导流洞进口闸室喇叭口顶拱混凝土衬砌模架施工技术

方延洪　季梅

摘 要：金沙江白鹤滩水电站右岸布置4#、5#两条导流洞，其中4#导流洞进口设置岸塔式闸门井，闸室进水口为喇叭口状，进口顶拱为椭圆形渐变顶拱，施工断面尺寸大，结构复杂，混凝土浇筑体型要求高。通过采用模架施工技术，大大的减少了承重支撑系统的投入，节约了成本，缩短了施工工期，保证了导流洞过流节点目标的实现。

关键词：喇叭口顶拱；混凝土；模架；施工技术

引言

白鹤滩水电站枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统及导流建筑物组成，施工期坝址两岸共布置5条导流洞，其中右岸为4#～5#导流洞。导流洞平面上呈双弯、平行布置，洞身断面为城门洞型，衬砌后断面尺寸均为17.5×22m。

白鹤滩水电站右岸4#导流洞进口设置岸塔式闸门井，闸门井段长20.0m，闸室进水口为喇叭口状，闸孔顶拱为=1的椭圆形，最大净空为33.5×28m（宽×高）。由于喇叭口顶拱的存在，无法采用标准断面衬砌台车进行衬砌，大大增加了混凝土衬砌施工难度，且进口闸室属于高速水流冲刷区，对混凝土衬砌质量要求高，此外进口闸室混凝土浇筑工程处于导流洞的关键线路上，直接影响导流洞能否按期过流。因此，需要对进口闸室喇叭口顶拱混凝土衬砌施工技术进行研究。

1 浇筑方案的选择

根据以往喇叭口顶拱混凝土的衬砌经验，喇叭口顶拱混凝土衬砌通常采用以下几种方式进行衬砌：第一种，搭设“满堂红”钢管脚手架+散装钢模板；第二种，采取底部型钢柱+上部钢管脚手架（或木桁架）+散装钢模板（或木模板）；第三种，底部衬砌钢模台车+上部钢管脚手架+散装钢模板。

为加快进口闸室喇叭口顶拱混凝土的衬砌速度，提高混凝土的浇筑质量，对喇叭口顶拱混凝土采取钢桁架支撑+异形积块式钢模板的方式，即模架方式。

2 顶拱衬砌模架技术

2.1 模架的构成

顶拱模架主要由面板、支撑轴杆、主桁架、附墙支架和锚固等部件组成。中墩及边墩混凝土施工到一定高程时，在钢桁架安装部位预埋钢牛腿作为钢桁架受力支撑点。模架吊装前由主桁架、支撑轴杆、面板组成拼装组件。

钢桁架由边墩和中墩预埋钢牛腿支撑，顶拱钢模板由钢桁架上可调节螺杆支撑，钢桁架纵向布设间距为1.0m。钢桁架纵向采用∠90×56×5角钢连接，以保证纵向整体稳定性。钢桁架主要采用HM200×150、[12和回100×6方管组成，尺寸为1200×7038mm（为投影长度），单重约1370kg。

顶拱模板采用异形积块式钢模板，模板在纵向按2.0m分块，环向按0.75m分块，模板单块重约100kg，带边墙的单块重约100kg。模板面板采用5mm钢板，总厚度80mm。拱形边框采用6mm钢板，宽度75mm，间距约1000mm；纵向筋板采用75/50/5角钢制作，间距约250mm；纵向边框采用6mm钢板，宽度75mm；筋板及边框按断面圆的法线布置。

贴靠边墩的模板设计制作有一个30cm侧墙模板，贴靠中墩的模板设计制作有50cm的侧墙模板，实现和先期浇筑的侧墙压接。侧墙上每块开设有3个拉条孔，拉紧模板压紧先期混凝土。

模板通过可调节螺杆与桁架相联，模板间采用螺栓联接。当可调节螺杆收缩时，模板在可调节螺杆的作用下与浇筑面脱开，完成顶模和左右侧模板的收缩和脱模。

2.2 模架安装技术

顶拱模架运输至现场时为散装件，需在现场分门别类、按编号摆放整齐，并进行预拼装，根据模板的分块布置情况及起重设备的吊装能力，将3～4榀桁架拼装为一个整体，采取整体吊装。

模架拼装先进行主桁架的拼装，再进行顶拱模板的拼装。拼装前，根据模板断面图及布置图进行测量放线，由于首块模板的安装精确度直接关系到后续模板的安装精确度，因此注重首块模板的安装精确度，首块模板安装完成后进行复核测量，确保其安装的精确度。面板每环环向分成了三大块，每环拼装时按从低到高的顺序依次拼装，先安装边墩模板，最后安装中隔墩模板。为保持模板拼缝之间良好的结合性，在拼装时在边框口贴上一层双面胶，能更好的保证搭接缝的紧密性。模架按要求预拼装完成后，采用起重设备将模架整体吊装至边墩和中隔墩已预埋钢牛腿上，待全部模架吊装完成后，采用纵向支撑进行再次连接、固定。模架固定前须经复核测量，确保无误后方可固定。

2.3 模架拆除技术

混凝土浇筑完成后须进行模架的拆除，模架拆除从外向里依次拆除，模架拆除先进行顶拱模板的拆除，再进行桁架拆除。模板拆除首先松开边墙上定位螺栓和部分可调节螺杆，预留4～8个可调节螺杆进行支撑，再松开前后两环模板之间的连接螺栓，然后调整支撑轴杆使模板脱模下落，同时用钢丝绳拴住模板边缘，启动吊车挂上钢丝绳，稳住模板，防止模板突然滑落，最后使模板和可调节螺杆完全脱开，使用吊车将模板缓慢落下至地面或运输车上拉走。顶拱模板拆除后，进行桁架拆除，首先人工把脱开的可调节螺杆全部拆除，采用吊车钢丝绳带住需拆除的一榀钢桁架，再将纵向连接支撑依依拆除，并松开桁架底部与钢牛腿的连接螺栓。最后采用吊车将钢桁架吊走。

3 施工技术创新

白鹤滩水电站右岸导流洞进口闸室喇叭口顶拱混凝土衬砌采用模架施工技术。模板支撑采用大跨度桁架支撑，大大减少了底部承重支撑系统投入，降低了施工成本，加快了施工进度。顶拱模板根据顶拱实际形体设计，采用刚性大模板施工，刚度大，变形小，混凝土浇筑成型效果好，完全满足设计体型高标准要求。且钢模板采取积块式拼装，拼接的缝面较少，缝面结合好，减少漏浆，大大减少了后期缝面修补，混凝土外观质量得到进一步保障。钢桁架与模板间采用可调节螺杆连接，模板可调节性强，操作简单方便。模架可在施工现场提前进行拼装组合，形成整体式大块模架，模架吊装只需几次就能完成，大大的加快了模架的安装速度；且模架拆除简单、快捷、方便节约了吊装成本，大大的缩短了混凝土衬砌施工工期，保证了导流洞过流节点目标的实现。

4 结束语

白鹤滩水电站右岸导流洞进口闸室喇叭口顶拱混凝土采用模架施工技术，实现了闸室喇叭口顶拱混凝土的快速施工，混凝土成型效果良好，减少了承重支撑系统的投入，大大降低了施工成本，缩短了施工工期，经济效益显著，具有一定的借鉴和推广价值。