懸臂模板在大壩工程施工中的應(yīng)用

許顏雄

(福建福州潤閩工程顧問有限公司，福州 350000)

1 工程概況

王家洲水庫位于福建省浦城縣，總庫容2093萬m3，為中型水庫。大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高61.8m，壩頂長度313m。大壩整體采用碾壓混凝土進(jìn)行澆筑，上游側(cè)垂直于壩軸線，下游坡比為1∶0.72，大壩典型斷面設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 大壩典型設(shè)計(jì)斷面圖

本工程使用的懸臂大模板在尺寸上主要以3×3.75m與3×3.85m兩種為主，在結(jié)構(gòu)上包括操作平臺、鋼立柱、三角支撐架、鋼面板、可調(diào)斜撐桿及錨筋六部分，經(jīng)核驗(yàn)之后已確保模板的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性指數(shù)均滿足相關(guān)施工要求，且模板各種結(jié)構(gòu)件同樣按照標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建進(jìn)行設(shè)計(jì)加工[1]。

就鋼面板而言，其厚度滿足5mm標(biāo)準(zhǔn)，為保證面板加強(qiáng)格柵滿足相應(yīng)剛度要求，在材料的選擇上選用了“Z”型卷邊型鋼。模板支撐系統(tǒng)選用了三角桁架的設(shè)計(jì)，以確保支撐系統(tǒng)在穩(wěn)定性上能夠得到可靠保障。支桿在設(shè)計(jì)上具有調(diào)節(jié)性及可變性，從而使得支桿長度具有可塑性，以控制面板的傾斜角度；下部剛體三角形中的橫梁及豎梁內(nèi)均設(shè)置了水平及鉛直調(diào)節(jié)裝置，用以控制面板在水平面及鉛直上的調(diào)整，而下部剛體三腳架本身則具有一定的支撐性，可單獨(dú)滿足模板的職稱要求。結(jié)合各方面參數(shù)來看，模板整體設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)受力明確、剛度大的特點(diǎn)，因而在重復(fù)使用或多次拆卸中均有良好表現(xiàn)，不會輕易產(chǎn)生損壞[2]。

2 大壩模板施工方案的制定

分析認(rèn)為，采用常規(guī)的木?；蚪M合鋼模板施工，裝模工作量大、施工進(jìn)度緩慢，且拉條數(shù)量多，拉條須拉到碾壓混凝土區(qū)域，造成變態(tài)混凝土工作量增加，徒增造價并難以滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)施工組織比選，議定采用大模板施工工藝[3]。

根據(jù)施工組織要求，大壩碾壓混凝土采用分層澆筑，單層高度為3.0m，大壩上下游面立模高度必須達(dá)到3.0m，大模板最小高度應(yīng)為3.0m、寬度約3.0m。目前國內(nèi)大壩常用的大模板有爬升模板和懸壁模板，爬升模板和懸壁模板示意如圖2、圖3所示。

圖2 懸臂模板示意圖

圖3 爬升模板示意圖

爬升模板施工工藝為：下一澆筑層收倉→安裝本澆筑層模板→本澆筑層澆筑施工→拆除下一澆筑層模板并直接安裝到上一澆筑層→……

懸壁模板施工工藝為：下一澆筑層收倉→拆除下一澆筑層模板并直接安裝到本澆筑層→本澆筑層澆筑施工→……

從上述圖2、圖3及施工工藝對比分析，爬升模板和懸臂模板施工上的優(yōu)缺點(diǎn)對比如下：

表1 爬升模板和懸臂模板施工上的優(yōu)缺點(diǎn)對比

綜上述，大壩碾壓混凝土模板施工采用爬升模板進(jìn)行施工雖然技術(shù)成熟，但在本工程中的應(yīng)用缺點(diǎn)頗多。懸壁模板雖存在待凝待強(qiáng)的缺點(diǎn)，但碾壓混凝土澆筑的倉面達(dá)到60m長度，當(dāng)碾壓混凝土澆筑過半時，早期澆筑的碾壓混凝土已達(dá)到2.5MPa可進(jìn)行懸臂模板的二次提升及加固作業(yè)，大壩碾壓混凝土在往澆筑倉終點(diǎn)澆筑的過程中，起點(diǎn)已澆筑完成部分已完成懸臂模板的安裝及加固，并不影響大壩碾壓混凝土的流水施工作業(yè)。因此懸臂模板需等待碾壓混凝土達(dá)到2.5MPa的混凝土強(qiáng)度的缺點(diǎn)可通過左右岸流水施工進(jìn)行克服該缺陷，并保證大壩碾壓混凝土的持續(xù)施工作業(yè)不影響工期。經(jīng)研究，確定大壩碾壓混凝土模板施工方案為懸臂模板施工方案[4]。

