浅谈组合钢模板在多旁水库输水隧洞施工中的应用_莫超媚.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 浅谈组合钢模板在多旁水库输水隧洞施工中的应用莫超媚（广西水电工程局建筑工程有限公司，广西 南宁）摘 要：针对多旁水库输水隧洞混凝土衬砌施工作业空间小、速度慢、材料运输困难等问题，通过设计改变模板结构，提高模板体系整体稳定性，使该模板体系无须设置内支撑，提出了组合钢模板的结构形式。通过该组合钢模板的应用，能快速、高质量地完成隧洞混凝土衬砌施工，可为特小断面隧洞混凝土衬砌施工提供借鉴。关键词：内支撑；组合钢模板；输水隧洞；混凝土衬砌中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：(,):,:;引言目前，国内建设的水利水电工程，大多是一些小型水利水电工程。而小型引水隧洞混凝土衬砌施工是小型水利水电工程施工的关键点和技术难点。本文结合多旁水库工程施工实践阐述无内支撑组合钢模板在输水隧洞混凝土衬砌中的应用，有效解决多旁水库输水隧洞的施工进度与洞内交通矛盾的问题，同时提高衬砌混凝土外观质量，减少变形、漏浆、错台等质量缺陷。工程概况多旁水库位于德保县马隘镇多旁屯，距离德保县城约 ；是以为工矿企业和县城供水为主的中型水库。水库正常蓄水位 ，死水位，校核洪水位 ，调节库容 万，总库容为 万；日均供水能力为 万 ，输水线路总长 。输水隧洞总长 ，隧洞为有压洞。为方便施工，隧洞开挖断面采用城门形，衬砌后为圆形，洞径为 ，外径为 ，壁厚 ，衬砌混凝土共 。隧洞穿越断层破碎带、类围岩。由于该隧洞属于特小断面引水洞，隧洞长度长且只有 个出口可供施工利用，洞内材料运输困难，因此无法采用针梁式台车施工。简易组合钢模板结构设计 设计原理由于多旁水库输水隧洞衬砌后为圆形，可采用 收稿日期：；修回日期：作者简介：莫超媚（），女，广西桂平人，工程师，主要从事水利水电工程施工管理等工作。：。莫超媚：浅谈组合钢模板在多旁水库输水隧洞施工中的应用将圆形分割为上、下半圆的无铰拱来分析计算，利用其具有等截面、荷载对称、结构对称的特点和建筑结构静力手册提供的计算表格，按照叠加原理，分解为可采用建筑结构静力手册查表的数据来计算推力、弯矩、剪力的基本荷载。经计算，确定钢模板的面板厚度、肋板厚度均为 ，肋板高度为 。）根据 组合钢模板技术规范，结合该工程隧洞的特点，模板体系结构形式采用板肋式。利用圆形模板拱形结构受力的特点，经计算，模板本身的强度、刚度足以抵抗全断面一次成形施工过程中新浇筑混凝土产生的最大压力和施工荷载，模板体系无须另行设置内支撑。）经计算，模板体系由标准模板和顶部模板组成，标准模板由 块钢板、条横肋、条纵肋组成，顶部模板由 块钢板、条横肋、条纵肋组成（见图）。钢模板纵、横肋的孔距与模板的模数一致，模板横竖均可拼装。）上部模板设计：考虑到圆形模板的受力特性，为了顺利拆除钢模板，需要对上部 号、号、号（顶部模板）钢模板拼接位置进行特别处理。处理方式为：号、号钢模板横肋内部往回缩进 ，号钢模板横肋内部各往两边外扩，号、号、号钢模板拼接位置形成“八”字形（见图），拆除螺栓后，可轻松地拆除顶模。图 模板结构示意图 ）模板连接：模板之间采用 高强度螺栓进行拼接，在标准模板、顶部模板四周肋条设置螺栓孔，孔间距、数量由设计计算确定。模板设计与制作 设计要点根据隧洞衬砌施工图纸尺寸设计钢模板，设计钢模板主要考虑以下要点：）钢模板体系为圆形模板拱形结构受力，根据隧洞洞径，把钢模板划分为多块标准模板和一块顶部模板。）标准模板、顶部模板面积应较大，且能便于人工搬运安装。单块钢模板最大面积以 人可以抬起安装为标准，单块钢模板的质量以不大于 为宜。）能保证钢模板刚度、强度、稳定性，以及能满足混凝土浇筑施工时的安全要求。）混凝土强度达标后能够顺利拆模。）混凝土纵向一般 设计一条横向施工缝。考虑钢模板要便于 人搬运周转安装，单块钢模板纵向长度一般不超过 、弧长不超过 。）