三峡三期碾压混凝土围堰翻转模板设计与施工技术体会

'［摘要］:三峡工程三期碾压混凝土围堰丿施工工期紧，施工强度高，翻转模板施工的成功与否直接关系到三期碾压混凝土围垠能否按期到达垠顶，关系到三峡工程能否按时蓄水，因此，翻转模板的设计和施工意义十分重大。本文较系统地介绍了翻转模板的设计情况，通过在三峡三期碾压混凝土围垠施工中的应用，说明该模板具冇结构合理、操作简单、运行可靠等优点。［关键词］:碾压混凝土围垠翻转模板设计施工三期碾压混凝土围垠作为三峡工程2003年蓄水、通航、发电三大目标能否实现的关键项目，施工强度高，工期紧，必须采用连续浇筑、不间断上升的方式进行施工，要达到此冃的，除了必须合理安排施工进度，优化施工方案外，模板设计的优化与否也是主要因素之一。为保证碾压混凝土连续快速施工，我们在总结过去和关工程施工经验的基础上，结合三期碾压混凝土围垠的施工特点，经过仔细分析计算、反复研究和试验，在垠体上游血采用了桁架式悬怦翻转模板施工方案，有效保证了工程质量和施工进度。1翻转模板的研究背景和设计思路我们在查阅了以往相关的工程技术资料后发现，国内外连续上升所使用的翻转模板基木上是用两块模板作为一个单元交替上升。每块模板高度为亦左右，在垂肓方向布置2〜3排锚筋，调节模板螺杆固定在背架上。这种模板有以下不足之处：一是需埋设锚筋的混凝土施工层层数较多，和应対混凝土施工十扰较大；二是堰体形体出现转折时无法连续施工；三是由于上下层锚筋间距较小，锚筋开始受力时相应锚筋埋设层混凝十的龄期较短，埋设锚筋拉拨力太小，模板易走样。混凝十连续上升的可行性较小。要保证三期碾压混凝土围垠施工连续不间歇上升，上游面翻转模板除了满足结构可靠、稳定性好、拆装方便的基本要求外，还必须能够克服仓内各种机械施工荷载、风荷载及紧靠模板的变态混凝土施工产生的侧压力，同时，根据垠体形式，翻转模板的设计还必须考虑I韦I垠在上游面高程70m转折处不间歇连续施工的要求。考虑这些因素并结合三峡二期工程已有的多卡模板血板的情况，经过认真分析、计算，对模板形式进行了优化改进，达到了既能满足质量安全要求又能保证快速连续上升的冃的。2翻转模板结构设计与受力计算2.1翻转模板结构设计上游翻转模板以垂直叠放的三块模板为一个施工单元，在混凝土浇筑过程中交替上升，每块模板长300cm.宽210cm.重约It,主要构件包括面板、支撑桁架、调节螺杆、操作平台、锚固件等，全部为钢结构，如图1所示。侧视图背面立视图 图1翻转模板结构图（1）血板设计采用三峡二期工程施工已有的多卡面板，每块宽300cm、高210cm、厚12cm。（2）支撑桁架设计每块血板背血用螺栓垂直固定两棉支撑桁架，两棍桁架水平间距为180cm,每棍桁架山[10杷「钢和Z63角钢焊接而成，其中内弦杆（连接面板的弦杆）长210cm,釆用2[10槽钢,外弦杆和腹杆均釆用2Z63角钢，内、外弦杆间距为100cm,各杆件通过节点板焊接固定。每块模板背面的两棉桁架外弦杆间用3根*48X3.5钢管通过扌II件相连，形成空间整体结构。在进行上游面高度方向为直线段施工时，上、下层模板桁架内弦杆直接川插销饺接，外弦杆则通过调节螺杆连接，在高程70m转折处内、外弦杆均是肓•接用插销较接，如图2所示，根据转折角度和桁架内、外弦杆间距通过儿何计算，外弦杆长度设计为183cm。桁架不仅要作为整个模板的支撑系统，而且提升吊环和操作平台也设置安装在桁架上，其中提升吊环采用（b20圆钢加工而成，焊接固定在每棉桁架内弦杆上端外侧；操作平台布置在两棉桁架之间，两端分别连接固定在桁架中间腹杆上。（3）调节螺杆调节螺杆长27cm,两端通过销孔与上、下层模板桁架的外弦杆较接相连，中间段为M40的螺杆，丝口行程为5cm,通过转动中间段的螺杆调节模板上口，使之符合安装精度要求。