溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾掺气坎过流面散装钢模板一次成型浇筑施工技术

唐杰伟，郑 祥，韩金涛

(中国水利水电第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 概述

溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾具有落差大、流速高、混凝土标号高的特点，要求混凝土衬砌体型精准且高强、防裂。泄洪洞龙落尾段由奥奇曲线段、斜坡段及反弧段组成，弧段弧形半径为300 m，最长为 70.806m，斜坡段最大坡度 22.46°，最长122.467m，奥奇曲线段最长为85.838m，单洞龙落尾段最大平距为361.8m，最大高差为106.8 m，衬砌后断面为14m×19m(宽×高)，衬砌厚度分别为0.8m、1m及1.5m。考虑到掺气减蚀，在奥奇曲线段、斜坡段及反弧段尾部共设计有1#～3#掺气坎，其中1#掺气坎与龙落尾起点平距为90.1m，高差为22.3m;2#掺气坎与龙落尾起点平距为205.9m，高差为71.8m;3#掺气坎与龙落尾起点平距为361.8m，高差为106.9m。

2 技术特点

洞室斜坡面边墙浇筑传统工艺为采用搭设满堂作业排架的形式，选用组合钢模板分层进行浇筑，其浇筑工序多，作业架基础处理繁琐，且满堂作业架搭设工作量大，需要投入的人力、物力等施工资源较大。

采用内拉法一次浇筑成型技术，大大减少了单个工作点的施工工序及人力、物力投入，且辅以节安螺栓配合拉杆确保了外观质量，更重要的是为工程节省了宝贵的时间。

3 过流面模板内拉法一次成型施工工艺

3.1 模板施工工艺

(1)模板施工流程:测量放控制点→钢筋安装→根据点位安装模板→测量校核模板→根据校核结果调整并固定模板→测量复核模板→模板局部微调→所有工序验收合格→混凝土浇筑→(达到拆模要求时间)→拆除模板→模板清理→进入其它工序。

(2)模板施工质量保证措施:P6015、P3015散装钢模板采用1+1模式搭设，即一块P6015模板加一块P3015模板依次类推搭设，模板背侧围囹采用5cm×10cm矩形钢双拼加焊钢板开孔，纵向围囹采用 φ48×3.5mm型钢管，间距为0.25 m;横向围囹间距为0.9m。纵向围囹紧贴模板，横向围囹架在纵向围囹上。

①模板安装前，应由测量人员根据设计图纸放测量控制点，以满足模板安装和检查需要;立模时严格保证模板不能偏向岩壁侧，将偏向洞轴线的精度控制在0～+10mm;

②模板拼接采用M16螺栓连接，同一条拼缝上的螺栓应卡紧。对于模板企口缝隙过大处、模板与老混凝土搭接处、不同类型模板连接处应均匀粘贴双面胶，粘贴后应保证模板缝隙大小符合模板验收标准;

③施工过程中，对模板支撑的牢固程度、面板的光洁平整度、接缝的密实度等进行重点检查并做好详细的施工记录。模板安装后必须经过检查验收后方可进行下道工序，验收标准可参照《混凝土结构工程施工及验收规范》。对于经测量验收合格的模板，在混凝土浇筑完成前不得擅自调动模板;

④本次模板施工采用内拉、内撑型加固措施。拉杆严格按配模图设置。为保证新老混凝土搭接紧密，在其搭接处根据现场拼模情况适当新开孔;拉杆与边墙锚杆根部牢固焊接，严禁使用点焊;拉杆与锚杆为一一对应关系并要保证模板拉杆的数量;拉杆拧入节安螺栓3cm左右，节安螺栓深入模板3～5cm，外部与围囹紧固到位，严禁出现松动现象;在拉杆点采用丝杆与已浇混凝土面对撑形成内撑。

3.2 施工过程控制要点

(1)浇筑过程中混凝土上升速度不大于0.3 m/h，平铺法浇筑，铺料厚度控制在30cm且每一层铺料需保证在整个边墙长度方向上齐平。开仓前用红油漆在端头已浇筑混凝土上按规定间隔明确标示出下料层厚，下料时严格按照标示线控制;

(2)在浇筑过程中，对模板进行实时变形移位观测。确保浇筑过程中将模板的变形及位移控制在规范允许的范围之内;对浇筑过程中的位移进行及时的调整及加固;

(3)平仓后应立即振捣，在模板一侧振捣过程中，要求振捣棒距离过流面钢筋网3～5cm，同时应加强下料点部位靠近模板一侧的振捣;

(4)执行仓面交接班制度，浇筑过程中做到24h无间隙交接班。

4 模板围囹受力计算

4.1 模板侧压力计算

掺气槽边墙浇筑采用坍落度为180mm的混凝土，将最大浇筑速度控制为0.3m/h，单次浇筑最大高度为9m，浇筑入模温度为16℃，初凝8 h，混凝土容重γc=25kN/m3。根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204－92)中提到的新浇筑混凝土作用在模板上的最大侧压力计算公式:

