吳 政 緦，謝 斌

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內，工程規(guī)模為一等大(1)型工程，是國內首個采用EPC模式的百萬千瓦級水電站。其擋水建筑為混凝土雙曲拱壩，最大壩高155 m，壩體共計分為17個壩段，設置有4個表孔和3個中孔泄洪，由于孔口牛腿結構部位通常在設計時屬于鋼筋、冷卻水管、預埋件等布置密集區(qū)，孔口牛腿部位按照傳統(tǒng)施工工藝，采用模板內側預埋鋼筋三角柱或槽鋼內拉，外側布置鋼管圍檁，將圍檁與模板內側槽鋼連接組成的受力固定系統(tǒng)，在牛腿混凝土中預埋錨筋支撐點。同時，利用鋼管搭設外側懸空操作和安全防護平臺的方式，將影響鋼筋制安、冷卻水管鋪設和混凝土澆筑下料，因此，對備倉工期及澆筑時間控制要求較高。此外，牛腿澆筑完成后施工人員需利用外側懸空平臺實施模板拆除、缺陷修補、外露拉桿切割封堵以及后期防護拆除等工作，安全風險較大。而相較于傳統(tǒng)施工工藝，采用預制型鋼支撐的鋼筋混凝土預制模板施工技術，其預制模板主體在模板預制場內完成，現場僅進行倉面安裝和加固，備倉時間相對常規(guī)施工較短，能有效提高壩體上升速度。且預制模板在倉內安裝施工，施工人員可避免在倒懸牛腿外側進行懸空作業(yè)，后期無安全防護結構拆除、缺陷修補處理等工作，安全風險更低。

2 預制混凝土模板設計及加工

2.1 模板總體構造

拱壩中孔鋼襯進出口、表孔進出口閘墩及溢流面均采用坡比為1∶1的牛腿結構，孔口部位牛腿最大懸挑長度為20.23 m，立模面積總計2 637.84 m2，結構形式見圖1。預制模板混凝土澆筑倉垂直升層最大高度為3 m，主要由三部分組成：鋼筋混凝土面板、內支撐桁架、預埋錨固件及連接件，三個部分間采用鋼板焊接連接，其結構見圖2。

圖1 大壩孔口牛腿結構布置圖

圖2 預制混凝土模板結構

2.2 鋼筋混凝土面板

預制混凝土面板采用16 cm厚C40混凝土，斜長最大為4.234 m，考慮倉內吊裝設備采用25 t汽車吊，面板最大寬度為1.8 m，每塊面板與內支撐系統(tǒng)連接面的四周，預留2 cm倒角用于砂漿勾縫，局部區(qū)域根據牛腿寬度及斜長限制對模板尺寸進行微調。面板內受力鋼筋為B12鋼筋，分布鋼筋為φ8 mm鋼筋，間距均按照20 cm安裝。面板內預埋熱軋普通工字鋼(I25b)和角鋼(∠56×5)采用焊接連接，預埋型鋼用于成型后與內支撐系統(tǒng)連接，預埋工字鋼(I25b)外側總計布置4個吊耳便于后期模板安裝時吊裝?；炷脸叽缂邦A埋型鋼位置誤差嚴格控制在±1 mm，預制前將鋼筋、預埋角鋼及工字鋼表面除銹，鋼筋混凝土面板結構布置見圖3。

2.3 預制面板混凝土澆筑

預制模板面板混凝土采用混凝土罐車運輸至預制場地，直接卸料或搭設溜槽輔助入倉，φ50 mm軟軸振搗器進行振搗，澆筑前模板面板應涂脫模劑[1]，預制面板與大壩混凝土交接表面，采用沖毛槍進行沖毛，沖毛標準為表面乳皮、露出粗砂、微露小石。預制面板混凝土澆筑后采用人工灑水及覆蓋麻袋片進行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護安排專人負責，并作好養(yǎng)護記錄，養(yǎng)護時間不少于28 d[2]，每塊預制模板成型后用油漆在其側面刷上日期及編號，以便于后續(xù)現場拼裝。

圖3 預制混凝土面板結構圖

2.4 內支撐桁架

每塊預制模板采用兩榀內支撐桁架，內支撐桁架間距0.9 m(預制模板寬度小于1.8 m的內支撐間距按照比例相應減小，下同)，桁架距預制板側邊0.45 m。桁架桿件為角鋼(∠75×10)雙肢構件，采用桁架節(jié)點板連接桁架桿件，桁架桿件中間加填板。內支撐桁架焊接時，焊條型號為CHE507,焊縫均為角焊縫，焊縫高度不小于6 mm。單榀桁架制作過程中應做好施工期桁架定型，桁架制作好后與面板上工字鋼拼裝焊接。兩榀內支撐桁架的橫向聯系均采用角鋼(∠75×10)連接成整體。預制模板安裝前，當結構鋼筋與桁架有沖突時，需對結構鋼筋作調整，倉面混凝土澆筑前內支撐桁架需除銹至表面無銹蝕。