3 大壩懸臂模板施工方案的實(shí)施

3.1 安裝前的施工準(zhǔn)備

模板安裝進(jìn)行前，項(xiàng)目技術(shù)主要負(fù)責(zé)人需按要求與作業(yè)班組長進(jìn)行技術(shù)交底，而作業(yè)班組長則需要對實(shí)際操作人員就交底內(nèi)容進(jìn)行安全施工教育，以保障施工人員及操作人員對施工圖紙、施工方案及施工工藝有具體的了解。為確保施工過程的安全及模板的各方面性能，施工現(xiàn)場需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置測量控制點(diǎn)，以滿足模板安裝及檢查需求；對于現(xiàn)場調(diào)動的模板及相關(guān)配件應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)格及數(shù)量進(jìn)行清點(diǎn)，并檢查模板本體與配件的完整性，嚴(yán)禁擅自使用有殘缺、損傷的模板及配件；安裝進(jìn)行前還要做好模板面的清理作業(yè)，并在模板面上按要求涂刷脫模劑，涂刷脫模劑的過程中應(yīng)盡可能小心作業(yè)，以防脫模劑遭到污染，對原有的鋼筋及混凝土產(chǎn)生腐蝕作用。

3.2 設(shè)置錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)的設(shè)置需要按照錨固結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，設(shè)置前還需充分分析倉位模板配置圖，在結(jié)合錨固結(jié)構(gòu)圖及倉位模板配置圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置。錨固系統(tǒng)的埋設(shè)作業(yè)需在混凝土澆筑前進(jìn)行，在安裝定位錐時需確保定位錐安裝在模板預(yù)定位置并再三檢查，確保安裝無誤后再進(jìn)行混凝土的澆筑。澆筑作業(yè)需要將定位錐的預(yù)埋螺栓澆筑到混凝土中，以確保定位錐的穩(wěn)定性，方便后續(xù)的模板懸掛作業(yè)。

3.3 大壩懸臂模板的安裝

倉面吊車將模板起吊后，由操作人員對準(zhǔn)于已澆混凝土預(yù)埋的定位錐(蛇形筋)，再由指揮人員指揮徐徐落下，使模板準(zhǔn)確就位于預(yù)埋件的定位錐(蛇形筋)并與懸臂模板支撐腿處用定位錐螺母擰緊，摘掉吊車吊鉤，調(diào)節(jié)模板傾角時，人員可在操作平臺處調(diào)節(jié)桁架連桿使模板達(dá)到施工精度要求。特別應(yīng)注意的是，由于模板桁架受力后產(chǎn)生彈性變形，加之各部件的安裝配合間隙，模板安裝時應(yīng)予內(nèi)傾。經(jīng)多年使用該類模板的經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)傾量控制在0.5-1cm時較為適宜。模板安裝時，測量人員隨時用儀器檢查校正。

3.4 模板安裝中的安全技術(shù)措施

1)進(jìn)行模板安裝前的放樣工作需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測量，在測量結(jié)果得到準(zhǔn)確保證的基礎(chǔ)上開始放樣工作，針對放樣中的重要結(jié)構(gòu)盡可能多設(shè)置控制點(diǎn)，方便之后檢查校正工作的進(jìn)行。

2)施工進(jìn)行前需對操作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，保證操作人員在技術(shù)能力方面滿足模板的一系列施工要求，并強(qiáng)化操作人員的安全教育工作，嚴(yán)令操作人員按照相應(yīng)規(guī)程進(jìn)行操作。

3)模板安裝過程中務(wù)必保證臨時固定設(shè)施的穩(wěn)定性，以免模板安裝發(fā)生傾覆現(xiàn)象，尤其是支架必須確保其支撐點(diǎn)位于堅(jiān)實(shí)地面或老舊混凝土表面。