式中 F为新浇混凝土对模板产生的最大侧压力(kN/m2);H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m);V为混凝土浇筑速度(m/h);γc为混凝土容重(kN/m3);β1为外加剂影响修正系数不掺外加剂时取1;掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;β2为塌落度影响修正系数。当塌落度小于30mm时，取0.85;50～90mm时，取1;110～150mm时，取1.15;塌落度为180 mm时取内插法，为1.225;t0为浇筑入模温度。

当采用内部振捣器时，新浇筑混凝土作用于模板的侧压力标准值可按上述公式计算，并取其中的较小值。

由上述公式求得F=29.5kN/m2，经计算，混凝土的有效压头高度H=1.18m。

倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2=3kN/m2。

4.2 墙模板背围囹的计算

模板背侧横围囹为5cm×10cm矩形钢双拼加焊钢板开孔，纵围囹为φ48×3.5mm的圆钢管，纵围囹间距为25cm，横围囹间距为90cm，根据其布置及拉杆的布置可知背围囹均可按三跨连续梁计算。查表得5mm×10mm矩形钢W=40.17cm3，I=200.87cm4;圆钢管 W=5.08cm3，I=12.19cm4(其中W为挠度，I为截面惯性矩。)

(1)纵围囹验算(按均布荷载作用下的三跨连续梁)。

①抗弯强度验算。

跨中最大弯矩按下式计算:

式中 M为跨中计算最大弯距(N·mm);l为计算跨度:l=900mm;q为作用在纵围囹上的线荷载，包括:新浇混凝土侧压力设计值q1:

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

其中，0.9 为折减系数;q=7.966+0.946=8.912(kN/m)。

则:最大弯距 M=0.1×8.912 ×0.9 ×0.9=7.22×105(N·mm)。

抗弯强度应满足下式:

式中 σ为承受的应力(N/mm2);W1为截面抵抗矩(mm3)，W1=5.08 ×103;［f］为抗弯强度设计值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

纵围囹的最大应力 σ =7.22×105/5.08×103=142.13(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，满足要求。

②挠度验算。

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

挠度验算公式如下:

其中，ν为最大挠度(mm);

式中 ［v］为最大挠度设计值;q为作用在囹上的线荷载(kN/m):q=29.5 × 0.25=7.375(kN/m);l为计算跨度，l=900mm;E为弹性模量(N/mm2)，E=2.1 ×105N/mm2;I为截面惯性矩(mm4)，I=1.22 ×105。

由上得 v=0.677×7.375 ×9004/(100×2.1×105×1.22 ×105)=1.28(mm)＜［ν］=1.5 mm，即满足要求。

(2)横围囹验算(按集中力作用下的三跨连续梁，均布荷载)。

①抗弯强度验算。

其中，作用在横围囹上的荷载:q=［(1.2×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);

计算跨度(对拉螺栓水平间距):

最大弯矩 M=0.08×17.82×900×900=1.155×106(N·mm)。

强度验算公式:

式中 σ为外楞的最大应力计算值(N/mm2);［f］为强度设计值(N/mm2)，［f］=205N/mm2。

横围囹的最大应力计算值σ =1.155×106/4.017 × 104=28.753(N/mm2)＜［f］=205N/mm2，即满足要求。

②挠度验算。

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下:

式中 q= ［(1.2 ×29.5+1.4 ×3)×0.9］/2=17.82(kN/m);［v］=2.25mm;l=900mm;E 为210000.00N/mm2;I为2.01 ×106;

外楞的最大挠度计算值:ν=0.677×17.82×9004/(100 ×210000 ×2.01 ×106)=0.188 mm ＜［ν］=2.25mm，即满足要求。

4.3 拉杆的验算

式中 F为模板拉杆承受的拉力(N);Pm为混凝土的侧压力(N/m2);A为模板拉杆分担的受荷面积(m2)，其值为A=a×b(a为模板拉杆的横向间距，b为模板拉杆的纵向间距，单位均为m)。

M16螺栓的容许拉力为24.5kN。本工程拉杆横距及纵距为:a=0.6m/0.9m，b=0.9m，即平均 a=0.75m，b=0.9m。

综上有 F=29.5 ×0.75 ×0.9=19.9kN ＜24.5kN，即满足要求。

5 结语

溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾掺气坎过流面边墙内拉法一次成型浇筑工艺在掺气坎段发挥了巨大的作用，不仅简化了施工工序，节省了大量的人力、物力，缩短了施工工期，而且通过混凝土浇筑的质量外观可以看出，其质量与传统浇筑工艺不相上下，为后续大断面斜坡隧洞边墙混凝土浇筑施工探索出了新的道路，在节能环保上作出了巨大贡献，开创了新的历史篇章。