2.5 預埋件及連接件

預制模板現場安裝前需在上一倉先澆筑壩體混凝土中預埋錨固件(錨筋和鋼板)，在預埋件混凝土澆筑完成后，錨筋、鋼板不能高出混凝土面。在預制模板吊裝測量定位調整到位后方可進行現場焊接，焊接前預埋板須去污、除銹。待焊縫達到受力要求方可將桁架與支座板焊接。由于支座板與預埋板、支座板與桁架節(jié)點板連接為現場焊接，該節(jié)點受力較大，焊接時采用CHE507焊條[3]，要求焊縫滿焊，高度不小于10 mm[4]。

3 預制混凝土模板施工

3.1 預制混凝土模板與壩體關系

由于牛腿部位混凝土結構尺寸擴大16 cm，為保證預制混凝土模板在安裝時不侵占拱壩結構線，安裝后預制混凝土模板和拱壩為一整體，后期預制混凝土模板不拆除。因此，在首倉預制模板安裝前應先澆筑一倉以便找平層，而預制模板在靠近中孔鋼襯區(qū)域，還應考慮水流過流時預制模板與牛腿混凝土結合面為薄弱部位，在靠近鋼襯出口區(qū)域的牛腿模板頂部采用預留小模板澆筑混凝土的方式，其具體布置為：中孔出口牛腿預制混凝土模板分別于出口鋼襯底板及側面預留30 cm、60 cm縫隙，采用內拉覆膜面板進行補縫，為保證該部位受力強度，縫隙部位增加C16加強筋和錨固鋼筋，20 cm間排距布置，錨固筋錨入結構長度不少于35 d，布置見圖4。

3.2 預制混凝土模板安裝

3.2.1 安裝流程

單塊首層預制混凝土模板拼裝及倉內安裝施工程序：找平層澆筑(含預埋件施工)→預制模板混凝土面板澆筑→面板養(yǎng)護等強→模板型鋼內撐制作→預制件出場驗收→30 t纜機吊入倉內→模板外露面保溫材料安裝→測量放線→首層支座板與預埋件焊接→模板倉內用25 t汽車吊運至牛腿部位→節(jié)點板與支座板焊接→下一層混凝土支座板焊接→模板間倒角砂漿勾縫→預制件安裝驗收。

圖4 預制混凝土與壩體結構關系及預留縫隙圖

3.2.2 安裝要求

預制混凝土模板安裝時，上一倉混凝土強度不低于5 MPa，安裝前先對預埋板平整度等進行復測，以確保安裝工作能夠順利進行。復測完成后將首層支座板與預埋板(錨固件)焊接，待焊縫到達受力要求后，吊裝模板就位，測量配合調整誤差，調整完畢后將桁架節(jié)點板與首層支座板焊接。支座與預埋板、桁架節(jié)點板焊接前需作去污、除銹處理。上述焊縫均為滿焊，高度不小于10 mm，由于該節(jié)點受力較大，需嚴格控制現場焊接質量，每塊預制模板在安裝完成前采用手動葫蘆+地錨的方式對其加固，以防安裝過程中發(fā)生傾斜或局部位移。

3.2.3 安裝過程吊裝控制

(1)預制混凝土模板在倉內采用25 t汽車吊起重吊裝，開始起吊時應先將模板調離地面200～300 mm后暫停，檢查汽車吊穩(wěn)定性、制動裝置可靠性、構件的平衡性和綁扎的牢固性，無誤后方可繼續(xù)起吊。

(2)吊裝過程中汽車吊起重最大仰角不超過78°，最小仰角不小于45°[5]，起重吊裝吊點根據倉內情況提前選定，以減少起重臂在吊裝過程中的伸縮，若因現場倉面結構限制需要在吊裝過程中伸縮時，應將起吊荷載控制在其額定值的50%以內。

(3)預制混凝土模板單塊最大重量為47.1 kN，采用四根直徑為24 mm的鋼絲繩吊索吊裝，吊索采用6×37型鋼絲繩制作成8股頭式，吊索與預制混凝土模板的水平夾角按不小于30°控制。

3.3 預制混凝土模板找平層澆筑

預制混凝土模板以不侵占大壩結構線為原則，牛腿部位混凝土結構尺寸擴大16 cm，在實施前應先澆筑一倉找平層，找平層牛腿部位結構邊線按設計結構邊線外擴預制混凝土模板厚度控制，找平層牛腿部位按傳統(tǒng)內拉內錨方式布置，采用“P6015+P1015”組合鋼模板，模板通過鋼管圍檁、拉桿(φ20 mm)、預埋[18a槽鋼、地錨形成內拉系統(tǒng)固定，并在收倉面預埋混凝土預制模板錨固件，找平層布置見圖5。