（4）锚固件设计锚固件的结构与多卡模板定位锥相类似，由蛇型锚筋和锚锥组成，其屮锚筋是长80cm.肓径（1）15的HRB580型蛇形筋，其末端加工成弯钩状；锚锥采用40Cr钢加工而成，长42.5cm,其与锚筋连接的一端为长5cm的锥型螺纹套筒，另一端为M30的螺杆。施工时蛇型锚筋预埋在混凝土中，锚锥与锚筋旋紧后在锥型套筒表面套上塑料套以便于拆除，周转使用，锚锥另一端通过螺帽和钢瓦斯将模板固定。每块模板在距上口45cm处布置1排4根锚筋，锚筋2根一组以30cm的间距垂直面板対称安装在每棉桁架内弦杆两侧。图2上70m折点处图2.2翻转计算③②①_JL人样图补缝板游面高程模板施工模板受力图3尺寸以cm 翻转模板在工作状况时为悬臂结构，作用在模板上的所冇荷载最终转换为集屮力由锚固件承担，锚固件承载能力的人小不仅影响施工质量，而且直接关系到施工的安全，因此，受力计算是模板设计过程中的重要环节之一。2.2.1基木受力情况翻转模板采用3层模板为一个单元交替上升（竖直向的3棍桁架已连成一体，计算时按整体桁架考虑）每单元模板宽3m,由两棉桁架的锚筋承担，当浇筑距第③块模板上口60cm混凝土升层时，笫①块模板锚筋受力最大，同时锚筋埋设层混凝土凝期最长；该层混凝土浇筑完毕后，先将笫②块模板锚筋紧固，然后将第①块模板翻转至第③块模板之上，此时第②块模板锚筋模板和桁架/W锚筋110cm.开始受力，锚筋受力最小，但锚筋埋设层混凝土龄期最短。2.2.2荷载取值（1）混凝土侧压力：碾压混凝十模板侧压力1=1前在国内暂无成熟的经验公式可套用，影响因素很多，而三期碾压混凝土围垠靠模板边50cm范围浇变态混凝土，混凝土侧压力可按照常态混凝土的规律収值。经计算，在振捣时模板所受侧压力合力为：2.021/m,作用点在距新浇混凝土面97cm处。（2）自重作用：3块模板和操作平台自重2.9t,则每棉桁架承担自重荷载作用：w二2.9/2=1.45t,在悬挂状态时克自垂偏心的等效作川如图4所示，其中，MZ=Z9.75t.cm（3）风荷载：根据三峡地区风速及《建筑结构荷载规范》相关规定计算得，风荷载标准值Wk=0.0818t/m2均布作用于模板面上，合力R作用点在迎风面高度的中点处。2.2.3锚筋受力计算：桁架受力计算简图如图5所示。MzDE、IwPf图5A点为桁架下端点,B点为锚筋固定点,因此L沪210—45二165cm,C点为侧压力作用点，D点为风荷栽作用点，E点为为模板上口。因AB段为面接触，其合力作用点为A，点，=110cm 其中:三期碾压混凝土每层碾压厚度为30cm,按最快上升速度1.加/d计算，则毎层施工用时为6h,因此，锚筋开始受力时相应埋设层混凝土龄期为42h,混凝土上升7层后结束受力，此时埋设层混凝土龄期为78h,经计算，随着混凝十浇筑上升，锚筋各对应层在混凝十不同龄期时所受拉拔力见表1。表1混凝土不同龄期时锚筋拉拨力计算值混凝土龄期h）42485460667278拉拔力（t）4.5884.6194.975.3165.6575.9946.325由于三期碾压混凝土围堰施工多在低温季节进行，混凝土初期强度较低，为保证锚筋达到设计的拉拨力，我们在上游变态混凝土浆液屮掺加了122IIE早强剂，以提高混凝土早期强度，通过试验，确定122I1E的掺量为2%,每立方浆液中掺加21.88Kgl22IIE原液。为确定翻转模板锚固件的实际拉拨力，我们进行了现场主产性试验，对混凝土龄期为42h、48h、60h、72h和78h共5组的锚筋抗拔力进行检测，每组3根，经检测，混凝土不同龄期各组锚筋的最小抗拔力均大于锚筋所承受的拉拔力，具体检测结果见表2。表2混凝土不同龄期时锚筋拉拨力试验值混凝土龄期（h）42485460667278各组最小拉拔力（t）7.58.51/9.5/10.0810.73翻转模板在加工厂内拼装好后，经汽车运输至施工现场，然后川汽车巾或布置在堰体上游的建筑塔巾配合安装。