宋欣欣

【摘要】后傾式懸臂模板在邕寧水利樞紐工程閘墩施工中的大規(guī)模應(yīng)用，在墩身、牛腿、后傾部位的施工中效果顯著，具有模板安拆方便、受力合理，低成本、高功效等顯著的優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】后傾式懸臂模板；水利樞紐工程；閘墩

1、工程概況

南寧市邕寧水利樞紐工程位于郁江干流南寧邕江河段下游仙葫開發(fā)區(qū)牛灣半島處，是一座改善城市環(huán)境、水景觀、航運為主，兼顧水力發(fā)電及其他的綜合性水利樞紐工程。主要建設(shè)內(nèi)容有：攔河壩、船閘、13孔閘壩、發(fā)電廠房；正常蓄水位67m，總庫容7.1億m3，電站裝機容量57.6MW，為燈泡式貫流機組，通航標(biāo)準(zhǔn)2000噸級。

泄水閘壩工程由13孔閘壩組成，其中1#～10#為WES實用堰開敞式弧形門泄水閘壩，11#～13#孔為平底堰，孔口尺寸20.0m×12.5m（寬×高）；其中一區(qū)（左側(cè)）設(shè)4孔，二區(qū)（右側(cè)）設(shè)9孔。除5#閘墩墩身寬6m外，其余墩身寬均為3m。單孔閘墩長41.7m。

閘墩上游迎水面▽48.0m～▽73.0m高程為直線上升段，▽73.0m～▽78.0m高程為后仰45°上升，▽78.0m～▽81.8m高程為直線上升段。

閘墩下游迎水面▽46.0m～▽76.3m高程為直線上升段，▽76.3m～▽78.3m高程為后仰45°上升，▽78.3m～▽81.8m高程為直線上升段。

閘墩側(cè)面為直線上升段，在▽46.0m～▽55.0m設(shè)置WES實用堰，上游側(cè)設(shè)置有寬2.2m、深0.8的檢修門槽及寬0.9m、深0.4m的弧形閘門槽。閘墩下游設(shè)置有長4.5m、寬36m、下傾35°、突出側(cè)面1.6m的牛腿。閘墩結(jié)構(gòu)圖見圖1。

2、模板的選擇

根據(jù)邕寧水利樞紐工程閘墩施工的實際情況，對模板的選擇有以下要求。

2.1 最大澆筑層厚3m，門機或履帶條吊運6m3料罐入倉。

2.2 滿足相關(guān)質(zhì)量要求。模板面板整體剛度好，滿足墩身直立段、后傾段、牛腿等多部位施工的要求，面板不設(shè)拉筋孔，外觀平整。

2.3 單塊模板可全方位調(diào)節(jié)。模板的面板系統(tǒng)可以上下、左右調(diào)整，支、拆模方便，同時可以隨時調(diào)整模板的垂直度。經(jīng)過項目部實地考察、研討和論證，確定閘墩施工采用后傾式懸臂鋼模板及門槽部位采用木模板相結(jié)合的模板拼接方式。

2.4 后傾式懸臂鋼模板結(jié)構(gòu)。后傾式懸臂鋼模板由面板系統(tǒng)、懸臂支架、操作平臺組成，整體最大尺寸3.0m×7.297m×2.225m（寬×高×厚）（含操作系統(tǒng)），總重量1624kg。

模板面板設(shè)計規(guī)格3.0m×3.15m（寬×高），面板由4塊1215標(biāo)準(zhǔn)模板和2塊07515標(biāo)準(zhǔn)模板組裝而成，上、下設(shè)置2排共4個孔作為預(yù)留螺栓安裝孔，以確保螺栓位置預(yù)埋準(zhǔn)確。面板采用Q235鋼，δ=6mm。長背肋采用[10槽鋼，單根長3m，間距0.3m，豎圍楞采用][16槽鋼，每塊模板設(shè)置2道，間距1.5m。

懸臂支架主要有模板連接器、主三角架、錨固系統(tǒng)、模板位置調(diào)整系統(tǒng)、保險機構(gòu)等部分組成。

3、后傾式懸臂模板受力驗算

懸臂模板的強度、剛度及穩(wěn)定性直接影響到閘墩施工的安全和質(zhì)量，因此，懸臂模板的受力驗算至關(guān)重要。其中，大鋼模板、主三角架、及錨固系統(tǒng)的驗算尤為關(guān)鍵。

根據(jù)閘墩的設(shè)計形式，在施工上游▽73.0m～▽78.0m高程及下游▽76.3m～▽78.3m高程時為傾斜45°支立模板，其余均為直立狀態(tài)，在后傾45°時，模板既受水平荷載作用，又受豎直荷載作用，此時模板受到的綜合荷載較垂直狀態(tài)時大得多，為施工過程中的最不利狀態(tài)。因此，按模板45°支立時為最不利工況進(jìn)行驗算。

3.1 荷載計算。大模板承受的主要豎向荷載包括模板及支架自重（qm=1.65kg×10÷5m÷3m=1.75KN/m2），新澆混凝土自重（Gh=24KN/m3），鋼筋自重（Gj=1.1KN/m3）施工人員及設(shè)備荷載（qs=2.5KN/m2），振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載（qzs=4.0KN/m2），水平荷載主要包括振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載（qz=2.0KN/m2），新澆混凝土對模板的側(cè)壓力（qc）和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載（qcs=4.0KN/m2）。