3.4 預制混凝土模板部位結構鋼筋安裝

泄洪中孔牛腿部位均布置有結構鋼筋和限裂鋼筋網，限裂鋼筋網每層設計間距為50 cm，結構鋼筋間排距為20 cm，鋼筋保護層厚度10 cm。受預制混凝土模板型鋼內拉系統(tǒng)限制，需對鋼筋布置進行局部調整，原則如下：

(1)限裂鋼筋網調整不改變設計鋼筋數量和鋼筋直徑。與模板型鋼內拉系統(tǒng)沖突時，上下調整間排距，確保每一倉收倉面下5～10 cm處有一層水平限裂鋼筋網片。

(2)結構鋼筋設計沿牛腿結構面雙層雙向布置，外層結構鋼筋保持不變。內層結構鋼筋與型鋼內拉系統(tǒng)沖突時，按立筋位置改變，間排距不變，水平鋼筋直段調整為交叉錨固段，且按照錨固長度不小于35 d為原則調整。

(3)調整后鋼筋保護層厚度不變，且應緊貼模板型鋼內拉系統(tǒng)。

4 施工要點控制

(1)混凝土分層。由于預制混凝土模板具有成型后形體無法調整的特殊性，模板設計前應根據大壩設計圖紙繪制三維模型[6],做好牛腿倒懸部位結構細分、澆筑分層規(guī)劃工作，以確定牛腿找平層高程、牛腿預制模板層澆筑高度以及與出口流道鋼襯交接預留縫隙位置。

圖5 找平層牛腿部位模板及錨固布置圖

(2)倒角處理。水平施工縫面上、下游牛腿結構部位結構邊角應采用倒角處理，且確保混凝土厚度不少于30 cm。為改善預制模板安裝后的整體外觀效果，在預制面板外露面四邊設計了2 cm 倒角，使預制面板拼縫后達到橫平豎直效果[7]，并在牛腿混凝土澆筑前采用砂漿勾縫以避免漏漿。

(3)模板外表面保溫。牛腿倒懸結構粘貼苯板后若出現脫落將難以恢復，影響其保溫效果，施工時對于無須拆除保溫材料的下游壩面，可在安裝前采用膨脹螺絲錨固的方式固定預制模板外側苯板，對于上游擋水壩面可根據需要在預制模板外側噴聚氨酯保溫材料，但應做好與混凝土的色差控制。

(4)焊接。模板制作時應嚴格控制預制模板支撐型鋼桁架焊接質量，其焊縫均應采用CHE507焊條，焊縫長度、寬度均不能小于設計值。

(5)驗收。牛腿預制模板面板澆筑養(yǎng)護完成、預埋件埋設完成、支撐大梁模板支撐體系安裝完成且預制混凝土模板倉內焊接安裝完成后應及時組織驗收，合格后掛牌投入使用。通過上述四項過程驗收確保模板及支撐體系安裝質量滿足設計、施工要求，混凝土澆筑體型偏差滿足設計要求。

(6)操作安全。倉內吊裝作業(yè)時應實時監(jiān)控風速及風向，遇6級以上大風應停止作業(yè)。倉內安裝預制混凝土模板焊縫未焊完畢且達到受力要求之前，模板應采用地錨加手動葫蘆方式進行加固。在大壩中孔牛腿倒懸部位混凝土澆筑時，為保證預制模板受力穩(wěn)定，在模板上配合纜機卸料人員按不超過1人配置，振搗作業(yè)人員按不超過2人配置。

5 結 語

(1)采用預制混凝土模板技術后，預制模板主體在預制場內完成，現場僅進行倉面安裝和加固，懸臂預制模板安裝和加固時間約3～4 d，較傳統(tǒng)內拉內錨施工工藝提前8～9 d。

(2)預制混凝土模板澆筑成型后外觀面無須做二次缺陷處理工作，外側不需要搭設操作排架及支撐系統(tǒng)，為后續(xù)壩面缺陷處理節(jié)約工期，并減少人員懸空作業(yè)風險。

(3)預制混凝土模板安裝采用機械人工配合作業(yè)，極大地提高了施工效率，對于施工過程中已完成的測量定位焊接可免于后續(xù)模板的調整。預制混凝土模板技術用于中孔牛腿倒懸部位施工，可使該部位的模板作業(yè)達到節(jié)約工期、節(jié)省材料、減小安全風險、減輕勞動強度、提高工程質量的施工效果。通過現場實踐，不斷積累總結經驗，預制混凝土模板施工技術也將進一步完善和提高，對于后續(xù)其他工程倒懸部位大體積混凝土施工具有極大的借鑒意義。