趙余紅

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

紅船豆樞紐工程泄洪閘閘墩澆筑設(shè)計與施工

趙余紅

(中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

摘要：紅船豆樞紐工程泄洪閘工程閘墩采用一次澆筑成型施工工藝，既滿足了度汛節(jié)點工期要求，又滿足了外觀質(zhì)量要求，為后續(xù)施工創(chuàng)造了有利條件。圖2幅。

關(guān)鍵詞：閘墩；定制大型鋼模板；一次澆筑混凝土；施工工藝

1工程概況

紅船豆樞紐工程地處衢江干流，位于浙江省衢州市龍游縣小南海鎮(zhèn)紅船豆村下游1 km。工程以航運、水力發(fā)電為主，結(jié)合改善水環(huán)境、兼顧農(nóng)田灌溉等綜合利用，是衢江干流六級開發(fā)中的第三級樞紐工程。整個工程由船閘、泄洪閘及發(fā)電廠房等建筑物組成，泄洪閘和電站為三級建筑物。

泄洪閘位于河道中部，在右側(cè)船閘與左岸發(fā)電廠房之間。泄洪閘共24孔，單孔凈寬為14 m，閘段總長397.50 m。閘室伸縮縫位于閘底板中間，閘孔中墩23個，墩寬2.50 m，墩兩端頭為R=1.25 m的圓形結(jié)構(gòu)，墩長18 m，墩高14 m，兩側(cè)邊墩寬2.0 m，長度和高度與中墩相同。

2施工難點及對策

2.1　施工難點

本工程樞紐部分按施工導(dǎo)流方案分兩期施工，一期為發(fā)電廠房、8孔泄洪閘，二期為16孔泄洪閘。一期8孔泄洪閘閘墩頂以下工程要求在一個枯水期完成，二期16孔泄洪閘閘墩頂以下工程要求在下一個枯水期完成。由于泄洪閘工程工作面廣、混凝土工程量較大、節(jié)點度汛目標任務(wù)重，其閘墩施工是關(guān)鍵，外觀要求高。

2.2　對策

根據(jù)閘墩為高聳結(jié)構(gòu)的特點，常規(guī)模板分層施工，人工耗費多、工期長、外觀質(zhì)量較差。大模板施工機械化施工程度比較高，施工工藝簡單，施工速度快，混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，成型的清水混凝土面效果佳。

綜合分析后，閘墩選擇了全鋼大模板、整個閘墩模板安裝一次到位、混凝土澆筑一次成型的施工方法。

3大型模板設(shè)計

3.1　大型模板的制作

閘墩模板按閘墩結(jié)構(gòu)尺寸統(tǒng)一采用定制大型鋼模板，閘墩模板采用豎背楞結(jié)構(gòu)型式的定型大塊組拼式全鋼大模板。平面模板尺寸為3 m×6 m、2 m×6 m、3 m×3.5 m、2 m×3.5 m等規(guī)格組合而成，其中上下游端頭半徑1.25 m圓弧模板、牛腿模板等特殊部位的異形模板均按圖紙結(jié)構(gòu)尺寸定制。閘門槽模板采用鋼木組合模板，鋼模部分定制。每塊模板由面板、加筋肋、邊框法蘭、背楞和連接螺栓組成。模板支撐為對拉螺栓。

3.2　大型模板穩(wěn)定核算

3.2.1參數(shù)信息

平面模板：面板厚5 mm；內(nèi)肋間距500×500；法蘭70 mm×14 mm；背楞2×[14 間距1 500 mm；對拉螺栓間距橫向1 500 mm，豎向1 000 mm。

3.2.2穩(wěn)定性核算

(1)采用內(nèi)部搗器時，當混凝土澆筑速度在0.5 m/h以下時，新澆筑的普通混凝土作用于模板的最大側(cè)壓力，可按下列公式計算，并取兩式中的較小值。

F1=0.22γc·t0·β1·β2·V0.5

F2=γc·H

式中，F(xiàn)為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力(kN/m2)；γc為混凝土的表面密度(kN/m3)；t0為新澆筑混凝土的初凝時間(h)，可按實測確定，當缺乏試驗資料時，可采用t0=200/(T+15)計算，T為混凝土的澆筑溫度(℃)；V為混凝土的澆筑速度(m/h)；H為混凝土側(cè)壓力計算位置至新筑混凝土頂面的總高度(m)；β1為外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當坍落度<3 cm時取0.85，3～9 cm時取1.0，>9 cm時取1.15。

