悬臂翻升模板在龙滩大坝施工中的应用

悬臂翻升模板在龙滩大坝施工中的应用

刘伟刚 夏学成

（中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 611730）

摘 要：先进的模板设计与合理的配置对整个工程施工的质量乃至施工速度起着非常重要的作用。文中较系统地介绍了悬臂翻升模板的设计情况，通过在龙滩水电站大坝施工中的应用证明，该模板具有结构合理、操作简单、运行可靠等优点。 关键词：龙滩水电站；碾压混凝土；模板

1 前 言

碾压混凝土坝突破了常规混凝土坝的施工模式，有着广阔的应用和发展前景。近年随着国内碾压混凝土施工技术逐渐走到了世界前沿，相应地也带来了许多亟待解决的技术问题。对于碾压混凝土快速施工工艺而言，如何解决模板随碾压混凝土上升而上升，同时，又能满足近年来越来越高的形体美观要求，成了技术上的关键。

龙滩水电站大坝坝体混凝土包括常态混凝土和碾压混凝土两大类，除结构和布置上要求采用常态混凝土的部位外，坝体内凡具备碾压条件的部位均采用碾压混凝土。河床及右岸岸边挡水坝段除基础垫层和上游面及坝顶外均采用碾压混凝土；溢流坝段除基础垫层、溢流面、导墙及闸墩外均采用碾压混凝土；底孔坝段除底孔周边、上游闸门井、下游出口段外均采用碾压混凝土；通航坝段全部采用常态混凝土。坝体内部廊道、电梯井等孔洞周边采用变态混凝土进行施工。碾压混凝土工程量约495万m3。总立模面积为31.9万m2。依据龙滩水电站标书技术文件规定，龙滩水电站大坝施工用模板应能够满足上下游直立面和下游1：0.7斜坡面的外观形体要求。施工过程中，还必须考虑碾压混凝土施工的平层通仓浇筑，可能存在的连续式不间歇上升；BW-202AD宝马振动碾的施工荷载，低VC值状态下靠近模板边50CM宽的变态混凝土产生的侧压力以及模板保温要求等等。截止2005年12月份，龙滩大坝共浇筑碾压混凝土256余万m3，由于浇筑强度大，对模板工程要求很高，施工中大量使用的桁架式悬臂翻升模板，收到了极好的效果。

2 碾压混凝土模板设计特点及现状

2.1 碾压混凝土模板特点

碾压混凝土模板技术有其特有的要求，首先，必须满足混凝土不间断连续上升铺筑的需要，二是碾压混凝土早期强度较低，模板锚固点处的锚固强度发展缓慢，三是碾压混凝土属于干硬性混凝土，施工过程中混凝土产生的侧压力较小。因此，碾压混凝土模板，设计的关键就是要解决模板锚筋锚固强度较低及模板要求快速上升这一矛盾，同时还需使模板在现场的安拆简单迅速。 2.2 国内翻转模板发展现状

国内RCC施工单位根据自身的施工特点选用不同形式的模板：新疆石门子及广东杨溪水电站采用大模板；三峡围堰、普定拱坝及福建棉花滩工程采用翻转模板，它们都取得了较好的效果。目前国内许

作者简介：刘伟刚(1970―)，男，四川仁寿人，高级工程师，从事水利水电施工技术与管理工作；夏学成（1974―），男，四川郫县人，工程师，从事水利水电施工与管理。

多碾压混凝土工程翻转模板大多借鉴普定及棉花滩经验，即结构大多采用2套3m×3m模板交替上升。

3 模板设计

3.1 构思和创新

目前国内碾压混凝土坝工施工常常根据自身的特点采用不同形式的模板，呈现出多姿多样的各自特性。但对如何在快速施工中，既满足形体美观要求，又不致因模板施工而影响正常施工进度尚无一种较为统一的模板形式。如：现有国内碾压混凝土模板有采用预制混凝土模板、交替式拼装模板、以及桁架式拼装模板等等。总之，难以形成成套的系列以适应不同的坝工要求，同时形体控制存在很大的难度。经过充分的分析、论证，我们最终确定了龙滩水电站大坝施工用模板形式：

（1）上下游面采用同一种机构形式，同一种结构尺寸。

（2）采用焊接式钢面板与围柃有机结合的方式以增强面板刚度和降低钢材用量，同时满足标书规定的面板保温要求。

（3）配置专用吊具以利于模板平稳、快速的安装与拆除。 （4）模板荷载必须考虑部分常态混凝土的因素。 3.2 模板的结构形式

直立面悬臂钢模板。设计总重2095kg/块，采用4根∮25锚筋固定；面板采用1块3000×1500×5mm和一块3000×1600×5cm冷轧钢板焊接而成；横围柃采用10号槽钢4根，并兼作面板横肋；竖围柃及板后桁架由［10和∠63组成。 3.3 荷载计算

碾压混凝土模板侧压力在国内目前暂无成熟的经验公式可套用，影响碾压侧压力的因素很多，如VC值、碾压层厚、上升速度、凝结时间、振动碾的选择、行走线路等等，然而根据国内其它工程试验资料和模板施工情况，以及平层碾压的特点，设计时取用模板侧压力为40KPa。兼顾本工程结构特点，作为模板还必须考虑到通用性，即可用于通航坝段、泄水底孔周边、闸墩导墙等常态混凝土施工，所以，我们在设计时，将模板的荷载按部分条件下的常态混凝土进行校核验算。 3.3.1 直立面强度计算

经计算，直立面模板主要设计参数如下： （1）横向分配系数：约0.3； （2）锚筋拉拔力：约8t/根； （3）连接杆轴力：约7.5t/根； （4）总有效荷载：约12.6t； （5）模板最大绕度：约1cm；

