三里坪电站中孔预制混凝土模板设计与应用体会

陈艳艳

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司 陕西 西安 710065）

1 工程简介

三里坪水利水电枢纽工程位于湖北省十堰市房县境内，为Ⅱ等大（2）型工程。拦河大坝采用碾压混凝土对数螺旋线拱形双曲拱坝，坝顶高420.00m。河床底高程279.00m，最大坝高141.00m。泄洪中孔设计为两孔，高程为EL360m至EL368m，高8m，宽5m，中孔轴线长度为50.809m。上下游均为悬挑结构，悬挑坡比均为1∶1.25。上游悬挑长度为6.375m，最大悬挑斜长12.624m，最小斜长7.936m；下游悬挑长度25.51m，最大悬挑斜长32.67m，最小悬挑斜长26.752m。每孔安设两道闸门，上游-5.5m为事故检修闸门，下游23.38m为弧形工作闸门。

2 预制混凝土悬挑模板设计及制作

2.1 预制混凝土模板施工部位

预制混凝土模板主要使用部位为中孔上下游悬挑段施工，即坝体体型以外的位置全部采用预制混凝土模板。

2.2 预制模板设计

预制混凝土模板布置按照浇筑层高及方便施工的要求进行设计，最长长度控制在6.5m，最宽宽度控制在3m以内，单块重量控制在5.85t以内，厚度12cm。根据结构应力计算，预制混凝土模板钢筋设计为单层双向ф12@100mm。每块模板设计的吊环根据计算，按照75cm×75cm布置，距离预制板边缘10cm开始安装，吊环和拉锚筋均采用ф16圆钢。模板与坝体的连接，采用在悬挑现浇段部分混凝土中埋设的L100×100×8角钢进行搭接，模板相互间的连接采用L100×100×8的角钢搭接，角钢兼作板块间的拼缝模板。预制模板采用C30二级配混凝土。见图1。

2.3 预制混凝土模板加工

2.3.1 钢筋安装

图1 中孔下游悬挑预制模板设计图

预制模板钢筋采用φ12@100进行布置，并在两侧吊环处将钢筋直径改为φ25，使吊点附近的受力更有保障。吊环附近钢筋间点焊连接，吊环凸出板面5cm，吊环弯钩挂在钢筋网片的对角并点焊连接，钢筋与角钢焊接连接，连接方式为间隔一根钢筋弯起90°，弯起长度5cm，与角钢双面焊接，间隔一根钢筋端头与角钢焊接，并在上边打斜撑连接，斜撑采用φ10～φ12短钢筋，要确保钢筋与角钢可靠连接。焊接时要控制电流，避免钢筋咬边，其余部位绑扎连接。钢筋下间隔设置厚3.8cm垫块，确保钢筋保护层厚度。

2.3.2 预制板制作尺寸

预制板制作尺寸比图纸尺寸边长缩小2cm，角钢下料长度相应减小2cm。预制板钢筋下料长度：为板边长减6cm，上下两端头各留3cm保护层。其中与坝体现浇内预埋角钢相接的第一层模板边长比设计尺寸伸长8cm～10cm。靠近坝体的第一层预制模板内的竖向钢筋长度要求伸出混凝土10cm，预留在混凝土外，以便于安装时可以和预埋角钢进行焊接连接。

2.3.3 预制模板拼接

预制模板纵缝埋设L100×100×8等边角钢，上游角钢沿图纸纵缝左侧埋设，下游角钢沿图纸纵缝右侧埋设，上游、下游均从右边孔开始连续布置。水平在同一位置的每一孔最后一块预制模板不安装角钢。预制模板之间上下层连接同样采用角钢进行连接，在预制模板每层的上部短边安装角钢，以便于和下一层预制模板连接。在最后一层预制模板的顶层不安装角钢。

2.4 预制混凝土模板安装

根据结构特点，考虑预制模板的吊装要求、中孔段混凝土同步上升及中孔设计钢筋的安装要求，施工过程简述如下：

2.4.1 上下游相贯线施工

上下游预制混凝土模板安装。由于是双曲拱坝，相贯线高程一直在变化，最大高差为2.91m，2#中孔上游、1#中孔下游从EL347.4m高程已经开始进行悬挑，如果按照要求3m一升层，悬挑部分由于人员无法到达外部进行作业而无法施工。计划在相贯线附近进行斜层浇筑，即上游2#中孔至1#中孔位置EL351m以下进行斜层浇筑，2#中孔第一层浇筑至EL347m高程，并预埋工字钢，工字钢预埋高程为EL345.3m～EL347m，从右向左逐渐升高，以保证距离悬挑段底部距离在1.5m左右，人员方便在外部进行作业。1#中孔浇筑至EL348.5m高程，并水平预埋工字钢，工字钢预埋高程EL348.5m。在各孔预埋的工字钢上搭设脚手架，安装钢木组合模板并按照相贯线进行悬挑，在模板施工完成后开始安装悬挑部分的钢筋，然后进行第二层常态混凝土浇筑。第二层浇筑时2#中孔浇筑至EL349m，1#中孔浇筑至EL351m，并用L100×100×8角钢在坝体悬挑段顶部位置进行预埋并于坝体内钢筋进行点焊连接。角钢两翼缘板开口向上，以便于预制模板的安装固定，然后进行第一层预制模板安装。