根據(jù)上述公式取小值原則，因此取28.0 kN/m2。

(2)傾倒混凝土時產(chǎn)生的水平荷載為用容量>2 m3的運輸器具傾倒水平荷載2.0 kN/m2。

(3)對拉螺栓的計算公式為：

N<[N]=fA

式中，N為對拉螺栓承受的拉力(kN)；A為對拉螺栓有效面積(mm2)；f為對拉螺栓的抗拉強度設(shè)計值，取325 N/mm2。

混凝土側(cè)壓力為28.0 kN/m2，傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載標準值為2.0 kN/m2，對拉螺栓間距為1.5 m×1.0 m，故N=(28.0+2.0)×1.5×1.0=45.0 kN。

拉條螺栓為M20的高強螺栓，故 [N]=f×A=325×103×0.008 5×0.008 5×3.14=73.73 kN >N=45.0 kN，即拉桿布置的間距及直徑滿足設(shè)計要求。

閘墩的截面尺寸為18 m×2.5 m，混凝土截面為35.9 m2，混凝土澆筑強度在14 m3/h的情況下，每小時澆筑上升的速度為0.35 m。設(shè)計拉桿間距為1.5 m×1.0 m的高強螺栓，滿足安全穩(wěn)定要求。

4大型模板施工工藝

4.1　工藝流程

模板設(shè)計→廠家制作→模板驗收→定位放樣→基面抄平→搭設(shè)腳手架→涂刷脫模劑→墩身模板安裝→模板調(diào)整、對拉螺栓緊固→閘門槽模板安裝→牛腿模板安裝、加固→墩頂非標木模板立模及預(yù)埋件安裝→驗收→澆筑混凝土→拆?！槌龑菟āM入下一循環(huán)。

4.2　施工工藝

首先在閘墩兩側(cè)搭設(shè)滿堂腳手架，腳手架要離閘墩邊線一定的距離，確保模板吊裝時腳手架的安全。墩身下部綁扎好鋼筋后，檢查模板是否平整，對模板進行調(diào)校，按組合順序編號，檢查連接孔、定位孔位置是否準確。模板安裝前沿閘墩放樣邊線鉆設(shè)定位銷，然后將模板用250 t×m塔機或60 t履帶吊吊裝就位；就位后立即利用承重架臨時固定，一側(cè)模板安裝完成后再安裝另一側(cè)。待兩側(cè)模板均臨時固定后，用定位銷定位并擰上模板間M20連接螺栓，然后進行初步調(diào)整并固定。下層模板安裝完成后按序進行上層模板安裝(見圖1)。

圖1閘墩綁扎鋼筋示意

全部模板安裝到位后，用線錘調(diào)校模板至垂直，并用兩側(cè)支架固定，逐個擰緊拉條螺栓。拉條螺栓是采用φ20鋼筋加工而成的工具式拉桿，外套φ32PVC管。模板上口用定位卡具固定。模板調(diào)校完成后，用經(jīng)緯儀進行最終檢查，模板連接處應(yīng)重點檢查，對局部偏差進行微調(diào)，模板的垂直度偏差應(yīng)控制在±0.05%之內(nèi)。

混凝土澆筑時在墩模四周懸掛重型線錘，由專人監(jiān)測并及時調(diào)整模板垂直度，并在模板兩側(cè)各拉3條纜風鋼絲繩，確保模板整體不發(fā)生偏移。

5需重點注意事項

5.1　模板垂直度控制措施

造成模板局部垂直度偏差的原因：立?；娌凰?，會造成模板局部不垂直。大模板連成整體后局部垂直度出現(xiàn)偏差，因模板體系為臨空無著力點，調(diào)整較困難。

措施：立?；姹仨毘健?/p>

模板體系整體垂直度偏差控制采用在模板頂部兩側(cè)拉纜風鋼絲繩，花籃螺栓調(diào)整。

5.2　混凝土澆筑速度控制

混凝土澆筑速度過快可能造成模板對拉螺栓所受荷載過大崩斷炸模，因此混凝土澆筑施工中必須嚴格按設(shè)計的混凝土澆筑速度控制，以防止炸模。本工程設(shè)計混凝土澆筑速度為0.5 m/h，實際施工每個閘墩的澆筑時間在41～50 h之間，最大澆筑速度為0.34 m/h。

