殷蘭馥

(安慶市花涼亭灌區(qū)管理處，安徽 安慶 246400)

0 引言

碾壓混凝土壩模板工程優(yōu)化與否是影響混凝土連續(xù)上升的關鍵技術之一[1]，翻轉模板施工技術具有機械化程度高、施工質量好、施工速度快、人工用量少、施工安全等優(yōu)點。下滸山水庫工程要求翻轉模板滿足結構可靠、穩(wěn)定性好，同時能夠克服各類倉內機械荷載、風荷載和混凝土側壓力，以及在迎、背水側折點處不間斷連續(xù)施工的要求。因此，結合工程結構受力特點和荷載分布情況，深入研究翻轉模板設計施工方案是有效保證類似碾壓混凝土工程質量和施工進度的重要途徑。

1 工程概況

下滸山水庫是以防洪、灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電的大沙河上控制性工程，總庫容1.96億m3，正常蓄水位115 m，地面式廠房共安裝3臺機組，裝機15 MW。防洪保護耕地13.59萬畝，灌溉農田35.08萬畝，工程屬Ⅱ等大(2)型水庫工程。

攔河壩為為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程119 m，最大壩高74 m。壩軸線全長295.5 m，共分17個壩段。根據(jù)工程特點，大壩上下游面、閘墩均采用翻轉模板，大壩碾壓砼范圍內上游立面及閘墩，采用H×B=3.0 m×3.0 m鋼制翻升模板，下游斜坡面采用H×B=3.0 m×1.5 m鋼制翻升模板，靠近山體岸坡部位不能安裝翻升模板的部位采用P3015小型模板或木模板組裝。模板支立示意見圖1、圖2。

圖2 壩體斜坡組合翻轉鋼模板支立示意圖

圖1 壩體組合翻轉鋼模板支立示意圖

2 翻轉模板的構成及其設計計算

2.1 翻轉模板的組成

翻轉模板主要由支撐系統(tǒng)、面板系統(tǒng)、工作平臺和錨固系統(tǒng)組成，單套模板組裝圖示意見圖3。

圖3 單套模板組裝圖

翻轉模板垂直方向三塊為一單元，通過連接銷連接上下層面板，用U型卡連接左右面板。上下桁架通過調節(jié)螺栓和插銷連接，轉折處通過調節(jié)螺栓實現(xiàn)變坡，不影響倉內混凝土的連續(xù)澆筑。

2.2 翻轉模板受力分析計算

2.2.1 荷載確定

(1)恒荷載——新澆混凝土對模板側面的壓力標準值

混凝土作用于模板的側壓力隨著澆筑高度增加，但達到某一臨界值后便不再變化，此臨界值即為混凝土對模板的最大側壓力。通過理論和實踐，可按式(1)、式(2)計算，并取其最小值：

F=0.22γct0β1β2V1/2

(1)

F=γcH

(2)

式中：F為混凝土對模板最大側壓力，kN/m2；γc為混凝土重力密度，kN/m3，此處取24 kN/m3；t0為混凝土的初凝時間，h；V為混凝土澆灌速度，m/h；H為側壓力計算起點至新澆混凝土頂面總高度，m；β1為外加劑影響修正系數(shù)；β2為混凝土塌落度影響系數(shù)。

翻轉模板側壓力計算：

F=0.22γct0β1β2V1/2=0.22×25×10×1.2×1.15×0.10.5=
72.8 kN/m2

F=γcH=24×3=72 kN/m2

取二者中的較小值，F(xiàn)=72 kN/m2

(2)活荷載——倉內振搗混凝土時所產生的荷載

根據(jù)測算，新澆筑混凝土有效高度內，振搗混凝土對模板產生的側壓力荷載為4 kPa。

(3)確定模板的側壓力

F=4×1.4+72×1.2=92 kN/m2

2.2.2 模板計算

(1)模板橫向計算

(2)側模豎向計算

面板厚度5 mm，豎肋為雙10#的槽鋼，間距1.8 m，支點間距1.8 m，模板橫向變形按簡支梁進行計算，斷面參數(shù)計算寬度b=1.8 m，支點間l=1.8 m，距中性軸最大距離y=10.5 cm，總慣性矩I=802.9 cm4，縱向的線性載荷q=Fb=16.7×1.8=30.06 kN/m，彈性模量E=206 GPa，最大撓度最大彎矩M=8350 N·m，σ=My/I=8350×10.5/802.9=109.2 MPa<[σ]=215 MPa，滿足要求。