3.2.1首仓模板安装：首仓模板为钢木混合结构，木制血板宽3m,竖围令为钢桁架，桁架结构形式与翻转模板桁架大致相同。模板采川内拉内撑的方式安装固定，其上口按高程59.915m（高渠）、51.87m（低渠）控制。3.2.2翻转模板安装及上升翻转模板安装时，吊车通过平衡梁对准下块模板上口，徐徐落下，使模板准确就位，然后将桁架内、外弦杆较接，此时，M车与模板脱钩，安装人员通过调节螺杆来实现面板内外倾斜度的调整，使其达到施工精度要求，当混凝土浇筑至锚筋布置高程后进行锚筋预埋。随着混凝土浇筑的上升，以同样的方法依次将三层模板的底层模板翻转至顶部以达到混凝土连续上升的目的。在浇筑过程中，屮间层模板锚锥螺锥不紧固，所受荷载全由底层翻转模板锚筋承担。当混凝土浇筑至距顶层模板上口60cm左右时，先将中层模板锚锥紧固，然后将底层模板拆装至顶部之上，如此反复，实现交替上升的冃的。模板安装均以测最放样点进行控制，安装好后需经测最校核，肓至满足精度要求。考虑模板受力后将产生走样的因素，每块模板安装时顶部一•律按向仓内预倾lcin控制。3.2.3劳动力组合每块模板拆装按8t或16t吊车一台、操作人员4人（不包括巾车司机）进行组合，其屮E装指挥1人，拆装操作2人，辅工一•人。3.3实施应用情况 翻转模板设计完成后，分别经过了锚筋拉拔力试验和提升T艺试验，在证明其操作简便、安全可靠并能保证工程质量之后，共批量生产378块用于三期碾压碾围垠浇筑施工，垠体上游血全部采用翻转模板，经现场测算，每拆装一块模板仅用时5〜8min,碾压混凝土围堰上游翻转模板每层126块，毎层翻转时安排5台巾车共5个工作面，全部提升完毕为4〜5h,翻转模板的安装对仓面施工进度不产生任何影响。翻转模板的使用为垠体在4个月内浇筑完毕（2002年12月16FI〜2003年4月16R）起到了重要作用。经对外观检杳，垠体上游血无错台、漏浆、挂帘现象，平幣度满足要求，经体型测最，上游混凝十面除底部因模板基础沉陷而导致偏旁达到40nim外，其余均控制在20mm以内。4结束语模板设计与合理的配置对幣个工程施工的质最乃至施工进度起着非常重要的作用，三峡三期碾压混凝土围堰使用的翻转模板构思新颖，结构合理，操作简便，运行可靠，围跟上游血翻转模板共翻转40次，90m高的围垠除在高程107.5m爆破拆除廊道施工时仓面间歇一次以外，其余全部做到了不间歇连续上升。翻转模板通过在三峡三期碾压混凝土I韦I垠施工中的成功应用说明，该模板在碾压混凝十人坝的施工中，具有较高的使用价值和广泛的推广前景。2.2.4桁架计算在进行模板翻转提升前的最麻一层混凝十•浇筑时，桁架上口位移和桁架各杆件受力最人，根据受力状况按照平而桁架体系计算得最大位移计算：A二6.62mm,满足混凝土允许误差的规范要求。最人压弯应力计算桁架各杆件压弯应力最大值：o=479Kg/cm23小于弯应力允许值=1700/Cg/cm2,桁架稳定性满足要求。3翻转模板施工实践3.1翻转模板配板布置3.1.1水平布置：三期碾压混凝土第二阶段施工的堰体全长380m,为保证模板安装时多开工作而，并考虑模板安装时可能出现的课差，将翻转模板沿堰体上游而分9段布置，每段14个施工单元，长42m,段与段之间留出一条宽20cm的缝，该缝隙用专门设计加工的丁字板补缝。3.1.2竖向布置：由于堰体上游而在高程70m处存在转折，因此必须以此鬲程作为模板分层线，然后以每块模板高度2.1m高为模数向上和向下依次布置，向上肓至堰顶140m高程，向下则必须根据建基面高程来确定翻转模板的起始安装高程。垠体髙、低渠建基而高程分别为58m和50m,经儿何计算，高、低渠翻转模板的首块模板高度分别确定为1.915m和1.87m,该模板按设计高度并考虑其与上部翻转模板的连接设计成专用首仓模板。3.2施工方法'