大体积弧形倒坡混凝土快速施工工法

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

近年来，随着中国抽水蓄能电站建设的快速增加，作为抽水蓄能电站的常规水工建筑结构物——塔式进出水口，由于其结构受地形限制小、安全性高等特点，在抽水蓄能电站中应用较多。竖井式进出水口设有井座，井座部分通常为大体积倒坡混凝土结构，该种结构在施工时井座周边需进行填筑等交叉作业施工，对混凝土支撑结构施工速度要求高，常规扣件式脚手架难以满足，加上结构为倒坡大体积混凝土，对支撑结构的支撑能力要求高，结构复杂，常规悬挑支撑结构难以满足。因此，本文以溧阳抽水蓄能电站建设为例，提出了一种新型大体积弧形倒坡现浇混凝土快速施工方法，以期为类似工程提供借鉴。

1 适用范围

本工法不仅适用于抽水蓄能电站建设中的大体积弧形倒坡结构混凝土施工，也适用于其他建筑工程的倒悬异形结构的混凝土浇筑，在施工速度和体形控制方面表现尤为出色。

2 工艺原理

本工法利用承插型盘扣式钢管支架形成模板支撑体系，进出水口倒坡混凝土施工时，在井周根据混凝土结构特点形成几何不变体系的大型宽幅闭环式支撑系统，防倾覆能力强，稳定性高，能有效控制混凝土体形的变形，同时利用盘扣架顶托和底托的可调节特性解决倒坡为弧形曲面的支撑点高程变化问题，最后利用盘扣式脚手架的标准化施工特点，提高施工速度。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

本工法的施工工艺流程见图1。

图1 高悬空重荷载整流锥及盖板混凝土现浇施工工法施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 支撑体系设计

承插型盘扣式钢管支架(简称盘扣架)水平杆长度按0.3m模数设置，施工前先根据混凝土和模板等荷载计算，选择合适的水平杆及斜杆以确定搭设的间排距为0.9m×0.9m，步距为1.5m。

另外，因为盘扣架为一次搭设成型，而弧形倒坡结构每个立杆支撑点高度都不相同，所以由技术人员进行盘扣架立杆布点，并结合基础面实际高程，计算出每个点位立杆的设计高度及所需立杆组合形式。

盘扣架构配件如下。

a.立杆。采用速接架，材质Q345，外径48.3mm，壁厚3.2mm，表面热镀锌处理，长度分别为0.3m、1.0m、1.5m和2.0m。

b.横杆。采用速接架，材质Q235，外径48.0mm，壁厚2.5mm，表面热镀锌处理，长度为0.9m。

c.斜杆。采用速接架，材质Q235，外径35.0mm，壁厚2.3mm，表面热镀锌处理，长度为0.9m和1.5m。

d.可调底座。采用速接架，材质Q235，外径38.0mm，壁厚5.0mm，表面冷镀锌处理，长度为0.5m和0.6m。

e.可调托座。采用速接架，材质Q235，外径38.0mm，壁厚5.0mm，表面冷镀锌处理，长度为0.5m和0.6m。

f.钢管。采用普通钢管，材质Q235，外径48.0mm，壁厚3.0mm，杆件两端表面黑色油漆处理。

g.主龙骨。采用I14工字钢。

h.次龙骨。采用C32钢筋。

3.2.2 测量放线

盘扣架搭设基础面验收合格后，由测量人员按照立杆布置图采用全站仪对盘扣架立杆搭设位置进行放线确定，并做好标记。

3.2.3 盘扣架搭设

盘扣架按倒坡肋墙分为8部分同时搭设，搭设完成后利用扣件脚手架将盘扣架连接成一环形整体。搭设时根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装底托、立杆、横杆、顶托；水平方向先采用四根立杆组合成一个稳定体，安装水平横杆后再向周边扩展，垂直方向搭完一层以后再搭设下一层，以此类推，直至顶层。

支架拼装完毕后，用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座是否有松动或空浮情况，及时调整垫实，可调托座插入立杆长度不得小于150mm，架体最顶层的水平杆步距应比标准步距缩小一个盘扣间距。自检合格后，业主、监理等机构对搭设的盘扣架进行联合验收。验收合格后安装工字钢主龙骨及方木。倒坡段盘扣架搭设完成图见图2，倒坡支撑体系顶部龙骨结构见图3。