混凝土浇筑孔设置在顶模处。隧洞越长混凝土浇筑孔越多，且不能少于 个，混凝土浇筑孔尽量分布在前、中、后部 个位置。）由于开挖形成的隧洞横向断面形状不一，横向端口模板只能根据实际隧洞形状情况，用木模板进行加工制作。整套简易组合钢模板主要采用 块规格为（）的弧形钢模板顶部 块规格为（）弧形钢模板，拼装成浇筑段混凝土的纵向模板。模板的弧形钢面板厚 ，弧形钢肋（横肋）、纵肋厚 ，肋高，内侧端封口模板及模板与模板之间均用 高强度螺栓连接。各节模板前后可以互换。混凝土浇筑口设置于顶模中间位置，定制 到 块带混凝土浇筑口的顶模。每一小段隧洞顶模板设 个 混凝土进料口，分别位于小段的前、中、后部。加工制作及运输根据设计图纸对钢板进行切割，再对模板四周肋条按设计位置进行开孔，螺栓孔开成椭圆形，最后通过焊接将钢板、横肋、纵肋连成单块钢模板。加工模板过程中，注意控制模板弧度，确保每块模板弧度一致。钢模板在工厂加工成形后，在工厂先进行预拼装，经施工单位质检员检查合格后，采用卡车运输到施工现场。运输过程采取可靠措施对钢模板进行保护，防止钢模板发生变形。外部支撑外部支撑作为组合钢模板定位支撑，在钢模板安装时承受组合钢模板的重力，在混凝土浇筑时作为抗浮力构件。在模板外侧采用 锚杆支架支撑，每标准节组合钢模设置两道支撑。端头模板由于开挖形成的隧洞横向断面形状不一，横向端口模板只能根据实际隧洞形状情况，用木模板进行加工制作，并采用 锚杆进行加固。混凝土泵送系统该隧洞混凝土输送泵采用 型细石混凝 红水河 年第 期土泵，浇筑混凝土前，预留入浆孔和振捣孔洞，以便混凝土直接泵送入仓。隧洞衬砌施工 施工工序钢模板设计钢模板加工制作钢模板预拼装验收钢模板运输至现场隧洞测量放样锚杆安装钢筋安装钢模板安装混凝土浇筑钢模板拆除混凝土养护。测量放线定位锚杆按照每节 长计算，采用 钢筋作为支撑锚杆。纵向支撑锚杆设置 处，分别布置在中间和靠近两端位置；横向支撑锚杆沿着隧洞岩壁一圈布置，共设置 根（见图）。放样出隧洞轴线后，先进行锚杆安装定位，安装的锚杆预留长度必须要超过钢模板外边线，待钢筋安装完毕校核后割除超出部分的锚杆。图 支撑锚杆布置示意图 钢筋安装衬砌钢筋统一在隧洞外钢筋厂加工成形再运至隧洞内安装，加劲箍筋采用焊接闭合。先安装加劲箍筋，加劲箍筋采用焊接固定在支撑锚杆钢筋上（见图），加劲箍筋固定好后再绑扎安装纵向钢筋。图 钢筋安装示意图 钢筋安装完毕后，重新复核放出钢模板边线，采用切割机割掉预留超出钢模板边线橡胶垫位置的锚杆。锚杆头采用内置有金属垫片的橡胶垫进行防护，待拆模后消缺时敲掉橡胶垫，然后采用砂浆进行修补，以防止后期钢筋腐蚀。在混凝土浇筑施工过程中，应加强对钢筋架的保护，以免施工作业不当而引起钢筋位置偏移或变形；应加强对钢筋位置检查，发现变动应及时矫正；严禁为方便混凝土浇筑而移动或割除钢筋。组合钢模板安装）根据实际纵向所需长度，先安装每一节的 号钢模板作底模，每个接口处必须将螺栓上满、上紧，不得有遗漏及松动，用底部锚杆进行支撑。）接着安装每一节的 号和 号钢模板，要优先将每一节的 号和 号钢模板安装固定，使它们具有更好的稳定性。）接着安装第一节的 号和 号侧面钢模板。此时需注意，第二节及往后的 号和 号侧面钢模板暂停安装，需待第一节的 号顶模安装完毕，闭合成圆形后再进行安装，其目的是保证有最好的稳定性。）继续安装第一节的 号和 号上部钢模板。）第一节的 号顶模安装方法：顶模两端同时采用钢管加上托的方式将钢模往上顶入，顶入到位后采用螺栓拧紧固定，拧紧加固后移除钢管和上托。）第一节的 号顶模安装完毕形成圆后，接着可安装第二节的 号和 号侧面钢模板，第二节的 号顶模安装闭合成圆后可安装第三节的 号和 号侧面钢模板，如此循环，直至全部钢模板安装完毕（见图）。）混凝土浇筑孔设置在顶部位置，纵向布置在前、中、后部 处。）由于隧洞横向断面形状不一，横向端口模板只能采用木模板按照现场实际尺寸加工制作安装。）模板整体安装完毕后，需检查模板连接螺栓是否有漏上及松动现象，模板之间拼缝是否严密、顺直，止水带安装位置是否正确，端封口模板加固是否牢固等。