紅船豆樞紐工程閘墩模板設計與機械化施工論文

1 工程概況

紅船豆樞紐工程地處衢江干流，位於浙江省衢州市龍遊縣小南海鎮紅船豆村下游1 km.工程以航運、水力發電為主，結合改善水環境、兼顧農田灌溉等綜合利用，是衢江干流六級開發中的第三級樞紐工程。整個工程由船閘、泄洪閘及發電廠房等建築物組成，泄洪閘和電站為三級建築物。

泄洪閘位於河道中部，在右側船閘與左岸發電廠房之間。泄洪閘共 24 孔，單孔淨寬為14 m,閘段總長397. 50 m.閘室伸縮縫位於閘底板中間，閘孔中 墩 23 個，墩 寬2. 50 m,墩 兩 端 頭 為 R =1. 25 m的圓形結構，墩長18 m,墩高14 m,兩側邊墩寬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流方案分兩期施工，一期為發電廠房、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。由於泄洪閘工程工作面廣、混凝土工程量較大、節點度汛目標任務重，其閘墩施工是關鍵，外觀要求高。

2. 2 對策

根據閘墩為高聳結構的特點，常規模板分層施工，人工耗費多、工期長、外觀質量較差。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，混凝土結構整體性好，成型的清水混凝土面效果佳。綜合分析後，閘墩選擇了全鋼大模板、整個閘墩模板安裝一次到位、混凝土澆築一次成型的施工方法。

3 大型模板設計

3. 1 大型模板的製作

閘墩模板按閘墩結構尺寸統一採用定製大型鋼模板，閘墩模板採用豎背楞結構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構尺寸定製。

閘門槽模板採用鋼木組合模板，鋼模部分定製。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 大型模板穩定核算

3. 2. 1 參數信息

平面模板： 面板厚5 mm; 內肋間距 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 穩定性核算

（1） 採用內部搗器時，當混凝土澆築速度在0. 5 m / h以下時，新澆築的普通混凝土作用於模板的最大側壓力，可按下列公式計算，並取兩式中的較小值。F1= 0. 22γc·t0·β1·β2·V0. 5F2= γc·H式中，F 為新澆築混凝土的最大側壓力 （kN/m2） ; γc為混凝土的表面密度 （kN/m3） ; t0為新澆築混凝土的初凝時間 （h） ,可按實測確定，當缺乏試驗資料時，可採用 t0= 200 / （T + 15 ） 計算，T 為混凝土的澆築温度 （℃） ; V 為混凝土的澆築速度 （m/h） ; H 為混凝土側壓力計算位置至新築混凝土頂面的總高度 （m） ; β1為外加劑影響修正係數，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係數，當坍落度<3 3="" 9="" 0.="" 1.="">9 cm時取 1. 15.

根據上述公式取小值原則， 因此取28. 0 kN / m2.

（2） 傾倒混凝土時產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計值，取325 N/mm2.混凝土側壓力為28. 0 kN/m2,傾倒混凝土產生的荷載標準值為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,即拉桿佈置的間距及直徑滿足設計要求。閘墩的截面尺寸為18 m ×2. 5 m,混凝土截面為35. 9 m2,混凝土澆築強度在14 m3/ h的情況下，每小時澆築上升的速度為0. 35 m.設計拉桿間距為1. 5 m × 1. 0 m的高強螺栓，滿足安全穩定要求。

4 大型模板施工工藝

4. 1 工藝流程

模板設計→廠家製作→模板驗收→定位放樣→基面抄平→搭設腳手架→塗刷脱模劑→墩身模板安裝→模板調整、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埋件安裝→驗收→澆築混凝土→拆模→抽除對拉螺栓→進入下一循環。

4. 2 施工工藝

首先在閘墩兩側搭設滿堂腳手架，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。墩身下部綁紮好鋼筋後，檢查模板是否平整，對模板進行調校，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鑽設定位銷，然後將模板用250 t × m 塔機或60 t履帶吊吊裝就位； 就位後立即利用承重架臨時固定，一側模板安裝完成後再安裝另一側。待兩側模板均臨時固定後，用定位銷定位並擰上模板間 M20 連接螺栓，然後進行初步調整並固定。下層模板安裝完成後按序進行上層模板安裝 （見圖 1） .