工字钢预埋施工工艺：工字钢预埋采用在坝体内预埋30mm钢板并焊接套丝螺栓，按照设计高程进行预埋，套丝螺栓为Φ32螺栓，每一工字钢布置10个螺栓，在混凝土浇筑完成并拆除模板后开始安装工字钢，外部工字钢和30mm钢板进行焊接，并使用14mm钢板进行加肋焊接，以保证焊接强度。在外侧钢板上预留螺栓孔，和坝内钢板上焊接的螺栓套筒使用高强螺栓进行连接。工字钢长度为现浇段水平方向的实际长度并延长0.5m以便于施工，预埋工字钢全部为32a工字钢。

预埋工字钢上进行满堂架钢管支撑悬挑模板，在进行模板安装时，从坝内预埋的插筋上使用Φ16钢筋对模板进行拉锚，以减少底部悬挑工字钢的受压力。

2.4.2 预制混凝土模板安装

先吊装下游第一层第一块预制模板，根据预制模板的编号，上游、下游均从大坝右岸开始连续布置。先将模板底部置于坝内预埋的角钢上，模板用法兰螺栓拉Φ12钢丝绳临时固定，模板位置校正后，将预埋角钢与模板底部伸出的钢筋焊结，模板上的吊环用Φ16拉锚与先浇筑的混凝土下游面预埋的插筋焊接。拉锚与预制模板面的夹角必须大于45°，模板内拉加固。依照顺序第二块模板左边置于第一块模板的右边预留的角钢上，加固同第一块模板的方式，即角钢兼作板块间的拼缝模板，将模板面预留插筋（外露10cm）用短钢筋焊结连接进行加固。

模板拉锚筋焊结完成后，安装模板内的闸墩设计钢筋，钢筋保护层10cm。钢筋先安装至与模板顶部齐平（主筋错接头）。浇筑过程中要严格控制浇筑速度，铺料厚度按50cm一层，每层浇筑时间控制在2小时以内。混凝土入仓方式采取皮带机和塔吊配合运输。

在第一层混凝土浇筑完成并达到50%以上的强度后方可开始进行上部预制混凝土模板的安装

2.4.3 坝体内预埋工字钢32a工字钢

由于中孔要求混凝土浇筑平层上升，所以需要在坝体内预埋工字钢进行预制混凝土模板的加固。此方案是在下层混凝土施工时在混凝土中每间隔1.5m预埋一根工字钢，工字钢伸入混凝土1m，外露4m，预埋工字钢分两段进行施工，在浇筑底部混凝土时首先预埋1.5m长度工字钢，预埋深度1m。在外露工字钢端进行打孔，然后在底部混凝土达到一定强度后，在进行上部工字钢连接加高，连接方法：采用QTZ7052塔机配合人工吊装就位，在开始施工前必须准备好连接工字钢用的钢夹板，钢夹板尺寸50cm×25cm，钢夹板厚度16mm，要求分别在每块钢板上以同样的孔径打孔。人工用两片钢夹板将工字钢对准孔位并且拧紧螺栓。连接采用现场焊接方式。在工字钢连接完毕后开始安装预制混凝土模板，预制混凝土依靠工字钢进行加固，由于工字钢高度较大，对工字钢也需要进行加固，以防止在施工时工字钢发生变形，引起预制模板的位移。浇筑混凝土时是分层错台施工，所以对工字钢的加固不只是前后的加固，还要考虑由于混凝土不是水平上升，引起的工字钢发生左右偏移的加固。预埋工字钢的加固全部采用75×75×8的角钢进行加固。

3 体会与总结

通过三里坪电站碾压混凝土双曲拱坝溢流坝段预制钢筋混凝土模板的工程实践发现：拱坝悬挑出坝体部分的底面采用钢筋混凝土预制模板，模板的设计、制作、安装是成功的，该施工方法简单，方案可行。比现浇方案节约工期，节约大量的脚手架材料和人工费，并能消除安全隐患。此施工方案经过龙桥电站、野三河电站、罗坡坝电站等的应用，工艺是成熟的，在三里坪电站，通过对施工工艺进行改进，采用预埋工字钢的加固方法可以使坝体平行上升，避免了在大坝内部留下错台施工缝，大坝的质量和进度得到了极大的提高，用时5个半月时间完成3.4万m3混凝土浇筑，大坝中孔上升29m，为今后同类工程施工提供了较好的借鉴经验。