5.3　對拉螺栓質(zhì)量檢查

閘墩模板體系的固定主要是對拉螺栓，對拉螺栓質(zhì)量關(guān)系模板體系的穩(wěn)定。對拉螺栓定制加工到現(xiàn)場后要逐根檢查質(zhì)量是否存在缺陷，質(zhì)量符合要求的方可使用。

5.4　對拉螺栓重復(fù)利用措施

考慮對拉螺栓使用量較大，為節(jié)約成本，對拉螺栓安裝時采用加PVC套管，以避免對拉螺栓被混凝土包裹；拆模后，抽拔出對拉螺栓重復(fù)利用。重復(fù)使用的對拉螺栓在使用前要檢查是否有疲勞損傷等，以避免使用有缺陷的對拉螺栓可能造成的炸模。

5.5　拉條孔封堵

拉條孔采用微膨砂漿封堵。

6應(yīng)用效果

6.1　工程用工用料

這種施工工藝需要的木工用料較多，從原材料上看，似乎造價偏高；但節(jié)省了鋼筋工程的搭接長度量，節(jié)省了鋼筋需要焊接的部位，節(jié)省了混凝土表面鑿毛、清倉工序至少2～3次。同時，也節(jié)省了模板拆除安裝的次數(shù)，以及節(jié)省了施工腳手的搭接綁扎次數(shù)。經(jīng)計算，這些節(jié)省的工、料金額足以滿足購買材料款，況且購買的材料是屬固定資產(chǎn)，可周轉(zhuǎn)使用，因此效益可觀。

6.2　質(zhì)量、外觀效果

閘墩采用大型全鋼模板、混凝土一次性連續(xù)澆筑完成，減少了施工縫的處理，混凝土整體性好；避免了分層立模、澆筑容易出現(xiàn)的錯臺、色差等現(xiàn)象，閘墩的結(jié)構(gòu)輪廓分明、表面平順、光潔，外觀較好(見圖2)。

圖2模板拆除后的混凝土外觀質(zhì)量

6.3　安全效果

大模板在大型模板就位、加固時，腳手架每層高1.8 m，鋪設(shè)作業(yè)一層操作平臺，確保模板安裝人員的安全。在閘墩頂部，工作平臺滿鋪走道板，僅留有下料的孔口，四周搭設(shè)1道高1.2 m的安全防護欄桿并掛安全網(wǎng)，確保了高空施工作業(yè)安全和夜間照明，現(xiàn)場施工緊湊、整齊有序。而采用傳統(tǒng)立模施工煩瑣，隨著閘墩每層升高均需要重復(fù)以上安全防護工作，存在較多的安全隱患。

6.4　工期

閘墩高度14 m，施工按照傳統(tǒng)模板施工工藝，通常采用分層施工需分5層，每層澆筑高度2～4 m，綁扎鋼筋、立模板、澆筑，平均需要7 d時間，1個閘墩澆筑完成最快需要35 d時間。采用大型全鋼模板后，從腳手架搭設(shè)、綁扎鋼筋、吊裝定位、澆筑，僅用21 d時間。大型全鋼模板整體施工方法與傳統(tǒng)模板分層施工方法比較，每個閘墩節(jié)約14 d時間，確保了2個年度的節(jié)點度汛目標的順利完成。

6.5　施工集中

在每倉模板支護完成后，混凝土澆筑集中，混凝土的技術(shù)指標要求能夠保持均勻、一致，勞動力組織和原材料消耗集中，便于施工管理。

7結(jié)語

紅船豆樞紐工程泄洪閘工程閘墩采用一次澆筑成型施工工藝，既滿足了節(jié)點度汛工期要求，又滿足了外觀質(zhì)量要求，為后續(xù)施工創(chuàng)造了條件，證明是合理的。該施工工藝在工期緊、質(zhì)量要求高的類似工程中采用是有效的。

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責任編輯吳昊

作者簡介：趙余紅(1962-)，男，高級工程師，主要從事水利水電工程施工和技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-08-20