3.2 模板面板的強度、剛度驗算。驗算時，簡化為跨度為50cm兩端固定板，承受綜合荷載q'=（q21+q22）1/2=76.61KN/m2，經(jīng)計算，當(dāng)模板后仰45°支立時，模板面板承受的最大彎曲應(yīng)力為：σmax=M/W=（q'l2/8）/（bh2/6）=143.64N/mm2<215N/mm2，滿足要求。

面板撓度W=q'l4/384EI=0.013mm<30cm×1/4=0.075mm滿足要求。

3.3 橫肋受力驗算。驗算時，每根橫肋承受0.3m高面板傳遞的水平荷載，按均布荷載進(jìn)行考慮，其荷載值為q=（q21+q22）1/2×0.3m=22.98KN/m。

Mmax=ql2/8，fmax=ql4（5-24λ2）/384EI，懸臂模板長背肋采用[10槽鋼，截面積A=12.74cm2，截面慣性矩Ix=198.3cm4，截面抵抗矩Wx=39.7cm3，模板面板橫承受的最大彎曲應(yīng)力為σmax=M/W=162.8N/mm2<215N/mm2，滿足要求。

撓度驗算fmax=ql4（5-24λ2）/384EI=0.076cm<150cm×1/4=0.375cm，滿足要求。

3.4 主三角架受力驗算。模板每榀桁架承受1.5m寬的水平荷載，懸臂模板承受荷載如圖2所示。

根據(jù)靜力平衡公式，∑FDx=0，∑FDy=0，MD=0得支座反力FDx=380.67KN，F(xiàn)Dy=205.58KN，F(xiàn)Ax=175.08KN。

4、后傾式懸臂模板的施工工藝

4.1 施工順序：清理模板→安裝懸臂模板面板，不安裝懸臂支架（第一層）→按設(shè)計位置安裝預(yù)留錨筋→模板校正，澆筑砼→拆除模板，安裝懸臂支架→整體吊裝懸臂模板→錨固懸臂模板→安裝下一層砼預(yù)留錨筋→模板校正→澆筑→下一循環(huán)。

4.2 在施工第一層混凝土?xí)r，不安裝懸臂支架，僅在頂部預(yù)埋錨筋，自第二層砼開始，組裝懸臂支架，以后各層不再拆裝模板，整體吊裝使用。

4.3 錨筋錨固點混凝土強度最小要求超過10Mpa時，方可進(jìn)行下一層模板施工。

4.4 模板安裝前，在上一層澆筑的混凝土頂部貼雙面膠，以防止接縫處漏漿，每層澆筑砼表面應(yīng)平整，下一層模板安裝時，模板下口要壓住混凝土高度不小于10cm。

4.5 混凝土澆筑到預(yù)埋件附近時，要采用軟軸振搗器振搗，防止預(yù)埋件發(fā)生位移。

4.6 模板安裝后，通過可調(diào)絲桿調(diào)整模板的垂直度，在澆筑混凝土的過程中，安排專人對垂直度適時符合，如有偏差可及時進(jìn)行調(diào)整。

5、模板的應(yīng)用效果

后傾式懸臂模板在南寧邕寧水利樞紐工程閘墩施工中的應(yīng)用情況如下。

5.1 模板面板整體剛度好，不需要設(shè)置對拉桿，傳統(tǒng)模板加固時需設(shè)置大量的對拉桿和頂筋，比傳統(tǒng)模板施工節(jié)約大量的鋼材，且澆筑后外觀質(zhì)量明顯高于傳統(tǒng)模板工藝。

5.2 模板安裝方便，費用低。模板吊裝采用自制葫蘆提升架提升，提升時間短、速度快。與傳統(tǒng)模板相比，安拆難度小，節(jié)約人工費用和機械臺班費用。

5.3 在近模板側(cè)搭設(shè)安全爬梯，在上部與懸臂模板連接，整體性好、安全度高。

5.4 模板上設(shè)置上、中、下三層操作平臺，便于進(jìn)行模板位置調(diào)節(jié)、澆筑后砼表面修飾等各項輔助作業(yè)，施工方便。同時，施工平臺隨模板整體提升，減少了安全防護的費用。

5.5 面板可前后、上下自由調(diào)節(jié)，同時后傾坡度也能調(diào)節(jié)，克服了傳統(tǒng)模板傾斜支模難度大的問題，懸臂支架與混凝土連接牢固，同時也可作為混凝土懸臂施工時的支架，在墩身牛腿施工及上部傾斜段施工時得到了較好的應(yīng)用。

結(jié)語

通過后傾式懸臂模板在邕寧水利樞紐工程閘墩施工中的應(yīng)用，大大的加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，降低了人工消耗，節(jié)約了鋼管架、對拉桿、頂筋等材料，同時通過配合使用自制葫蘆提升系統(tǒng)，減少了大型機械設(shè)備的使用，同時在閘墩牛腿、墩身上部傾斜部位施工中得到了很好的應(yīng)用。實踐證明，后傾式懸臂模板在水工建筑物中，特別是閘墩的施工中，具有安全、方便、優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點，值得進(jìn)行推廣使用。