圆形取水头预制工艺

彭江能

摘 要：文章以湄洲湾电厂取水工程为例，基于该工程的技术难点提出应对措施，对圆形取水头预制工艺进行了具体的探讨，为今后在电厂项目中复杂构件的预制起了良好的借鉴作用。

关键词：电厂 取水头 模板工程

1.工程概况

湄洲湾电厂取排水工程每台机组1000MW，共配备2座直径21.4m圆形取水头部，取水点位于本期厂区西侧，距离厂区约720m，2座取水头中心距离约55m。

根据工艺布置，本工程2台机设2座淹没式圆柱形钢筋混凝土取水头，取水头内径20m，壁厚0.7m，进水口上坎标高-4.80m，底坎标高-6.8m，圆形进水口沿圆周设12个窗口，窗口之间用钢筋混凝土支柱支撑分隔，窗口格栅采用耐腐蚀FCuZn37Sn耐蚀防污铜合金；在距离顶面1.2m以下的墙体中心设置一圈DN125-UPVC加氯管道并连接12个加氯支管通向取水头内侧。取水头结构详见图1。

2.施工难点和应对措施

2.1施工难点

圆形取水头直径21.4m，高度13.85m，尺寸较大，且构件由圆形底板、墙体、立柱、横梁和悬挑出水口等组成，结构复杂，预埋件施工难度大，采用单一的模板形式无法一次浇筑成型。

2.2应对措施

针对取水头特点，本工程采用分层预制工艺，钢筋采用冷搭接方式进行绑扎施工。模板采用工字钢底胎膜、钢模板和木模板组合方式，其中底板和外墙身施工采用工字钢底胎膜和钢模板组合工艺，其中钢模板分包括内，外模板，兼做钢筋绑扎架；横梁、出水口悬挑部分和顶板采用脚手架和木模板组合工艺，预埋件采用二次预埋的方式。钢筋在专门的钢筋加工场制作，通过塔吊转运至台座上绑扎。混凝土浇筑采用泵送工艺。

3.预制场地布置

2个取水头安排在东吴预制场预制。预制场地长度160m，宽度120m，面积19200m2，共设置4条生产线，19个预制台座。其中1#和3#生产线各5个台座，用于预制排水沉管；2#生产线5个台座，4#生产线4个台座，用于预制取水沉管和取水头。因空间限制，现场没有沉管和取水头的堆放场地，且沉管预制必须按照安装顺序进行，即必须等每条生产线的沉管出运完成后才能进行下一批沉管的预制，2个取水头处于取水工程的末端，因此，将2个取水头安排在第二生产线预制。取水头预制完成后，通过卷扬机和高压气囊滚动出坑和落驳。

4.圆形取水头预制工艺

本工程将取水头分层8层进行预制。工艺流程具体如下：工字钢底胎膜铺设→底层钢筋绑扎→底层模板安装→底层混凝土浇筑→第二层钢筋绑扎（含相应内立柱）→第二层模板安装→第二层混凝土浇筑→第三层钢筋绑扎（含相应内立柱）→第三层模板安装→第三层混凝土浇筑→第四层钢筋绑扎（含相应内立柱）→第四层模板安装→第四层混凝土浇筑→第五层横梁脚手架搭设、钢模和木模板安装→第五层钢筋绑扎（含相应横梁）→第五层预埋件安装→第五层混凝土浇筑→第六层钢筋绑扎（含相应内立柱）→第六层预埋件安装→第六层模板安装→第六层混凝土浇筑→第七层钢筋绑扎（含相应内立柱）→第七层预埋件安装→第七层模板安装→第七层混凝土浇筑→第八层脚手架搭设、木模安装→第八层钢筋绑扎→第八层混凝土浇筑。

4.1模板工程

取水头为圆形结构，由底板、墙体、立柱、横梁和铜格栅等组成，结构复杂，采用单一的模板结构很难达到预制要求。通过比较分析，底部采用工字钢底胎膜结构，底板和墙体采用钢模板，立柱和横梁等采用木模板（脚手架支撑）。

4.1.1工字钢底胎膜

根据设计院验算，取水头顶升需要至少设置8个顶升点，且必须对应相应的立柱，因现场的原有预制场地为1200mm厚的钢筋混凝土结构，采用顶升坑的方式，场地改造量大，耗时长，为了满足施工进度，本工程采用传统的工字钢底胎膜结构。整个底胎膜由11道25a工字钢组成，中间填砂并浇水密实，上铺20mm厚的胶合板，封头采用通长的[25a槽钢。取水头预制完成后，在工字钢组间隙穿高压气囊顶升搬运。