全部模板安裝到位後，用線錘調校模板至垂直，並用兩側支架固定，逐個擰緊拉條螺栓。拉條螺栓是採用 20 鋼筋加工而成的工具式拉桿，外套 32PVC 管。模板上口用定位卡具固定。模板調校完成後，用經緯儀進行最終檢查，模板連接處應重點檢查，對局部偏差進行微調，模板的垂直度偏差應控制在 ±0. 05%之內。

混凝土澆築時在墩模四周懸掛重型線錘，由專人監測並及時調整模板垂直度，並在模板兩側各拉3 條纜風鋼絲繩，確保模板整體不發生偏移。

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： 立模基面不水平，會造成模板局部不垂直。大模板連成整體後局部垂直度出現偏差，因模板體系為臨空無着力點，調整較困難。

措施： 立模基面必須抄平。模板體系整體垂直度偏差控制採用在模板頂部兩側拉纜風鋼絲繩，花籃螺栓調整。

5. 2 混凝土澆築速度控制

混凝土澆築速度過快可能造成模板對拉螺栓所受荷載過大崩斷炸模，因此混凝土澆築施工中必須嚴格按設計的混凝土澆築速度控制，以防止炸模。本工程設計混凝土澆築速度為0. 5 m/h,實際施工每個閘墩的澆築時間在 41 ~ 50 h之間，最大澆築速度為0. 34 m/h.

5. 3 對拉螺栓質量檢查

閘墩模板體系的固定主要是對拉螺栓，對拉螺栓質量關係模板體系的穩定。對拉螺栓定製加工到現場後要逐根檢查質量是否存在缺陷，質量符合要求的方可使用。

5. 4 對拉螺栓重複利用措施

考慮對拉螺栓使用量較大，為節約成本，對拉螺栓安裝時採用加 PVC 套管，以避免對拉螺栓被混凝土包裹； 拆模後，抽拔出對拉螺栓重複利用。重複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

拉條孔採用微膨砂漿封堵。

6 應用效果

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； 但節省了鋼筋工程的搭接長度量，節省了鋼筋需要焊接的部位，節省了混凝土表面鑿毛、清倉工序至少 2 ~ 3 次。同時，也節省了模板拆除安裝的次數，以及節省了施工腳手的搭接綁紮次數。經計算，這些節省的工、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，可週轉使用，因此效益可觀。

6. 2 質量、外觀效果

閘墩採用大型全鋼模板、混凝土一次性連續澆築完成，減少了施工縫的處理，混凝土整體性好；避免了分層立模、澆築容易出現的錯台、色差等現象，閘墩的結構輪廓分明、表面平順、光潔，外觀較好 （見圖 2） .

6. 3 安全效果

大模板在大型模板就位、加固時，腳手架每層圖 2 模板拆除後的混凝土外觀質量高1. 8 m,鋪設作業一層操作平台，確保模板安裝人員的安全。在閘墩頂部，工作平台滿鋪走道板，僅留有下料的孔口，四周搭設 1 道高1. 2 m的安全防護欄杆並掛安全網，確保了高空施工作業安全和夜間照明，現場施工緊湊、整齊有序。而採用傳統立模施工煩瑣，隨着閘墩每層升高均需要重複以上安全防護工作，存在較多的安全隱患。

6. 4 工期

閘墩高度14 m,施工按照傳統模板施工工藝，通常採用分層施工需分 5 層，每層澆築高度 2 ~4 m,綁紮鋼筋、立模板、澆築，平均需要7 d 時間，1 個閘墩澆築完成最快需要35 d時間。採用大型全鋼模板後，從腳手架搭設、綁紮鋼筋、吊裝定位、澆築，僅用21 d時間。大型全鋼模板整體施工方法與傳統模板分層施工方法比較，每個閘墩節約14 d時間，確保了 2 個年度的節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後，混凝土澆築集中，混凝土的技術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，便於施工管理。

7 結 語

紅船豆樞紐工程泄洪閘工程閘墩採用一次澆築成型施工工藝，既滿足了節點度汛工期要求，又滿足了外觀質量要求，為後續施工創造了條件，證明是合理的。該施工工藝在工期緊、質量要求高的類似工程中採用是有效的。