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1、红船豆枢纽工程闸墩模板设计与机械化施工,水工建筑物论文红船豆枢纽工程地处衢江干流，位于浙江省衢州市龙游县小南海镇红船豆村下游1 km.工程以航运、水力发电为主，结合改善水环境、兼顾农田灌溉等综合利用，是衢江干流六级开发中的第三级枢纽工程。整个工程由船闸、泄洪闸及发电厂房等建筑物组成，泄洪闸和电站为三级建筑物。 泄洪闸位于河道中部，在右侧船闸与左岸发电厂房之间。泄洪闸共 24 孔，单孔净宽为14 m,闸段总长397. 50 m.闸室伸缩缝位于闸底板中间，闸孔中 墩 23 个，墩 宽2. 50 m,墩 两 端 头 为 R =1. 25 m的圆形构造，墩长18 m,墩高14 m,两侧边墩宽2. 0
2、m,长度和高度与中墩一样。 2 施工难点及对策 2. 1 施工难点 本工程枢纽部分按施工导流方案分两期施工，一期为发电厂房、8 孔泄洪闸，二期为 16 孔泄洪闸。一期 8 孔泄洪闸闸墩顶下面工程要求在一个枯水期完成，二期 16 孔泄洪闸闸墩顶下面工程要求在下一个枯水期完成。由于泄洪闸工程工作面广、混凝土工程量较大、节点度汛目的任务重，其闸墩施工是关键，外观要求高。 2. 2 对策 根据闸墩为高耸构造的特点，常规模板分层施工，人工消耗损费多、工期长、外观质量较差。大模板施工机械化施工程度比拟高，施工工艺简单，施工速度快，混凝土构造整体性好，成型的清水混凝土面效果佳。综合分析后，闸墩选择了全钢大模
3、板、整个闸墩模板安装一次到位、混凝土浇筑一次成型的施工方式方法。 3 大型模板设计 3. 1 大型模板的制作 闸墩模板按闸墩构造尺寸统一采用定制大型钢模板，闸墩模板采用竖背楞构造型式的定型大块组拼式全钢大模板。平面模板尺寸为3 m 6 m、2 m 6 m、3 m 3. 5 m、2 m 3. 5 m 等规格组合而成，华而不实上下游端头半径1. 25 m圆弧模板、牛腿模板等特殊部位的异形模板均按图纸构造尺寸定制。 闸门槽模板采用钢木组合模板，钢模部分定制。每块模板由面板、加筋肋、边框法兰、背楞和连接螺栓组成。模板支撑为对拉螺栓。 3. 2 大型模板稳定核算 3. 2. 1 参数信息 平面模板： 面
4、板厚5 mm; 内肋间距 500 500;法兰70 mm 14 mm; 背楞 2 14 间距1 500 mm;对拉螺栓间距横向1 500 mm,竖向1 000 mm. 3. 2. 2 稳定性核算 1 采用内部捣器时，当混凝土浇筑速度在0. 5 m / h下面时，新浇筑的普通混凝土作用于模板的最大侧压力，可按以下公式计算，并取两式中的较小值。F1= 0. 22 c t0 1 2 V0. 5F2= c H式中，F 为新浇筑混凝土的最大侧压力 kN/m2 ; c为混凝土的外表密度 kN/m3 ; t0为新浇筑混凝土的初凝时间 h ,可按实测确定，当缺乏试验资料时，可采用 t0= 200 / T +
5、15 计算，T 为混凝土的浇筑温度 ; V 为混凝土的浇筑速度 m/h ; H 为混凝土侧压力计算位置至新筑混凝土顶面的总高度 m ; 1为外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取 1. 0,掺具有缓凝作用的外加剂时取 1. 2; 2为混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度 3 cm时取 0. 85,3 9 cm时取 1. 0, 9 cm时取 1. 15. 根据上述公式取小值原则， 因而取28. 0 kN / m2. 2 倾倒混凝土时产生的水平荷载为用容量 2 m3的运输器具倾倒水平荷载2. 0 kN/m2. 3 对拉螺栓的计算公式为：N N = fA式中，N 为对拉螺栓承受的拉力 kN ; A 为对拉
6、螺栓有效面积 mm2 ; f 为对拉螺栓的抗拉强度设计值，取325 N/mm2.混凝土侧压力为28. 0 kN/m2,倾倒混凝土产生的荷载标准值为2. 0 kN/m2,对拉螺栓间距为1. 5 m 1. 0 m,故 N = 28. 0 + 2. 0 1. 5 1. 0= 45. 0 kN. 拉条螺栓为 M20 的高强螺栓，故 N = f A= 325 103 0. 008 5 0. 008 5 3. 14 = 73. 73 kN N = 45. 0 kN,即拉杆布置的间距及直径知足设计要求。闸墩的截面尺寸为18 m 2. 5 m,混凝土截面为35. 9 m2,混凝土浇筑强度在14 m3/ h的情