混凝土浇筑混凝土浇筑采用地泵泵送，地泵布设在洞内离仓面不远处，地泵前布置小型混凝土搅拌机。混凝土干混料在洞外搅拌站制备，通过小型三轮车辆将混凝土干混料运至小型混凝土搅拌机处，现场计量加水并搅拌成混凝土拌合物，再通过地泵泵入仓面。浇筑顺序为从靠近已浇混凝土的那一端往另一端浇筑，浇筑方法采用分层浇筑法。从模板整体受力的稳定性以及混凝土的流动性方面进行考虑，顶部共设置 个混凝土浇筑孔，浇筑孔标记为 号孔、号孔、号孔。先从 号孔进料，再从 号孔进料，最后从 号孔进料直至结束（见图）。具体操作要点如下：莫超媚：浅谈组合钢模板在多旁水库输水隧洞施工中的应用图 号钢模板安装示意图 ）首先从起始端 号孔进料，待混凝土斜坡顶接近 号孔时，移管到 号孔进行浇筑，待混凝土斜坡顶接近 号孔时，移管至 号进行浇筑，直至浇筑满底板。）浇筑过程中需要用振捣器进行振捣，并用铁锤敲打模板听声音的方法检查混凝土是否浇满。发现问题及时处理，以保证混凝土填充密实。）该专用模板设计采用一次性整体浇筑，因此，混凝土浇筑速度应做到最快，要求混凝土制备、运输、搅拌、泵送、振捣各个环节保持顺畅，保证混凝土连续浇筑。）混凝土供应要跟上现场浇筑速度，确保连续浇 筑，避 免 形 成 冷 缝。地 泵 的 生 产 效 率 为 ，其他配套生产能力应大于这一生产效率。）浇筑过程应对模板的变形及位移情况进行测量，洞中心线位移偏差不得超过 ，模板变形值应控制在 以内。发现实测值超标，应暂停混凝土浇筑，针对问题采取措施进行处理后再继续浇筑。图 混凝土分层浇筑示意图 模板拆除根据 水工混凝土施工规范要求，不承重模板混凝土强度达到 以上，就可达到拆模条件。由于钢筋混凝土衬砌结构是圆形拱结构，在自重的作用下混凝土主要受压，弯矩很小，因此，其模板的拆除时间可按顶部上半圆底模的拆除时间进行控制。衬砌混凝土强度等级为，经计算，只要混凝土强度达到 ，半圆形拱结构就不会因底模拆除而被破坏。通常情况下，在平均气温 时，混凝土强度达到 的时间为 ，具体与所使用的水泥品种和所掺外加剂有关，必要时掺混凝土早强剂。多旁水库项目的拆模时间控制在，要求从先浇筑混凝土的那一端开始拆除，即拆除顺序为 段 段段。先拆除第一节的 号顶模，第一节钢模板全部拆除完毕后再拆除第二节的 号顶模，以此类推。组织流水施工时，模板拆除完成时间宜刚好是下一段钢筋全部绑扎完成的时间。混凝土养护拆模后立即对混凝土进行喷水养护，以保持混凝土表面湿润为准。混凝土在冬季和炎热季节拆模后，若气温产生骤然变化，则应采取适当的保温（冬季）、隔热（夏季）措施，防止混凝土产生过大的温差应力。养护时间不少于 。质量控制为保证隧洞混凝土衬砌的质量，主要从以下几个方面加强控制：）测量放样。对隧洞轴线进行测量放样控 红水河 年第 期制，确保隧洞轴线符合设计要求。）支撑锚固。支撑锚杆必须打在稳定的基岩上，外露预留的锚杆禁止搭接。切割后的锚杆头要打磨平整，以防止局部较尖，造成支撑受力不均。）钢筋制安。严格按照设计图纸进行隧洞衬砌钢筋的安装及加固，施工中钢筋的焊接搭接长度、搭接位置应按规定比例错开，钢筋保护层厚度应符合设计要求；同时，用全站仪对隧洞轴线进行测量放样控制。）钢模板拼装检查。钢模板运到工地后，先在洞外进行拼装，检查是否稳定牢固，并做好相应的号数标记，整理好后按次序拉入洞内。）模板安装。模板安装必须按规定依次进行，特别是第二节中心线以上的钢模板，必须等前一节顶模钢模板安装完毕形成稳定圆形后才能进行安装，依次类推，根据测量放样进行组合钢模板的安装及加固。安装时，确保每块模板搭接螺栓紧实、牢固，模板之间拼缝严密、顺直。端封口模板密封牢固，注浆口、工作口设置合理。安装过程中，用全站仪进行测量放线并保持有足够的临时固定设施，以防模板发生变形或位移。）混凝土浇筑。混凝土拌合物质量合格，混凝土浇筑均匀，减少混凝土骨料分离、堆积，混凝土振捣有序，混凝土逐层、逐段浇筑。混凝土浇筑过程设专职护模人员，检查模板变形情况，加强模板的变形观测，避免模板发生