云南石门坎水电站大坝模板施工技术总结

云南石门坎水电站大坝模板施工技术总结

云南石门坎水电站大坝模板施工技术总结仇德红吴祥摘要云南石门坎水电站双曲拱坝为常态混凝土拱坝，形体复杂，模板型式多样，其中翻转模板、球形键槽模板、整体廊道模板、斜拉式牛腿模板均被采用。现将双曲拱坝的模板施工总结如下，为类似工程施工提供参考。关键词石门坎电站大坝模板技术总结1工程概述石门坎水电站大坝为常态混凝土双曲拱坝，坝顶高程EL758m，最低建基面高程EL642m，最大设计坝高116m，拱坝体型采用抛物双曲拱坝（拱圈轴线为抛物线），坝顶轴线展开长度为296.29m，拱坝厚高比为0.222，最大中心角83.24°（EL683m高程）。平曲线最小曲率半径为66.036m，坝体上游面最大倒悬度0.254，下游面最大倒悬度0.117。2模板结构形式的选择本工程采用的模板为上、下游面翻转模板，本工程拱坝的一个浇筑层厚6m，模板的高度设计为3m，使得模板接缝较少，坝面浇筑完成后外观效果良好。2.1横缝模板本工程横缝设计为多个球面键槽的铅直面，故采用多卡球面键槽模板爬升工艺，在靠近坝面上、下游狭窄部位，与散装组合钢模板拼装。根据横缝从下往上由宽变窄的特点，结合浇筑层厚1.5m，2.0m，3.0m的分层要求，模板尺寸定为3.0m(宽)×3.1m(高)。圆球形键槽直径80cm，深度15cm，圆球中心间排距100cm。横缝底部宽度24.2m，顶部宽度5.0m，有7个坝段需要使用多卡球面横缝键槽模板，根据横缝下宽上窄、但下部坝段少的实际情况，采用AUTOCAD进行模拟配板分析，一个单独坝段为一套，则需配置5套模板，每个浇筑横缝布置5块，因此模板总数为：5套×5块×2(两侧横缝)=50块。球形键槽模板简图见图1。2.2坝体其他部位模板（1）廊道采用混凝土预制模板，节长1.5m预制钢筋混凝土整体式廊道模板，廊道水平交叉段，采用交叉廊道模板，由两块半边三通式廊道模板合并。廊道斜坡与水平交叉段，采用异形廊道模板。在预制时，按预定尺寸将定型廊道模板切去一角，形成异形模板，空出的部位采取现立模板补缺。跨横缝廊道模板，采用半边廊道的预制钢筋混凝土模板，见图2、图3。n图1横缝键槽模板简图图2整体廊道模板安装整体式预制混凝土廊道模板时，撑好底部的对称木，增强整体性，两节模板之间的缝隙，用水泥砂浆填塞。（2）闸墩牛腿采用斜拉模板，预先在先浇块内埋设钢筋（蛇形）柱，通过拉条连接固定模板，具体形式见图4。n图3廊道交叉段模板图4斜拉式牛腿模板（3）闸门槽采用钢模板，通过铰和连杆的作用使闸门槽上下游侧面的模板绕铰向内转动，同时撬动顺水流方向的模板，则闸门槽模板全部脱落混凝土面，再继续提升，将模板升至立模位置，固定好顺水流方向模板，再松开钢丝绳，活动架便自由下落，通过铰和连杆将模板撑到设计位置。门槽插筋弯成“L”形，用铁丝固定在模板的凹槽内，拆模后将插筋扳直。n模板的设计、制作、安装符合现行国家相关规范的要求，模板能较好的符合各种曲率半径双曲坝面的体型要求，确保模板系统在各种倒悬度和工作情况下的稳定及安全性。3曲面体型误差分析本工程大坝设计为双曲拱坝，大坝体型的实现采用以折代曲方式，按照《水利水电工程模板施工规范》(DL/T5110-2000)的规定，对于一般大体积混凝土在结构物边线与设计边线的模板安装允许误差为±10mm。当模板采用以折代曲方式时，要求坝面曲线到模板相应弦线的最大距离不超过10mm。因此模板的宽度和高度设计要以此为依据。模板的宽度取决于水平拱圈的曲率，模板的高度取决于铅直方向的曲率。