装配式钢模板在泵站肘形进水流道中的应用

朱 明 陈国威

( 1.江苏淮阴水利建设有限公司， 江苏 淮安 223005;2.江苏省淮安市清浦区水利局， 江苏 淮安 223001)



装配式钢模板在泵站肘形进水流道中的应用

朱 明1陈国威2

( 1.江苏淮阴水利建设有限公司， 江苏 淮安 223005;2.江苏省淮安市清浦区水利局， 江苏 淮安 223001)

本文介绍了江苏省淮安市清浦区杨庙泵站工程进水流道施工中，肘形部位钢模板制作安装的技术要点，并对钢模板进行强度验算。着重分析了施工中如何对要点与重点进行有效控制，从而保证进水流道混凝土的质量。结果表明，采用装配式钢模板的肘形进水流道混凝土表面平整度、线型等施工质量均满足要求，为类似工程提供了有益的借鉴和参考。

泵站； 肘形进水流道； 装配式钢模板； 施工技术

1 施工重点和难点分析

1.1 工程简介

杨庙南站新建泵站采用堤后式布置，设计流量为50m3/s，属大(2)型泵站，站内布置5台机械全调节立式轴流泵，选配电压等级为10kV的YL1000-24/2150型高压异步电机拖动，单机容量为1000kW，总装机容量为5000kW。

1.2 施工重点

泵站进水流道为大体积、变截面异型混凝土结构，对该部位混凝土施工质量的控制是该工程的重点与难点。针对流道混凝土施工，除保证混凝土浇筑质量达到相应强度、结构尺寸允许偏差满足设计与规范要求外，混凝土结构表面应光滑平整，严禁出现蜂窝麻面，并尽量减少裂缝，因此在施工中应对模板制作、支护、拆除等进行重点控制。

1.3 技术特点

进水流道混凝土采用钢模板，主要有以下特点。

1.3.1 制作周期短

与传统的砖模、木模相比，同规格模板每套制作时间可节约7～10d，有效加快工程进度。同时，现场拼装与拆除较快，砖模与木模拆模均为破坏性拆除，内部支撑所用材料多，拆除时间较长，钢模板为分块拆除，工序简易。

1.3.2 节约工程成本

流道钢模板周转次数多，拆卸后能保持原制作效果，在同规格流道中可重复利用，残值高，而木模和砖模制作均为一次性使用，拆除后无利用价值，投资浪费较大。

1.3.3 质量标准高

钢模板强度高，组合刚度大，拼缝严密，不易变形，模板整体性好，抗震性强。

1.4 模板施工难点

a.肘形部位模板表面平整度要求高，钢板间的焊缝需由专业焊工进行处理。

b.加工成型后的钢模板自重小，浇筑过程中在多种荷载作用下易产生位移，浇筑前需对模板内外进行稳定加固处理。

c.钢板保温性差，为防止流道混凝土因内外温差大而产生裂缝，浇筑后需采取有效的保温措施。

2 装配式钢模板制作

以往泵站施工中，进、出水流道施工多以砖砌模、木制模为主，近年来随着材料加工技术的提高，异型结构钢制模板使用率逐渐提高。经过充分论证分析与经济效果评价，项目部决定在进水流道肘形部位施工中采用装配式钢模板。

2.1 钢模板制作及安装流程

选材→坡口加工→气割→号料→放样→样架焊接组装成型→按单线图验收样架→表面钢模板拼装→钢板焊接成型→钢模板整体检查验收→模板表面处理→现场拼装→运输至现场→按模板拆除顺序切割分块→整体成型

2.2 装配式钢模板制作

肘形钢模板的制作首先要保证线型满足设计要求；其次是在浇筑过程中稳定性要满足要求，使其在各种荷载情况下不发生位移与变形；最后满足运输与易拆卸的要求。

2.2.1 样架

加工场地宜选在较宽敞的厂房，以便于材料的加工运输。加工所用材料规格与质量均需符合国家现行标准。

进水流道肘形部位模板采用钢骨架拼装成型，样架片采用-65×5钢板，经过放样后切割焊接而成，按设计图纸提供的断面制作，共26个断面。每块样架片之间用-65×5短钢板焊接连接。具体见图1和图2。

图1 样架安装示意图

图2 样架片大样

2.2.2 坐标系建立

为使各样架片位置符合设计要求，在加工现场用10号槽钢建立坐标系，依据施工图中肘形进水流道弯曲段断面数据表，在钢制坐标系上标出每个断面的X、Y坐标，依照泵井中心线及流道中心线各样架高程控制样架的相对位置，并将样架片固定于10号槽钢上，肘型尾部样架片用不同高度的钢板撑脚定位以保证样架的稳固。