图2 倒坡段盘扣架搭设完成

图3 倒坡支撑体系顶部龙骨结构

3.2.4 模板、钢筋及预埋件施工

盘扣架验收合格后，首先在顶托凹槽内布置外模板主龙骨，主龙骨与盘扣架立杆间的夹角采用三角木楔填充，并用铅丝将木楔与工字钢绑扎在一起。工字钢主龙骨安装完成后，在其表面等间距布置环向钢筋次龙骨，并用铅丝将钢筋固定牢靠，次龙骨钢筋根据倒坡不同半径采用弯曲机提前分批制作完成。最后在主次龙骨形成的网格面上进行模板安装，模板采用18mm厚木模板，模板围檩采用50mm×100mm方木，间距20cm布置。模板安装完成后，安排测量人员对模板面高程进行校核调整，确保模板面高程与混凝土结构面高程一致，然后开始进行钢筋等施工。

钢筋在钢筋加工场集中加工后由汽车运输到现场，并采用塔机吊运至仓内，然后人工进行螺纹套筒连接、焊接、绑扎等，钢筋的验收实行“三检制”，自检合格后，随仓位验收一道报监理工程师终验。倒坡段结构模板安装见图4，倒坡段结构钢筋制安装见图5。

图4 倒坡段结构模板安装

图5 倒坡段结构钢筋制安装

3.2.5 混凝土施工

混凝土采用10m3混凝土罐车进行水平运输，至现场后采用两台47m型汽车泵垂直泵送入仓。混凝土入仓后及时采用φ50和φ70振捣棒进行振捣，浇筑上层混凝土时，振捣棒插入下层深度5cm，振捣器移动距离不得超过其有效半径的1.5倍，振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆时为准，确保混凝土振捣密实。模板附近振捣时，振捣棒与模板保持20cm左右的间距，防止碰撞模板、钢筋及预埋件。倒坡结构混凝土浇筑见图6，倒坡结构浇筑完成形象见图7。

图6 倒坡结构混凝土浇筑

图7 倒坡结构浇筑完成形象

3.2.6 盘扣架拆除

混凝土达到设计要求强度后开始进行结构模板及支撑体系拆除，拆除架体前，先松动顶托，再人工配合塔机将模板、围檩及龙骨等拆除，最后按照后装先拆、先装后拆的原则进行盘扣架体的拆除。架体拆除时，应从一端向另一端、自上而下逐层进行，架体的自由悬臂高度不得超过两步，当必须超过两步时，应加临时拉结。拆除的立杆、水平杆、斜拉杆及其他配件等整齐堆放并打包待运。倒坡结构盘扣架拆除见图8。

图8 倒坡结构盘扣架拆除

4 工法特点

本工法的特点在于研制的大型宽幅闭环式模板支撑体系，稳定性高、支撑能力强，解决了超大直径井座段倒悬混凝土浇筑的形体变形难题，并且该体系搭设与拆除速度快，操作简单，对周边交叉施工作业影响小，相比常规扣件式脚手架而言，该体系施工成本低。

5 效益分析

5.1 经济效益

针对进出水口底座“弧形倒坡+肋墙”的复杂结构，项目部采用承插型盘扣式钢管支架作为弧形倒坡结构支撑体系,高质量完成了进出水口底座段弧形倒坡结构混凝土施工，相比常规脚手架大大加快了施工进度，带来直接经济效益54万元。

5.2 社会效益

该研究成果应用于同工地2号进出水口的底座弧形倒坡施工，大大减少了对周边工作面填筑面的影响，提高了上水库的整体施工速度，为上水库蓄水节点目标争取了宝贵时间，获得了业主、设计和监理单位的一致好评。

溧阳抽水蓄能电站属江苏省重点工程，该工程的早日投产，可解决当地高峰期用电不足的问题，社会效益显著，也为以后同类工程实现优质、快速、安全施工奠定了基础。

6 结 语

大体积弧形倒坡混凝土快速施工技术解决了超大直径井座段弧形倒坡混凝土浇筑过程中的形体变形难题，采用的支撑体系操作简单，搭设快速方便，对周边交叉施工作业影响小。溧阳抽水蓄能电站上水库1号进出水塔工程及2号进出水塔工程均采用该施工工法，实现了安全、质量、进度及投资的有效控制。