根据目前设计资料，竖直方向上按照3m高分层、水平方向上按照3m宽模板进行作图分析，则：1）竖直方向：模板有效斜长的变化范围为3～3.1m，最大值位于6#、7#坝段底部和顶部。以折代曲的偏差范围为0～10mm，最大值位于7#坝段EL668高程附近。模板最大仰角13°，最大俯角25°，分别位于拱冠处底部的上游面和下游面。2）水平方向：大坝上游面用3m宽模板以折代曲的偏差范围为0～9mm，最大9mm，位于上游面EL650高程的6#坝段处；大坝下游面用3m宽模板以折代曲的偏差范围为1～10mm，最大10mm位于下游面EL650～EL668高程的6#、7#坝段处。4模板配置方案4.1上、下游面模板（1）方案：翻转模板拟采用2m×3m和3m×3m两种规格，按照最大需用量的模板配置数量如下：模板类型上游面（套）下游面（套）单套重量（t）合计（t）备注2×3m22141.26745.60为适应坝块上下游面的宽度，两种模板搭配使用3×3m91841.519265.83合计311.43对于以3m宽模板以折代曲的偏差较大区，则采用以下两种方案：a、采用水平方向可调节的翻转模板，将3m宽设计为1.5平直段＋2×0.75m可调段。模板类型上游面（套）下游面（套）单套重量（t）合计（t）3×3m（可调）28381.702112.33此方案由于采用柔性可调模板，相当于将以折代曲的宽度由3m降为1.5m，因此在局部曲率半径较小的部位，可以采用此方案来降低以折代曲的误差。但是，由于增加了用于加固0.75m可调节模板的两根竖围囹，故单块模板的重量增加了，并且两侧的竖围囹对柔性面板的调节操作有一定的干扰。b、采用2m宽×3m高的翻转模板n模板类型上游面（套）下游面（套）单套重量（t）合计（t）2×3m42571.267125.41此方案将以折代曲的宽度由3m降为2m，在局部曲率半径较小的部位，也可以改善以折代曲的误差。（2）拱坝上下游面模板的整体方案说明①按以上配置，模板以折代曲的误差均能控制在±10mm范围内；②模板间的间隙及处理由于拱坝体形的特殊性，模板在坝体上、下游排布时，模板的竖直倾角沿坝体高程不断变化，由开始的向上游面倾斜逐渐转变为向下游面倾斜，从而导致相邻两块模板间，出现先增大后减小的V字或倒V字开口、三角形或梯形间隙，且下游面较上游面稍大。由于各坝段相邻模板最大间隙为1～25mm，较大的间隙主要分布在拱坝上游面坝顶附近的范围内，及拱坝下游面随1＃～15＃坝段的1＃坝段的坝顶区域逐步向中间7＃坝段的中下高程区域移动，再逐步向15＃坝段的坝顶附近区域移动的范围内。在水平拱圈方向相邻模板间也存在有相对转角，会导致上游面模板背面开口，下游面的模板正面开口，开口最大值约为6mm。竖直方向也会出现这样的开口，最大值约为4mm。对于模板间隙的处理应遵循不同的缝宽，采用不同的方式的原则灵活处理，不能一概而论。就该拱坝的而言，模板间隙相对较小。小于3mm的缝隙，宜采用刮腻子的方法处理，3～6mm的间隙采用贴单层胶带（宽度不小于50mm）的方法处理，大于6mm的间隙采用楔木条或拼缝板的方法处理。③特殊部位的模板对于建基面处不能使用大模板的部位，和一些边角部位，使用小钢模或木模。为确保大、小模板的平顺连接过渡，设计采用0.15m×0.12m×3.0m规格的过渡模板，数量暂定为10套。④模板随高度上升，有效斜长在不断变化，最大斜长达到3.307m，3m模板无法满足3m浇筑升层的需要，此时需要适当降低混凝土浇筑升层高度。4.2横缝键槽模板（1）悬臂模板（设球形键槽）拟用3×3.1m的规格。