2.2.3 表面钢板制作

样架固定好后，检查样架片焊接质量，样架数量、尺寸及相对位置，验收合格后进行表面钢模板安装。表面钢板厚度为5mm。由于进水流道为异型结构，为保证模板表面平顺、线型符合设计要求，需将钢板切割成多块，利用卷板机加工成一定弧度覆盖在样架片上，再利用人工进行细部整形，使钢板与样架片侧面全部接触，并电焊固定。外表各钢板之间用电弧焊满焊连接，焊缝用磨光机磨平。

为便于钢模的拆除，将加工好的整套模板以井字形切割成6块，每块拼缝之间用对销螺丝固定，间距10cm。

2.2.4 表面处理

首先检查切割后每块钢模之间的连接情况，松动的地方用螺丝拧紧。在确保紧固后，表面进行喷砂除锈，除锈完成后，在模板表面抹2～3遍原子灰，填抹饱满、粘结牢固，之后喷油漆，油漆喷涂范围主要为新浇混凝土接触面，底部与底板接触部位需清理干净。

2.2.5 模板安装

钢模板表面处理完毕后，在内部布置两道简易支撑(防止在吊装过程中变形)，整体吊装就位。在安装过程中测量工程师采用全站仪与水准仪配合控制模板安装的三维位置，以确保浇筑成型后流道与设计模型相吻合。同时，在重要或特殊位置设置控制点，采用千斤顶进行微调，精确就位后进行模板加固。

2.2.6 模板加固支撑

为防止浇筑过程中变形，流道钢模板内部主要采用钢管支撑，钢管采用φ48×3.5规格。进口处采用5号槽钢焊接固定。支撑方式见图3。

图3 模板A-A断面加固形式注 槽钢与钢模接触用点焊间距200～400mm、钢管与槽钢，钢管与钢管接触用点焊围钢管圆一周满焊

钢模板尾部用10号槽钢焊接，斜撑于底板混凝土，并与预埋在底板上的钢筋焊接，以防止浇筑前期因混凝土浮力导致钢模板发生逆时针旋转、在浇筑后期因混凝土倾倒振捣而导致钢模板发生顺时针倾覆。

2.2.7 模板拆除

在完成混凝土养护后，可进行钢模板拆除。拆除时首先拆除流道内支撑钢管与固定槽钢，其次拆除每块钢模板间对销螺丝，在内部清理干净后拆除钢模板。由于混凝土浇筑后钢模板受到混凝土多方向压力，拆除时以手拉葫芦为主，辅以人工撬棒作业。拆除时要注意对原混凝土的保护，避免混凝土表面受损。

模板拆除后及时对表面残留的油漆进行清理，分套分块编号，入库保管。

3 混凝土养护

流道混凝土浇筑完成并初凝后，表面用土工布覆盖，土工布上用聚乙烯泡沫板覆盖，洒水保湿养护，以防混凝土产生干缩裂缝。进水流道部分适当增加养护时间，延长拆模时间，混凝土养护时间不少于21d。

相比传统的砖模、木模，钢模的散热更快，为避免内外温差较大而导致混凝土裂缝的产生，混凝土浇筑后，在流道进口处用塑料布封闭，以减少混凝土温度流失过快。

4 质量控制措施

4.1 模板

a.肘形流道模板制作是保证流道符合设计要求的线型、满足设计流态、减少水流阻力的重要环节，采用定型钢模板时，应经钢结构设计，确保其满足流道外部尺寸要求，表面钢板、内部支撑具有承受相应施工阶段荷载的能力，工厂化制作、运输、现场安装应有相应方案。

