朱 明 陳國威

( 1.江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司， 江蘇 淮安 223005;2.江蘇省淮安市清浦區(qū)水利局， 江蘇 淮安 223001)

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裝配式鋼模板在泵站肘形進水流道中的應(yīng)用

朱 明1陳國威2

( 1.江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司， 江蘇 淮安 223005;2.江蘇省淮安市清浦區(qū)水利局， 江蘇 淮安 223001)

本文介紹了江蘇省淮安市清浦區(qū)楊廟泵站工程進水流道施工中，肘形部位鋼模板制作安裝的技術(shù)要點，并對鋼模板進行強度驗算。著重分析了施工中如何對要點與重點進行有效控制，從而保證進水流道混凝土的質(zhì)量。結(jié)果表明，采用裝配式鋼模板的肘形進水流道混凝土表面平整度、線型等施工質(zhì)量均滿足要求，為類似工程提供了有益的借鑒和參考。

泵站； 肘形進水流道； 裝配式鋼模板； 施工技術(shù)

1 施工重點和難點分析

1.1 工程簡介

楊廟南站新建泵站采用堤后式布置，設(shè)計流量為50m3/s，屬大(2)型泵站，站內(nèi)布置5臺機械全調(diào)節(jié)立式軸流泵，選配電壓等級為10kV的YL1000-24/2150型高壓異步電機拖動，單機容量為1000kW，總裝機容量為5000kW。

1.2 施工重點

泵站進水流道為大體積、變截面異型混凝土結(jié)構(gòu)，對該部位混凝土施工質(zhì)量的控制是該工程的重點與難點。針對流道混凝土施工，除保證混凝土澆筑質(zhì)量達到相應(yīng)強度、結(jié)構(gòu)尺寸允許偏差滿足設(shè)計與規(guī)范要求外，混凝土結(jié)構(gòu)表面應(yīng)光滑平整，嚴禁出現(xiàn)蜂窩麻面，并盡量減少裂縫，因此在施工中應(yīng)對模板制作、支護、拆除等進行重點控制。

1.3 技術(shù)特點

進水流道混凝土采用鋼模板，主要有以下特點。

1.3.1 制作周期短

與傳統(tǒng)的磚模、木模相比，同規(guī)格模板每套制作時間可節(jié)約7～10d，有效加快工程進度。同時，現(xiàn)場拼裝與拆除較快，磚模與木模拆模均為破壞性拆除，內(nèi)部支撐所用材料多，拆除時間較長，鋼模板為分塊拆除，工序簡易。

1.3.2 節(jié)約工程成本

流道鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，拆卸后能保持原制作效果，在同規(guī)格流道中可重復(fù)利用，殘值高，而木模和磚模制作均為一次性使用，拆除后無利用價值，投資浪費較大。

1.3.3 質(zhì)量標準高

鋼模板強度高，組合剛度大，拼縫嚴密，不易變形，模板整體性好，抗震性強。

1.4 模板施工難點

a.肘形部位模板表面平整度要求高，鋼板間的焊縫需由專業(yè)焊工進行處理。

b.加工成型后的鋼模板自重小，澆筑過程中在多種荷載作用下易產(chǎn)生位移，澆筑前需對模板內(nèi)外進行穩(wěn)定加固處理。

c.鋼板保溫性差，為防止流道混凝土因內(nèi)外溫差大而產(chǎn)生裂縫，澆筑后需采取有效的保溫措施。

2 裝配式鋼模板制作

以往泵站施工中，進、出水流道施工多以磚砌模、木制模為主，近年來隨著材料加工技術(shù)的提高，異型結(jié)構(gòu)鋼制模板使用率逐漸提高。經(jīng)過充分論證分析與經(jīng)濟效果評價，項目部決定在進水流道肘形部位施工中采用裝配式鋼模板。

