向家壩水電站泄水中孔底板施工滑模設計

1、<p>　　向家壩水電站泄水中孔底板施工滑模設計</p><p>　　摘要：泄水壩段中孔是向家壩水電站的重要泄水通道，其斜直段底板坡比設計為1:2.051，要求底板與側(cè)墻同步整體澆筑。我們依據(jù)滑模設計原理，設計了新型滑模，在泄水壩段大倉面澆筑中得到成功應用，滿足了施工質(zhì)量和工期要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：中孔 滑模 設計 </p><p>　　中

2、圖分類號：U445.39文獻標識碼： A文章編號： </p><p><b>　　1 、工程概述 </b></p><p>　　向家壩水電站泄水壩段共分為13個壩段，設有12個表孔、10個中孔，采用溢流表孔與泄水中孔間隔布置型式，高低坎底流消能。中孔布置在每個泄水壩段中部，進口底板高程305.0m，孔口尺寸6.0m×9.6m(寬×高)，采用短有壓喇

3、叭型進口，有壓段末段布置弧形工作門。明流泄槽段從工作弧門后開始，底板坡度為1:2.051斜直段，后接半徑為55.0m的反弧段和高程253.0m的水平段。泄水中、表孔后接消力池結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　泄水壩段中、表孔是向家壩水電站的主要泄水通道，中孔單孔設計最大泄流量達到1987m3/s，入池最大流速約40m/s。泄水中、表孔泄洪消能具有水頭高、單寬流量大、流速高、泥沙多、泄洪時間長等特點。根據(jù)控制性工期目標

4、和過流面施工質(zhì)量要求，泄水中孔采用底板和側(cè)墻同步整體澆筑方案。 </p><p><b>　　2、設計技術(shù)要求 </b></p><p>　　泄水壩段中、表孔其設計流速高、流量大、結(jié)構(gòu)復雜，對混凝土體形及混凝土表面平整度要求非常高，具體設計要求如下： </p><p>　　① 過流面不允許有垂直升坎或跌坎。 </p><p&

5、gt;　　② 各種孔口的有壓段和門槽區(qū)，不平整度控制在3mm以下，縱向坡控制在1：30以下，橫向坡控制在1：10以下。其余部位的不平整度均控制在5mm以下，縱向坡控制在1∶20以下，橫向坡控制在1∶5以下。 </p><p>　?、?混凝土表面在1m范圍內(nèi)的凹凸值控制在2mm以下?；炷帘砻娌辉试S殘留鋼筋頭和其它施工埋件，不允許存在蜂窩、麻面及孔徑或深度＞2mm的氣泡、孔洞，不允許殘留混凝土砂漿塊和掛簾等。 &l

6、t;/p><p>　　圖1：泄水中孔結(jié)構(gòu)示意圖 </p><p><b>　　3、施工方案比選 </b></p><p>　　根據(jù)壩體設計結(jié)構(gòu)，泄水中孔底板反弧段及水平段底板可采用立樣架、人工抹面方式施工。斜直段底板設計坡比為1:2.051（對應與水平面夾角26°），不能直接采用立樣架人工抹面施工工藝，須先立模板成型，然后人工抹面方式施工

7、。通過對立鋼模板、滑模和翻模三種方案進行了技術(shù)經(jīng)濟比較，因滑模方案具有澆筑后混凝土外觀質(zhì)量好、有利于發(fā)揮塔帶機高強度混凝土澆筑、總體施工投入較小等優(yōu)點，最終確定中孔采用滑模成型、然后人工抹面的澆筑施工方案。 </p><p><b>　　4、模板設計思路 </b></p><p>　　① 滑模設計采用配重方式平衡混凝土浮托力，樣架兼作軌道，滑模在牽引力作用下沿樣架滑動

8、，形成1:2.051設計坡度，然后人工抹面施工。 </p><p>　?、?泄水壩段主要采用2臺塔帶機澆筑、以3m升層為主，模板設計強度和剛度須滿足高強度混凝土澆筑要求。 </p><p>　?、?中孔采用底板和側(cè)墻同步整體一次成型施工工藝，因此，底板滑模須與側(cè)墻模板作為整體設計，避免相互干擾。 </p><p>　?、?由于中孔底板和側(cè)墻采用一期整體澆筑，滑模牽引

9、方式不能采用機械牽引，只能人工采用導鏈葫蘆上拉，因此滑模的重量必須控制。 </p><p>　?、?為控制成本，模板設計應盡量利用現(xiàn)有模板。 </p><p><b>　　5、滑模結(jié)構(gòu)設計 </b></p><p>　　滑模主要由模板系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、抹面平臺四大部分組成。 </p><p><b>　

10、　5.1模板系統(tǒng) </b></p><p><b>　?。?）面板設計 </b></p><p>　　中孔設計寬度為6m，過流面兩側(cè)墩墻規(guī)劃采用D22型多卡鋼模板，其厚度為12cm。為避免滑模上拉過程中與側(cè)墻鋼模板相干擾，滑模長度設計為5.7m，與側(cè)墻兩側(cè)鋼模板間各預留3cm空間，采用?3cm厚木板填補。由于底板采用一期澆筑，滑模隨倉內(nèi)砼澆筑上升而上拉，滑