b.模板制作是整体质量控制的关键环节，对模板外观及结构均产生直接影响。主要注意事项有如下几点。

ⓐ 异型模板制作过程中严格按照图纸尺寸施工减少制作误差；

ⓑ 异型模板制作过程中接缝应尽可能减少，接缝宽度应尽可能减小，可有效减小混凝土浇筑时产生模板自身变形；

ⓒ 模板制作完成后应通过测量校验，对不符合要求的部位可以待面板拆除后对排架进行局部修整，重新拼装，使其外形符合设计要求。

4.2 混凝土浇筑

a.流道为异型结构，受力复杂，尺寸厚薄不一，极易产生混凝土裂缝，处理措施如下。

ⓐ 混凝土掺入纤维材料、增加抗裂剂等混凝土外加剂，增强混凝土自身抗裂能力；

ⓑ 延长流道混凝土拆模时间，以防止拆模后的混凝土表面出现收缩裂缝。在流道内充水长时间保湿，流道进出、口混凝土浇筑完成后采用封闭等措施，均可有效减少裂缝发生。

b.夏季施工时，采取地下水拌和、骨料场搭设遮阳棚等措施，可降低混凝土入仓温度。

c.温控防裂技术措施。

ⓐ 进行热工计算，确保最大温升和内外温差控制在规范规定的范围内；

ⓑ 流道之间三角部位采取在底板层混凝土浇筑后、流道层混凝土施工前砌筑芯墙等措施，减少大体积混凝土量，降低混凝土发热量；

ⓒ 在大体积混凝土部位安装冷却水管降低混凝土温升。

d.在肘形结构前后部增设钢筋暗梁，有效降低结构裂缝产生的概率。

5 装配式钢模板强度计算

5.1 模板构造

混凝土浇筑时，选取断面A-A及B-B(见图4)为计算断面，计算不同支撑情况下的模板整体强度。

图4 模板三维视图

模板具体设计构造见图5。

图5 模板尺寸(单位：mm)

5.2 模板内力计算

通过计算施工中各种荷载，并以拟采取的加固方式作为计算对象。

5.2.1 A-A断面计算结果

对拟采取的模板加固形式进行内力计算， 计算结果见图6和表1。

图6 支撑型式计算简图

部位弯矩/kN·m轴力/kN剪力/kN点105491195点205491195点300184点400184

5.2.2 B-B断面计算结果

根据A-A断面的计算结构分析，当采用该支撑型式时，结构的内力值较小，因此B-B断面仅计算内力值，见图7和表2。

图7 B-B断面计算简图

部位弯矩/kN·m轴力/kN剪力/kN点109601237点209601237点3001608点4001608

5.2.3 结果分析

a.顶面模板强度校核。

顶面模板计算截面如图8所示，计算结果见表3。

图8 顶面模板计算截面

B-B断面经计算取最大轴力F=9.6×0.14=1.344kN，最大弯矩M=2.92×0.14=0.408kN·m。

经计算得：

截面面积A=1194mm2=1.194×10-6m2

T型截面的截面形心yc=12.64mm=1.264×10-2m

T型截面的截面惯性矩Ic=3.68×10-7m4

T型截面的截面抵抗系数Wc=Ic/yc=2.92×10-5m3

表3 顶面模板计算结果

由此可得，顶部模板强度满足要求。

b.侧面模板强度校核。

侧面模板计算截面如图9所示，计算结果见表4。

图9 侧面模板计算截面

B-B断面经计算取最大轴力F=15.26×0.18=2.75kN，最大弯矩M=16.97×0.18=3.06kN·m。

经计算得：

截面面积A=1434mm2=1.434×10-6m2

T型截面的截面形心yc=11.023mm=1.0123×10-2m

T型截面的截面惯性矩Ic=3.875×10-7m4

T型截面的截面抵抗系数Wc=Ic/yc=3.52×10-5m3

表4 侧面模板计算结果

由此可得，侧面模板强度满足要求。

6 结 论

杨庙泵站进水流道肘形部位采用钢模板装配技术及多项大体积混凝土浇筑控制技术，通过多项技术组合应用，保证了流道混凝土密实度、表面平整度、流道线型均满足设计要求，满足了施工质量要求与经济效益，为类似泵站流道施工提供了新的施工技术与工艺。

[1] 周武兵，董聪飞，董洪明.浅谈装配式模板施工方法在大面积混凝土预制块工程中的应用[J].水利建设与管理，2015(1).

[2] 高文平.水工建筑物混凝土裂缝控制措施[J].水利建设与管理，2011(2).

[3] 郭艳芹，袁航.浅议水利工程施工质量的控制[J].水利建设与管理，2009(3).

Application of prefabricated steel template in pump station elbow-shaped inlet conduit

ZHU Ming1, CHEN Guowei2

(1. Jiangsu Huaiyin Water Conservancy Construction Co., Ltd., Huai’an 223005, China;2.JiangsuHuai’anQingpuDistrictWaterResourcesBureau,Huai’an223001,China)

In the paper, technical keys of producing and installing elbow-shaped part steel templates in the inlet conduit construction of Jiangsu Huai’an Qingpu District Yangmiao Pump Station are introduced. The strength of steel templates is checked. The way of how to effectively control keys and important parts in construction are mainly analyzed, thereby ensuring the concrete quality of inlet conduit. The results show that elbow-shaped inlet conduit with fabricated steel template has concrete surface flatness, linearity and other construction quality in line with requirements, and providing beneficial reference for similar projects.

pumping station; elbow-shaped inlet conduit; prefabricated steel template; construction technology

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.001

TV675

B

1005-4774(2016)12- 0001- 05