2.1 鋼模板制作及安裝流程

選材→坡口加工→氣割→號料→放樣→樣架焊接組裝成型→按單線圖驗收樣架→表面鋼模板拼裝→鋼板焊接成型→鋼模板整體檢查驗收→模板表面處理→現(xiàn)場拼裝→運輸至現(xiàn)場→按模板拆除順序切割分塊→整體成型

2.2 裝配式鋼模板制作

肘形鋼模板的制作首先要保證線型滿足設(shè)計要求；其次是在澆筑過程中穩(wěn)定性要滿足要求，使其在各種荷載情況下不發(fā)生位移與變形；最后滿足運輸與易拆卸的要求。

2.2.1 樣架

加工場地宜選在較寬敞的廠房，以便于材料的加工運輸。加工所用材料規(guī)格與質(zhì)量均需符合國家現(xiàn)行標準。

進水流道肘形部位模板采用鋼骨架拼裝成型，樣架片采用-65×5鋼板，經(jīng)過放樣后切割焊接而成，按設(shè)計圖紙?zhí)峁┑臄嗝嬷谱?，?6個斷面。每塊樣架片之間用-65×5短鋼板焊接連接。具體見圖1和圖2。

圖1 樣架安裝示意圖

圖2 樣架片大樣

2.2.2 坐標系建立

為使各樣架片位置符合設(shè)計要求，在加工現(xiàn)場用10號槽鋼建立坐標系，依據(jù)施工圖中肘形進水流道彎曲段斷面數(shù)據(jù)表，在鋼制坐標系上標出每個斷面的X、Y坐標，依照泵井中心線及流道中心線各樣架高程控制樣架的相對位置，并將樣架片固定于10號槽鋼上，肘型尾部樣架片用不同高度的鋼板撐腳定位以保證樣架的穩(wěn)固。

2.2.3 表面鋼板制作

樣架固定好后，檢查樣架片焊接質(zhì)量，樣架數(shù)量、尺寸及相對位置，驗收合格后進行表面鋼模板安裝。表面鋼板厚度為5mm。由于進水流道為異型結(jié)構(gòu)，為保證模板表面平順、線型符合設(shè)計要求，需將鋼板切割成多塊，利用卷板機加工成一定弧度覆蓋在樣架片上，再利用人工進行細部整形，使鋼板與樣架片側(cè)面全部接觸，并電焊固定。外表各鋼板之間用電弧焊滿焊連接，焊縫用磨光機磨平。

為便于鋼模的拆除，將加工好的整套模板以井字形切割成6塊，每塊拼縫之間用對銷螺絲固定，間距10cm。

2.2.4 表面處理

首先檢查切割后每塊鋼模之間的連接情況，松動的地方用螺絲擰緊。在確保緊固后，表面進行噴砂除銹，除銹完成后，在模板表面抹2～3遍原子灰，填抹飽滿、粘結(jié)牢固，之后噴油漆，油漆噴涂范圍主要為新澆混凝土接觸面，底部與底板接觸部位需清理干凈。

2.2.5 模板安裝

鋼模板表面處理完畢后，在內(nèi)部布置兩道簡易支撐(防止在吊裝過程中變形)，整體吊裝就位。在安裝過程中測量工程師采用全站儀與水準儀配合控制模板安裝的三維位置，以確保澆筑成型后流道與設(shè)計模型相吻合。同時，在重要或特殊位置設(shè)置控制點，采用千斤頂進行微調(diào)，精確就位后進行模板加固。

2.2.6 模板加固支撐

為防止?jié)仓^程中變形，流道鋼模板內(nèi)部主要采用鋼管支撐，鋼管采用φ48×3.5規(guī)格。進口處采用5號槽鋼焊接固定。支撐方式見圖3。

圖3 模板A-A斷面加固形式注 槽鋼與鋼模接觸用點焊間距200～400mm、鋼管與槽鋼，鋼管與鋼管接觸用點焊圍鋼管圓一周滿焊

鋼模板尾部用10號槽鋼焊接，斜撐于底板混凝土，并與預(yù)埋在底板上的鋼筋焊接，以防止?jié)仓捌谝蚧炷粮×?dǎo)致鋼模板發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)、在澆筑后期因混凝土傾倒振搗而導(dǎo)致鋼模板發(fā)生順時針傾覆。