（6）面板强度按三边固定一边简支矩形双向板计算，挠度约0.07mm。 3.3.2 斜面模板强度计算

按直立面荷载的65％进行。 3.4 模板制作

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3.4.1 精度要求

模板面板的平整度及模板的刚度是影响混凝土外观平整度的主要因素，根据标书及国家有关规范要求，龙滩水电站施工用模板尺寸精度要求如下：①板面平整度：±2mm；②拼缝高差：±0.5mm；③对角线误差：±3mm；④边长垂直度（2m托线板检查）：±2mm；

可见如何确保上述加工精度成了模板制作的一个关键因素。 3.4.2 制作工艺

在国内采用焊接式钢面板做模板均存在着面板因焊接而产生的起伏变形，有的变形甚至超过1cm，通过对产生变形因素进行分析，我们制定了相应的制作工艺要求：即模板的制作必须在专用的台模上进行；面板的焊接要求放在最后一道工序。同时严禁使用热轧卷材，焊接时要求四角同时对称焊接，并且要求在板后纵横肋与面板之间预加一定量的荷载。对焊缝的要求也作了相应的规定，如尽可能使用CO2保护焊，焊缝间距150mm~200mm之间，焊缝长度不得超过80mm，焊缝高不得超过4mm等等以确保加工精度。

4 模板的使用

在施工实践过程中，龙滩水电站大坝施工模板以其结构简单、重量较轻、立拆模速度快捷、方便平稳等特点，为大坝的快速上升提供了保证，达到预期的使用效果。 4.1 模板的安装

模板经汽车运输至仓面，用汽车吊或缆机配合安装。安装时，汽车吊通过平衡梁将模板对准上仓块翻升模板（3×3.1m）的导向机构，徐徐落下，模板即可准确就位，然后再将桁架后部连杆铰接，而成为新的悬臂模板，此时，起重机与模板脱钩，安装4人小组通过调节桁架连杆来实现面板内外倾斜度的调整，使之达到施工精度要求。经测算，每安装一块模板，耗时约15 min。当坝体需要进一步上升时，只要将上仓块悬臂模板拆下，安装在本仓块新立模板上即可实现翻升模板的互为悬臂联合受力的效果。

对于斜面模板，因其上口设置了一套较为巧妙的连接定位机构，安装时，只要将待装的斜面翻升模板下口对准定位机构，利用模板自重即可实现模板的基本就位，此时，只要连接桁架连杆，进行相应微调即可满足要求。经测算，每安装一块斜面模板耗时4～5min。 4.2 模板的混合使用

对于因特殊结构要求，需要中途停顿或变截面施工时，只要将斜面模板座落于直立面模板上方，调节斜面模板需要的安装角度，作好连接与板后顶撑即可达到目的。 4.3 模板的保温使用

当遇寒冷天气需要对模板进行保温处理时，只要将板后桁架拆下，盖上一层保温被，适当开孔后安装好桁架，再通过适量的∮6钢筋条与传统的“U”形卡连接，即可改制成一副保温模板，以满足寒冷地区的混凝土施工。 4.4 模板的拆除

斜面悬臂模板的拆除与普通模板相似。对于上游直立面模板实现翻升(即下层拆除)的最大难度在于

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安全、平稳地拆除，同时还得绕过上层悬臂模板，经过对模板结构的特殊处理，拆除时，起重机通过平衡梁将下块悬臂模板拆除。拆除时晃动幅度小于5cm。即基本实现模板与混凝土面脱离时没有晃动，这在以往工程建设中是较为罕见的。 4.5 模板的安装使用

龙滩水电站大坝施工用模板的设计，对使用工况作了较为细致的分析，如：锚杆设置充分考虑碾压混凝土可能因分离造成锚杆无握裹现象，模板平台死角部位采用翻转平台，部分栏杆设置铁链用于相邻模板的连接，爬梯的设置与过人通道等都采取了相应的措施 。

5 应用前景及问题

5.1 应用前景

龙滩水电站悬臂翻升模板的开发与应用，成功地解决了碾压混凝土快速施工中混凝土形体难以控制的问题。该系列模板具有较强的通用性，可适用于不同结构混凝土施工。施工过程中可根据具体需要单块使用或联合使用或混合使用，具有很强的推广应用价值。表现在后续开发潜力方面：

（1）在单块悬臂模板的下端设置一套三脚架，同时将锚杆套筒放大到∮32mm，即可形成一套独立的可调节的3×3.1m全悬臂模板；

（2）在两块模板铰接处增设两根轨道槽，即可实现上块模板整体水平移动，以利于墙体的钢筋或埋件施工；

（3）设置专用铰接配件，即可用于常见的牛腿施工。 5.2 存在的问题

模板在施工使用中也存在需要进一步完善的地方。主要表现在： （1）不能彻底克服焊接或钢面板存在的焊接变形，部分配件加工困难； （2）模板加工精度较设计要求存在着一定差距；

（3）模板的使用对施工队伍提出了很高的素质要求，给应用推广带来了一定的困难； （4）模板空间体积较大，难以适应小水电施工缺少起重机械时的安装需要。

6 结束语

先进的模板设计与合理的配置对整个工程施工的质量仍至速度起着重要的作用。本文较系统地介绍了悬臂翻升模板的设计情况。结合其结构设置和单位耗钢量低的优势，以及现代坝工建筑对形体的美观要求。通过龙滩水电站大坝施工中的应用说明，该模板具有结构合理、操作简单、运行可靠等优点。值得推广。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/blug.html