)省了寶貴的時(shí)間。

3 過(guò)流面模板內(nèi)拉法一次成型施工工藝

3.1 模板施工工藝

(1)模板施工流程:測(cè)量放控制點(diǎn)→鋼筋安裝→根據(jù)點(diǎn)位安裝模板→測(cè)量校核模板→根據(jù)校核結(jié)果調(diào)整并固定模板→測(cè)量復(fù)核模板→模板局部微調(diào)→所有工序驗(yàn)收合格→混凝土澆筑→(達(dá)到拆模要求時(shí)間)→拆除模板→模板清理→進(jìn)入其它工序。

(2)模板施工質(zhì)量保證措施:P6015、P3015散裝鋼模板采用1+1模式搭設(shè)，即一塊P6015模板加一塊P3015模板依次類推搭設(shè)，模板背側(cè)圍囹采用5cm×10cm矩形鋼雙拼加焊鋼板開(kāi)孔，縱向圍囹采用 φ48×3.5mm型鋼管，間距為0.25 m;橫向圍囹間距為0.9m。縱向圍囹緊貼模板，橫向圍囹架在縱向圍囹上。

①模板安裝前，應(yīng)由測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放測(cè)量控制點(diǎn)，以滿足模板安裝和檢查需要;立模時(shí)嚴(yán)格保證模板不能偏向巖壁側(cè)，將偏向洞軸線的精度控制在0～+10mm;

②模板拼接采用M16螺栓連接，同一條拼縫上的螺栓應(yīng)卡緊。對(duì)于模板企口縫隙過(guò)大處、模板與老混凝土搭接處、不同類型模板連接處應(yīng)均勻粘貼雙面膠，粘貼后應(yīng)保證模板縫隙大小符合模板驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn);

③施工過(guò)程中，對(duì)模板支撐的牢固程度、面板的光潔平整度、接縫的密實(shí)度等進(jìn)行重點(diǎn)檢查并做好詳細(xì)的施工記錄。模板安裝后必須經(jīng)過(guò)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行下道工序，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)可參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》。對(duì)于經(jīng)測(cè)量驗(yàn)收合格的模板，在混凝土澆筑完成前不得擅自調(diào)動(dòng)模板;

④本次模板施工采用內(nèi)拉、內(nèi)撐型加固措施。拉桿嚴(yán)格按配模圖設(shè)置。為保證新老混凝土搭接緊密，在其搭接處根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拼模情況適當(dāng)新開(kāi)孔;拉桿與邊墻錨桿根部牢固焊接，嚴(yán)禁使用點(diǎn)焊;拉桿與錨桿為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系并要保證模板拉桿的數(shù)量;拉桿擰入節(jié)安螺栓3cm左右，節(jié)安螺栓深入模板3～5cm，外部與圍囹緊固到位，嚴(yán)禁出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象;在拉桿點(diǎn)采用絲桿與已澆混凝土面對(duì)撐形成內(nèi)撐。

3.2 施工過(guò)程控制要點(diǎn)

(1)澆筑過(guò)程中混凝土上升速度不大于0.3 m/h，平鋪法澆筑，鋪料厚度控制在30cm且每一層鋪料需保證在整個(gè)邊墻長(zhǎng)度方向上齊平。開(kāi)倉(cāng)前用紅油漆在端頭已澆筑混凝土上按規(guī)定間隔明確標(biāo)示出下料層厚，下料時(shí)嚴(yán)格按照標(biāo)示線控制;

(2)在澆筑過(guò)程中，對(duì)模板進(jìn)行實(shí)時(shí)變形移位觀測(cè)。確保澆筑過(guò)程中將模板的變形及位移控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi);對(duì)澆筑過(guò)程中的位移進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整及加固;

(3)平倉(cāng)后應(yīng)立即振搗，在模板一側(cè)振搗過(guò)程中，要求振搗棒距離過(guò)流面鋼筋網(wǎng)3～5cm，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)下料點(diǎn)部位靠近模板一側(cè)的振搗;

(4)執(zhí)行倉(cāng)面交接班制度，澆筑過(guò)程中做到24h無(wú)間隙交接班。

4 模板圍囹受力計(jì)算

4.1 模板側(cè)壓力計(jì)算

摻氣槽邊墻澆筑采用坍落度為180mm的混凝土，將最大澆筑速度控制為0.3m/h，單次澆筑最大高度為9m，澆筑入模溫度為16℃，初凝8 h，混凝土容重γc=25kN/m3。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204－92)中提到的新澆筑混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力計(jì)算公式:

式中 F為新澆混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力(kN/m2);H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度(m);V為混凝土澆筑速度(m/h);γc為混凝土容重(kN/m3);β1為外加劑影響修正系數(shù)不摻外加劑時(shí)取1;摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2;β2為塌落度影響修正系數(shù)。當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)，取0.85;50～90mm時(shí)，取1;110～150mm時(shí)，取1.15;塌落度為180 mm時(shí)取內(nèi)插法，為1.225;t0為澆筑入模溫度。