4)模板鋼拉桿與錨環(huán)的連接需要保證充分牢固，錨固件的錨固強(qiáng)度也需得到可靠保障，尤其是在錨固件承受荷載的情況下。

5)整個施工過程需確保完全按照施工工序進(jìn)行，在模板被完全固定之前嚴(yán)禁超前進(jìn)行下一道工序。

6)混凝土澆筑施工必須在模板安裝完成且進(jìn)行完備的檢查驗(yàn)收之后開展。

7)大模板需配置齊全相應(yīng)附屬設(shè)施，附屬設(shè)施包括操作平臺、防護(hù)欄桿及上下梯道等，一旦發(fā)現(xiàn)附屬設(shè)施出現(xiàn)損壞，應(yīng)第一時間暫停作業(yè)并報(bào)修，為方便后續(xù)混凝土澆筑作業(yè)的進(jìn)行，大模板安裝完成后還需搭建臨時走道及其他安全保障設(shè)施。

8)模板施工平臺一定要掛設(shè)安全網(wǎng)，平臺上嚴(yán)禁堆放雜物，且應(yīng)加強(qiáng)巡視力度，避免非施工人員在施工平臺上逗留。

9)大模板的施工相關(guān)步驟若涉及到現(xiàn)場指揮人員、實(shí)際操作人員時，必須確保人員所處位置足夠安全可靠，并處以相應(yīng)的安全保護(hù)措施。

10)大模板吊機(jī)的位置應(yīng)具有靈活性，且需按照吊裝曲線圖隨時調(diào)整，以確保吊機(jī)在大模板吊裝全程均處于安全范圍，對吊裝涉及到的工具需確保其位置上的合理性及性能上的可靠性，吊裝完成之后應(yīng)及時拆除所有臨時支撐設(shè)施，吊裝作業(yè)嚴(yán)禁人力參與，且整個吊裝過程應(yīng)保證響應(yīng)的穩(wěn)定性，避免模板產(chǎn)生大幅度擺動，單次吊裝作業(yè)只能吊裝一塊模板。

11)吊裝作業(yè)需在天氣良好的情況下進(jìn)行，如果是在夜晚進(jìn)行吊裝作業(yè)，需保證照明的完整性，若大模板上設(shè)置有平臺，則在吊裝開始前需要清除平臺上的所有雜物及物料，且要確保里外角模及臨時摘掛的板面與大模板之間足夠牢固可靠。

3.5 懸臂模板吊裝的安全措施

要使懸臂模板的吊裝足夠可靠，首先需要確定相應(yīng)的安全生產(chǎn)方針及生產(chǎn)原則，施工過程中始終堅(jiān)持“安全第一、生產(chǎn)第二”的方針，并確?！罢l主管誰負(fù)責(zé)”等相應(yīng)安全工作原則得到保障。作業(yè)全過程需要將施工安全、人身安全及財(cái)產(chǎn)安全均納入相應(yīng)安全管理體系，并區(qū)分不同的優(yōu)先級，嚴(yán)格執(zhí)行安全管理制度以避免各類施工生產(chǎn)事故發(fā)生。

人員方面需要先建立安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，按照組織機(jī)構(gòu)分別簽訂安全責(zé)任狀，并對施工過程涉及的風(fēng)險及安全問題進(jìn)行全面分析，找出其中不合理的內(nèi)容，完善安全生產(chǎn)管理體系，以定期開展安全教育工作、召開安全例會的方式找出生產(chǎn)過程中存在的安全問題及隱患，并采取相應(yīng)措施予以解決。對于參與施工工程的員工，需在入場前進(jìn)行安全意識及安全操作的培訓(xùn)，提升施工人員的安全意識，施工過程中也務(wù)必要注重各種安全處理措施的落實(shí)。

4 大壩懸臂模板立?，F(xiàn)澆施工成效

碾壓混凝土懸臂模板施工較爬升模板施工最大的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約造價，王家洲水庫大壩工程在本項(xiàng)施工方案調(diào)整上共節(jié)約造價44.8萬元，對比如表2所示。

表2 懸臂模板施工與爬升模板施工造價對比表

5 結(jié) 語

碾壓混凝土懸臂模板立?，F(xiàn)澆碾壓混凝土施工技術(shù)，安全系數(shù)高、造價低且適合碾壓混凝土大壩模板作業(yè)，可供碾壓混凝土壩及相關(guān)工程的設(shè)計(jì)及施工人員參考使用。