7、况下，每小时浇筑上升的速度为0. 35 m.设计拉杆间距为1. 5 m 1. 0 m的高强螺栓，知足安全稳定要求。 4 大型模板施工工艺 4. 1 工艺流程 模板设计 厂家制作 模板验收 定位放样 基面抄平 搭设脚手架 涂刷脱模剂 墩身模板安装 模板调整、对拉螺栓紧固 闸门槽模板安装 牛腿模板安装、加固 墩顶非标木模板立模及预埋件安装 验收 浇筑混凝土 拆模 抽除对拉螺栓 进入下一循环。 4. 2 施工工艺 首先在闸墩两侧搭设满堂脚手架，脚手架要离闸墩边线一定的距离，确保模板吊装时脚手架的安全。墩身下部绑扎好钢筋后，检查模板能否平整，对模板进行调校，按组合顺序编号，检查连接孔、定位孔位置能否准
8、确。模板安装前沿闸墩放样边线钻设定位销，然后将模板用250 t m 塔机或60 t履带吊吊装就位； 就位后立即利用承重架临时固定，一侧模板安装完成后再安装另一侧。待两侧模板均临时固定后，用定位销定位并拧上模板间 M20 连接螺栓，然后进行初步调整并固定。下层模板安装完成后按序进行上层模板安装 见图 1 . 全部模板安装到位后，用线锤调校模板至垂直，并用两侧支架固定，逐个拧紧拉条螺栓。拉条螺栓是采用 20 钢筋加工而成的工具式拉杆，外套 32PVC 管。模板上口用定位卡具固定。模板调校完成后，用经纬仪进行最终检查，模板连接处应重点检查，对局部偏差进行微调，模板的垂直度偏差应控制在 0. 05%之
9、内。 混凝土浇筑时在墩模四周悬挂重型线锤，由专人监测并及时调整模板垂直度，并在模板两侧各拉3 条缆风钢丝绳，确保模板整体不发生偏移。 5 需重点注意事项 5. 1 模板垂直度控制措施 造成模板局部垂直度偏差的原因： 立模基面不水平，会造成模板局部不垂直。大模板连成整体后局部垂直度出现偏差，因模板体系为临空无着力点，调整较困难。 措施： 立模基面必须抄平。模板体系整体垂直度偏差控制采用在模板顶部两侧拉缆风钢丝绳，花篮螺栓调整。 5. 2 混凝土浇筑速度控制 混凝土浇筑速度过快可能造成模板对拉螺栓所受荷载过大崩断炸模，因而混凝土浇筑施工中必须严格按设计的混凝土浇筑速度控制，以防止炸模。本工程设计混
10、凝土浇筑速度为0. 5 m/h,实际施工每个闸墩的浇筑时间在 41 50 h之间，最大浇筑速度为0. 34 m/h. 5. 3 对拉螺栓质量检查 闸墩模板体系的固定主要是对拉螺栓，对拉螺栓质量关系模板体系的稳定。对拉螺栓定制加工到现场后要逐根检查质量能否存在缺陷，质量符合要求的方可使用。 5. 4 对拉螺栓重复利用措施 考虑对拉螺栓使用量较大，为节约成本，对拉螺栓安装时采用加 PVC 套管，以避免对拉螺栓被混凝土包裹； 拆模后，抽拔出对拉螺栓重复利用。重复使用的对拉螺栓在使用前要检查能否有疲惫损伤等，以避免使用有缺陷的对拉螺栓可能造成的炸模。 5. 5 拉条孔封堵 拉条孔采用微膨砂浆封堵。 6
11、 应用效果 6. 1 工程用工用料 这种施工工艺需要的木工用料较多，从原材料上看，似乎造价偏高； 但节省了钢筋工程的搭接长度量，节省了钢筋需要焊接的部位，节省了混凝土外表凿毛、清仓工序至少 2 3 次。同时，也节省了模板拆除安装的次数，以及节省了施工脚手的搭接绑扎次数。经计算，这些节省的工、料金额足以知足购买材料款，况且购买的材料是属固定资产，可周转使用，因而效益可观。 6. 2 质量、外观效果 闸墩采用大型全钢模板、混凝土一次性连续浇筑完成，减少了施工缝的处理，混凝土整体性好；避免了分层立模、浇筑容易出现的错台、色差等现象，闸墩的构造轮廓分明、外表平顺、光洁，外观较好 见图 2 . 6. 3
12、 安全效果 大模板在大型模板就位、加固时，脚手架每层图 2 模板拆除后的混凝土外观质量高1. 8 m,铺设作业一层操作平台，确保模板安装人员的安全。在闸墩顶部，工作平台满铺走道板，仅留有下料的孔口，四周搭设 1 道高1. 2 m的安全防护栏杆并挂安全网，确保了高空施工作业安全和夜间照明，现场施工紧凑、整洁有序。而采用传统立模施工烦琐，随着闸墩每层升高均需要重复以上安全防护工作，存在较多的安全隐患。 6. 4 工期 闸墩高度14 m,施工根据传统模板施工工艺，通常采用分层施工需分 5 层，每层浇筑高度 2 4 m,绑扎钢筋、立模板、浇筑，平均需要7 d 时间，1 个闸墩浇筑完成最快需要35 d时间。采用大型全钢模板后，从脚手架搭设、绑扎钢筋、吊装定位、浇筑，仅用21 d时间。大型全钢模板整体施工方式方法与传统模板分层施工方式方法比拟，每个闸墩节约14 d时间，确保了 2 个年度的节点度汛目的的顺利完成。 6. 5 施工集中 在每仓模板支护完成后，混凝土浇筑集中，混凝土的技术指标要求能够保持均匀、一致，劳动力组织和原材料消耗集中，便于施工管理。 7 结 语 红船豆枢纽工程泄洪闸工程闸墩采用一次浇筑成型施工工艺，既知足了节点度汛工期要求，又知足了外观质量要求，为后续施工创造了条件，证明是合理的。该施工工艺在工期紧、质量要求高的类似工程中采用是有效的。