當(dāng)采用內(nèi)部振搗器時(shí)，新澆筑混凝土作用于模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按上述公式計(jì)算，并取其中的較小值。

由上述公式求得F=29.5kN/m2，經(jīng)計(jì)算，混凝土的有效壓頭高度H=1.18m。

傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值F2=3kN/m2。

4.2 墻模板背圍囹的計(jì)算

模板背側(cè)橫圍囹?yàn)?cm×10cm矩形鋼雙拼加焊鋼板開(kāi)孔，縱圍囹?yàn)棣?8×3.5mm的圓鋼管，縱圍囹間距為25cm，橫圍囹間距為90cm，根據(jù)其布置及拉桿的布置可知背圍囹均可按三跨連續(xù)梁計(jì)算。查表得5mm×10mm矩形鋼W=40.17cm3，I=200.87cm4;圓鋼管 W=5.08cm3，I=12.19cm4(其中W為撓度，I為截面慣性矩。)

(1)縱圍囹驗(yàn)算(按均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁)。

①抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。

跨中最大彎矩按下式計(jì)算:

式中 M為跨中計(jì)算最大彎距(N·mm);l為計(jì)算跨度:l=900mm;q為作用在縱圍囹上的線荷載，包括:新澆混凝土側(cè)壓力設(shè)計(jì)值q1:

傾倒混凝土側(cè)壓力設(shè)計(jì)值q2:

其中，0.9 為折減系數(shù);q=7.966+0.946=8.912(kN/m)。

則:最大彎距 M=0.1×8.912 ×0.9 ×0.9=7.22×105(N·mm)。

抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足下式:

式中 σ為承受的應(yīng)力(N/mm2);W1為截面抵抗矩(mm3)，W1=5.08 ×103;［f］為抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

縱圍囹的最大應(yīng)力 σ =7.22×105/5.08×103=142.13(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，滿足要求。

②撓度驗(yàn)算。

根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》，剛度驗(yàn)算采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)不考慮振動(dòng)荷載作用。

撓度驗(yàn)算公式如下:

其中，ν為最大撓度(mm);

式中 ［v］為最大撓度設(shè)計(jì)值;q為作用在囹上的線荷載(kN/m):q=29.5 × 0.25=7.375(kN/m);l為計(jì)算跨度，l=900mm;E為彈性模量(N/mm2)，E=2.1 ×105N/mm2;I為截面慣性矩(mm4)，I=1.22 ×105。

由上得 v=0.677×7.375 ×9004/(100×2.1×105×1.22 ×105)=1.28(mm)＜［ν］=1.5 mm，即滿足要求。

(2)橫圍囹驗(yàn)算(按集中力作用下的三跨連續(xù)梁，均布荷載)。

①抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。

其中，作用在橫圍囹上的荷載:q=［(1.2×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);

計(jì)算跨度(對(duì)拉螺栓水平間距):

最大彎矩 M=0.08×17.82×900×900=1.155×106(N·mm)。

強(qiáng)度驗(yàn)算公式:

式中 σ為外楞的最大應(yīng)力計(jì)算值(N/mm2);［f］為強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

橫圍囹的最大應(yīng)力計(jì)算值σ =1.155×106/4.017 × 104=28.753(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，即滿足要求。

②撓度驗(yàn)算。

根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》，剛度驗(yàn)算采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)不考慮振動(dòng)荷載作用。撓度驗(yàn)算公式如下:

式中 q= ［(1.2 ×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);［v］=2.25mm;l=900mm;E 為210000.00N/mm2;I為2.01 ×106;

外楞的最大撓度計(jì)算值:ν=0.677×17.82×9004/(100 ×210000 ×2.01 ×106)=0.188 mm ＜［ν］=2.25mm，即滿足要求。

4.3 拉桿的驗(yàn)算

式中 F為模板拉桿承受的拉力(N);Pm為混凝土的側(cè)壓力(N/m2);A為模板拉桿分擔(dān)的受荷面積(m2)，其值為A=a×b(a為模板拉桿的橫向間距，b為模板拉桿的縱向間距，單位均為m)。

M16螺栓的容許拉力為24.5kN。本工程拉桿橫距及縱距為:a=0.6m/0.9m，b=0.9m，即平均 a=0.75m，b=0.9m。

綜上有 F=29.5 ×0.75 ×0.9=19.9kN ＜24.5kN，即滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

溪洛渡水電站泄洪洞龍落尾摻氣坎過(guò)流面邊墻內(nèi)拉法一次成型澆筑工藝在摻氣坎段發(fā)揮了巨大的作用，不僅簡(jiǎn)化了施工工序，節(jié)省了大量的人力、物力，縮短了施工工期，而且通過(guò)混凝土澆筑的質(zhì)量外觀可以看出，其質(zhì)量與傳統(tǒng)澆筑工藝不相上下，為后續(xù)大斷面斜坡隧洞邊墻混凝土澆筑施工探索出了新的道路，在節(jié)能環(huán)保上作出了巨大貢獻(xiàn)，開(kāi)創(chuàng)了新的歷史篇章。