11、模寬度須滿足1個坯層砼澆筑，依據(jù)底板坡比，滑模寬度確定為1.5m。 </p><p>　　按照滑模計算長度和寬度，結(jié)合現(xiàn)有模板，面板選用2塊D15型多卡模板，該面板單塊尺寸為3m×1.2m，另在面板上、下游方向各設1根∠160×100×10角鋼，模板面板總寬度可達到1.5m，滿足設計要求。2塊D15面板之間通過“U”形卡連接，D15面板與∠160×100×10角鋼

12、之間通過螺栓連接。 </p><p>　　面板背后支撐采用實腹式鋼桁架，共2榀，鋼桁架之間通過橫向連接桿連接成整體，與D15面板間通過Φ48鋼管用鉤頭螺栓連接。 </p><p>　　配重采用袋裝混凝土，裝在模板面板上，配重重量根據(jù)計算得出。 </p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)計算 </b></p><p>　　結(jié)

13、構(gòu)計算主要驗算配重量以及面板、桁架的強度和剛度。 </p><p><b>　?、?荷載 </b></p><p><b>　　混凝土側(cè)壓力： </b></p><p>　　按F=0.22γC?t0?β1?β2?V1/2公式計算，得 F=20.7kn/m2。 </p><p>　　砼振搗力：取3 k

14、n /m2 </p><p>　　模板自重（不含配重）：1978 kg </p><p><b>　?、?配重重量 </b></p><p>　　根據(jù) F=23.7kn/m2（含砼振搗力），計算混凝土浮托力= FA，其中A為側(cè)壓力作用滑模面積，得出=23.7 kn，所需配重G1=/×9.8-1978=713 kg，綜合考慮，配重量取8

15、00kg。 </p><p><b>　　③ 強度驗算 </b></p><p>　　面板取30cm寬、按五等跨連續(xù)梁板計算，其中肋板間距30cm </p><p>　　q=7.11 kn/m、M=0.067kn.m </p><p>　　σ= 84N/mm2<[f =205N/mm] </p>&l

16、t;p><b>　　④ 撓度驗算 </b></p><p>　　查表, 撓度系數(shù)為0.644，f=0.644 ql4/100EI=1.1mm<[L/500 =5.7mm] </p><p>　　因荷載值較小，桁架強度、撓度無需驗算。 </p><p><b>　　5.2牽引系統(tǒng) </b></p>

17、<p>　　牽引系統(tǒng)設計采用人工使用導鏈葫蘆，隨倉內(nèi)混凝土澆筑提升滑模。牽引力按T=(τA+G+f1+ f2)K公式計算，得T=60KN。因此，采用2根3.5t導鏈葫蘆可滿足要求。 </p><p>　　牽引系統(tǒng)設計由2根三角柱、2根3.5t導鏈葫蘆及2根鋼絲繩組成。三角柱固定在倉內(nèi)，3.5t導鏈葫蘆掛在三角柱上，鋼絲繩平行于底板，系在滑模面板拉鉤上。澆筑過程中，倉內(nèi)人員根據(jù)澆筑下料情況，通過導鏈葫蘆提

18、升，滑模順樣架緩緩前行，抹面人員跟進抹面。滑模整體上拉時兩人保持同步操作。 </p><p>　　附圖2 滑模牽引示意圖 </p><p><b>　　5.3 支撐系統(tǒng) </b></p><p>　?。?）支撐系統(tǒng)設計 </p><p>　　支撐系統(tǒng)包括支撐和樣架，樣架兼作滑模軌道。樣架采用∠56×8角鋼，左右

19、方向各設一道，間距5m，順流向按設計坡度布置，并須測量驗收，每道樣架分2～3段，利用M20螺栓支撐，間距1.0m?；７胖迷谥螛蛹苌?，在牽引力作用下沿樣架滑動，初步形成過流面底板，然后人工抹面，樣架在砼初凝前分段拆除。 </p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)計算 </b></p><p>　　支撐樣架主要承受滑模及配重重量，樣架強度和撓度須計算。 </p&g

20、t;<p>　　滑模及配重總重量為2778kg，作用于樣架上的荷載q=832.3 kg/m </p><p>　　樣架強度及撓度均按二等跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)進行計算，計算結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求。 </p><p><b>　　5.4抹面平臺 </b></p><p>　　為方便滑模上拉，減輕滑模重量，抹面平臺不宜安裝在滑模上，宜采用簡易方式

21、現(xiàn)場搭設。為方便安裝和拆除，抹面平臺設計采用Φ48鋼管和木板，鋼管架立在左右側(cè)墻模板上，上鋪木板，抹面人員站在木板上進行抹面施工，鋼管及木板隨倉內(nèi)砼澆筑上升而向上周轉(zhuǎn)使用。 </p><p><b>　　6、施工工藝 </b></p><p>　　滑模安裝前，倉內(nèi)先安裝樣架和鋼筋三角柱，樣架上口即為底板溢流面的設計高程。樣架測量合格后安裝滑模，兩側(cè)樣架兼作為拉模的滑升

22、軌道?；Ｊ孪仍趥}外拼裝成整體，由倉內(nèi)汽車吊吊裝到樣架上，然后掛系兩臺3.5T的手動葫蘆，待手動葫蘆掛系好后，汽車吊方能脫鉤。 </p><p>　　底板混凝土澆筑時，人工上拉時滑模面板貼靠樣架向上游滑升，上拉時間按每3.5h～4.5h一次控制，滑模上拉后，由專職質(zhì)檢員沿周邊檢查，然后人工對過流面底板進行抹面收光。 </p><p><b>　　7 結(jié)論 </b>&l