(3)桁架計算

桁架內弦桿采用雙10#槽鋼，外弦桿和腹桿采用單10#槽鋼，背架與模板之間通過M20的螺栓連接。按均布載荷進行計算，側壓力F=16.7 kN/m2計算高度h=3 m，寬度b=1 m，q=Fb=16.7×1=16.7 kN/m。

1)撐桿所受軸力F=75.15 kN

撐桿采用Φ60×6的無縫鋼管，面積A=1017 mm2，σ=F/A=75150/1017=73.9 MPa<[σ]=215 MPa，滿足要求。

2)桁架斜腹桿所受軸力F=70.296 kN

材料為單10#槽鋼，面積A=1274 mm2，σ=F/A=70296/1274=55.2 MPa<[σ]=215 MPa，滿足要求。

3)桁架內弦桿所受剪力F=50.1 kN，彎矩M=9701 N·m材料為雙10#槽鋼，面積A=2548 mm2，抗彎截面系數(shù)W=79.4 cm3，τ=F/A=50100/2548=19.7 MPa<[τ]=130 MPa，滿足要求。σ=M/W=9701/79.4=122.2 MPa<[σ]=215 MPa，滿足要求。

2.3 轉模板的工藝流程及施工方法

2.3.1 工藝流程

轉模板的工藝流程見圖4。

圖4 工藝流程圖

2.3.2 翻轉模板組裝

模板組裝程序通常為：放置面板→配置桁架→加固定位腳手架鋼管→裝配工作平臺→安裝錨筋梁→裝配調節(jié)桿→檢查模板組裝質量→完成模板編號。

翻轉模板組裝方法見圖5。

圖5 單套模板組裝圖

2.3.3 翻轉模板安裝

(1)運送成套模板至安裝處，面板朝下，方木墊平。從倉位一端或轉角處開始按照配板圖依次定位。

(2)使用門塔機或吊車進行吊裝，吊裝時鋼絲繩應牢固拴在桁架兩側的吊耳上，起吊后架立模板在起始倉模板的上邊線，待桁架對接到位后裝好調節(jié)螺栓。

(3)最下層只安裝起始澆筑部位，中間層和上層伴隨著混凝土的澆筑上升后在距下層模板上邊線600 mm時開始安裝。

2.3.4 翻轉模板的使用

上游面翻轉模板為單層(3.0 m)上升、后背坡模板為(1.5 m)上升，上游面正常使用時兩層循環(huán)使用，第一層為固定層，第二層為本倉澆筑模板層。為加快施工進度，完成年度度汛目標，在下滸山水庫壩體施工中再增加一層模板作為循環(huán)上升層，即先安裝第三層，而后拆除第一層以節(jié)約時間，三層模板共9 m。

下游面通常按照四層循環(huán)使用，第一、二層為固定層，第三層為本倉澆筑模板層，第四層為循環(huán)上升使用層，先按裝第四層，再拆除第一層，以加快澆筑進度，提高作業(yè)效率。

2.3.5 翻轉模板拆除

(1)翻轉模板拆除時間

拆模時間依據(jù)混凝土澆筑至距下層模板的上邊線600 mm或最底層混凝土強度達到2.5 MPa以上時為準。

(2)拆除工序

翻轉模板拆除程序通常為：模板拆除過程按照鋼絲繩栓掛吊耳→緊固中層模板套筒螺絲→拆除U型卡、連接銷→卸下下層模板套筒螺絲→脫開混凝土面→拆卸桁架上鐵楔和連接銷→將模板提升至上層模板上。

根據(jù)混凝土澆筑強度的需要，上游面模板安裝按三層布置。立模采用25 t吊車拆除，塔吊配合。模板的安裝與拆除是循環(huán)進行的，即從模板頂下2個上升層拆除底層模板，將其翻轉提升至頂層。拆除的模板及配件應及時清理維修，分類堆存，刮除模板表面的粘結混凝土及灰漿，在碾壓混凝土倉面內鋪編織布，以防污染倉面。

3 結語

本工程在翻轉模板應用過程中，經(jīng)后續(xù)檢測驗證，表明其安全可靠，混凝土澆筑工期明顯縮短，經(jīng)工程外觀質量檢查，壩體上游面無錯臺、漏漿和掛簾現(xiàn)象，平整度及基礎沉陷均能滿足規(guī)范要求。碾壓混凝土連續(xù)上升模板自20世紀90年代初應用至今，經(jīng)過不斷總結和改善已日趨完善，但是針對不同壩型和施工環(huán)境，還需因地制宜設計計算并完善施工工藝，以確保工程進度和質量。