按最大需用量的模板配置数量如下：模板类型横缝键槽模板（套）单套重量（t）合计（t）备注3×3.1m502.716135.8为适应浇筑坝块上下游面的宽度，采用组合钢模与3×3.1m的模板搭配使用n（2）特殊部位的模板在坝体的横缝面上、下游侧，设计采用0.15m×0.12m×3.1m规格的过渡模板，来实现大模板和小钢模的平顺连接，数量暂定30套。4.3所有特殊部位的模板见下表：部位上、下游面过渡模板横缝面过渡模板0.15m×0.12m×3m0.15m×0.12m×3.1m数量10套30套单重0.045（t）0.047（t）合计0.45（t）1.41（t）5模板加工模板由专业模板厂加工，分成面板和三角架单件，运至现场后进行组装使用。混凝土预制模板采用在工地预制厂，放大样分块预制，在仓内组装就位。6模板施工(1)翻转模板安装：首层模板安装→第二层模板安装→首层模板翻转到第三层→第二层模板翻转到第四层→第三层模板翻转到第五层→下一循环。单块模板翻转作业流程：吊车就位→挂钩→锚筋螺栓松卸→起吊→安装→测量调整→拼缝板安装及补缝→锚筋埋设→下一循环。首层模板安装时，由于模板的锚筋对首层模板不起作用，因此，需对首层模板采取特殊的加固方式。模板底部外侧使用锚筋加固，锚筋与模板之间使用方木支撑，不允许使用插筋直接紧贴模板进行加固。倒向仓内的模板上半部使用内撑和内拉组合加固方式，倒向仓外的模板上半部使用外撑和外拉组合加固方式，支撑杆采用Φ25钢筋，拉力筋采用Φ12钢筋。首层模板安装加固好后即可进行第二层模板的安装，第二层模板安装时部分首层模板的锚筋还没埋设，或者安装的锚筋抗拔力并没有完全达到设计要求，第二层模板还是靠首层模板的加固系统承受荷载的，因此，首层模板的加固系统不能提前拆除和破坏。第三层模板安装在首层模板的锚筋埋设后上部共施工完一仓或两仓混凝土(锚筋锚固力达到设计要求)后进行安装。第四层模板安装即进入了正常的翻升作业方式，模板翻转采用8t汽车吊安装。上、下游面翻转模板安装必须确保拼缝严密、不漏浆，同时要保证双曲拱面准确，光滑平正，无错台。双曲拱坝的上、下游坝面对每一仓都是一个不同的近似圆环扭曲面，对坝面的每一个点，不仅水平座标在X轴和Zn轴方向有变化，垂直角度也有变化，因此用模板上斜杆伸缩，调整模板收仓高程座标时，一定要用高精度仪器配合，并用内撑杆支撑定位，确保仓内混凝土浇筑完后收仓口模板走样在允许范围内。木工在调整模板收仓口座标时划准混凝土浇筑收仓线，混凝土浇筑工严格按收仓线笔直收仓，确保浇筑仓内混凝土收仓面在上、下游模板附近平直。　　　　　(2)翻升模板安装，首先在第一层仓位上预埋爬升锥体与锚筋，待浇筑好的混凝土强度达到4MPa时，采用仓面8t汽车吊吊装模板，安放于爬升锥体上，调节校正模板以备浇筑下层混凝土，如此依次上升至设计高程。(3)除散装组合钢模板、木模板采用人工拆装外，悬臂模板，整体提升或拼装模板由仓面吊车拆装。(4)对于少数结构比较复杂的仓位，视结构情况采用卷扬机或简易扒杆拆装。7结束语本工程使用的几种模板，体现了以下各项性能要求：（1）模板能较好地符合各种曲率半径双曲坝面的体型要求。（2）确保模板在各种倒悬度影响情况下的稳定及安全性。（3）实现模板快速连续翻转，一套模板在某一坝段连续翻转，周转次数多；实现无脚手架高空作业。（4）模板能俯仰调节的同时，实现上下节间力的传递及锚固系统锚固强度的提供。（5）模板配件标准化，模板与普通钢模板具有通用性。多类模板在石门坎水电站双曲拱坝坝身各部位的成功应用，为类似工程施工提供了参考借鉴。