4.1.2模板工程施工

（1）墙体模板。取水头墙体模板采用钢模板。本工程工期紧张，制作钢模板2套，模板兼做钢筋绑扎架和取水头安装前格栅处封堵之用。每套钢模板分内、外模板，各12片，由[16槽钢立柱、模板面、操作平台和护栏等组成。因内模安拆空间受限，且为弧形结构，故设置一个楔形模板，安装时先安装内模，再安装楔形模板，拆卸时，顺序反之。此外，内模专门设置1套可拆卸的倒角模板，用于底层浇筑。浇筑2～8层时，为了方便安拆，需去除倒角模板，内外模通过预埋圆台螺母和拉杆进行紧固，上沿通过木方和拉杆控制墙体尺寸。外模与外模、内模与内模之间分别通过M20螺栓锁紧。

（2）出水口悬挑部分、横梁和顶板模板。为了节约成本，加快施工进度，横梁、取水头出水口和顶板均采用钢管脚手架和木模板结构。根据结构受力分析，脚手架立杆纵横距为0.8～1.2m，步距1.5～1.8m，框梁下立杆纵距为0.45～0.5m。纵横方向每隔5m布设一道剪刀撑，并與水平杆连接牢固。竖向立杆上设可调整顶托，用于支撑木模板和控制木模板水平度。木模板由100mm×100mm木方和=20mm的胶合板组成，其中侧模通过拉杆进行加固，拉杆横向和纵向间距均为700mm。脚手架根据施工顺序从下往上搭设，分别满足横梁和顶板的施工要求。

4.2预埋件工程

取水头的主要预埋件为埋在墙体的环向加氯管道和FCuZn37Sn耐蚀防污铜合金格栅，其中加氯管道每节4m，根据墙体的弧度制作而成。每节管道通过承插口和胶水连接，浇筑混凝土前采用钢筋加固于构件墙体主筋上。

按照设计要求，格栅两端深入上下墙体混凝土各250mm，且不得与混凝土中的钢筋有接触。因格栅单根重55.625kg左右，难以定位和安装，本工程采用后埋的方式，先采用泡沫条作为内模在取水头的下墙体预留200mm×250mm的环向槽口，下墙体浇筑完成后，取出泡沫条，对槽口进行凿毛和清理；再用木板将格栅定位和加固于槽口里，最后采用与墙体混凝土同等标号的细石混凝土灌满槽口，使格栅得以永久固定。

4.3钢筋工程

取水头钢筋在钢筋加工场制作，通过塔吊转运至台座绑扎。底板钢筋直接在底胎膜上绑扎成型，接头采用冷搭接方式，搭接长度≥35d（d为钢筋直径），接头中心距离1.3倍的搭接长度，钢筋接头交错分布，保证同一截面内接头数量≤钢筋总面积的50%；分层竖向钢筋搭接亦采用冷搭接方式，根据各层的分层高度预留上一层的钢筋搭接长度。

4.4混凝土工程

混凝土浇筑采用预制场搅拌站集中拌和供应，搅拌车水平运输，泵车泵送入模的施工工艺。现场配备60m3/h搅拌站2台，80m3/h混凝土汽车泵1台和8m3混凝土运输车3部，可满足取水头的预制要求。

施工时，混凝土按照设计配合比进行控制，浇筑的分层厚度控制在500mm以内；浇筑沿着墙体顺时针方向前进；采用插入式振捣器振捣时，振捣器不得触及模板和预埋件，振捣时间控制在15～20s，以表面水泥浆和混凝土不再沉降为准；振捣间距控制在300～400mm，防止出现漏振和过振现象。

混凝土浇筑完毕结硬后，及时保湿养护，确保养护水均匀喷洒在混凝土的各个表面，使其常处于湿润的状态，防止表面失水而出现干缩裂缝。养护时间≥14d。

5.结束语

综上所述，实践证明，取水头预制采用钢、木模板和脚手架的组合工艺是可行的。其中，定型钢模板周转率高，完全满足大面积墙体的施工要求；而木模板和脚手架组合工艺相对灵活，适应性强，很好地解决了立柱、横梁及出水口的施工难题。

参考文献：

[1]GB 50666-2011，混凝土结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]建筑施工手册（第五版）编委会.建筑施工手册[M]. （第五版）.北京：中国建筑工业出版社，2012.