2.2.7 模板拆除

在完成混凝土養(yǎng)護后，可進行鋼模板拆除。拆除時首先拆除流道內(nèi)支撐鋼管與固定槽鋼，其次拆除每塊鋼模板間對銷螺絲，在內(nèi)部清理干凈后拆除鋼模板。由于混凝土澆筑后鋼模板受到混凝土多方向壓力，拆除時以手拉葫蘆為主，輔以人工撬棒作業(yè)。拆除時要注意對原混凝土的保護，避免混凝土表面受損。

模板拆除后及時對表面殘留的油漆進行清理，分套分塊編號，入庫保管。

3 混凝土養(yǎng)護

流道混凝土澆筑完成并初凝后，表面用土工布覆蓋，土工布上用聚乙烯泡沫板覆蓋，灑水保濕養(yǎng)護，以防混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。進水流道部分適當增加養(yǎng)護時間，延長拆模時間，混凝土養(yǎng)護時間不少于21d。

相比傳統(tǒng)的磚模、木模，鋼模的散熱更快，為避免內(nèi)外溫差較大而導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生，混凝土澆筑后，在流道進口處用塑料布封閉，以減少混凝土溫度流失過快。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 模板

a.肘形流道模板制作是保證流道符合設(shè)計要求的線型、滿足設(shè)計流態(tài)、減少水流阻力的重要環(huán)節(jié)，采用定型鋼模板時，應(yīng)經(jīng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保其滿足流道外部尺寸要求，表面鋼板、內(nèi)部支撐具有承受相應(yīng)施工階段荷載的能力，工廠化制作、運輸、現(xiàn)場安裝應(yīng)有相應(yīng)方案。

b.模板制作是整體質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對模板外觀及結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生直接影響。主要注意事項有如下幾點。

? 異型模板制作過程中嚴格按照圖紙尺寸施工減少制作誤差；

? 異型模板制作過程中接縫應(yīng)盡可能減少，接縫寬度應(yīng)盡可能減小，可有效減小混凝土澆筑時產(chǎn)生模板自身變形；

? 模板制作完成后應(yīng)通過測量校驗，對不符合要求的部位可以待面板拆除后對排架進行局部修整，重新拼裝，使其外形符合設(shè)計要求。

4.2 混凝土澆筑

a.流道為異型結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，尺寸厚薄不一，極易產(chǎn)生混凝土裂縫，處理措施如下。

? 混凝土摻入纖維材料、增加抗裂劑等混凝土外加劑，增強混凝土自身抗裂能力；

? 延長流道混凝土拆模時間，以防止拆模后的混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫。在流道內(nèi)充水長時間保濕，流道進出、口混凝土澆筑完成后采用封閉等措施，均可有效減少裂縫發(fā)生。

b.夏季施工時，采取地下水拌和、骨料場搭設(shè)遮陽棚等措施，可降低混凝土入倉溫度。

c.溫控防裂技術(shù)措施。

? 進行熱工計算，確保最大溫升和內(nèi)外溫差控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)；

? 流道之間三角部位采取在底板層混凝土澆筑后、流道層混凝土施工前砌筑芯墻等措施，減少大體積混凝土量，降低混凝土發(fā)熱量；

? 在大體積混凝土部位安裝冷卻水管降低混凝土溫升。

d.在肘形結(jié)構(gòu)前后部增設(shè)鋼筋暗梁，有效降低結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的概率。

5 裝配式鋼模板強度計算

5.1 模板構(gòu)造

混凝土澆筑時，選取斷面A-A及B-B(見圖4)為計算斷面，計算不同支撐情況下的模板整體強度。

圖4 模板三維視圖

模板具體設(shè)計構(gòu)造見圖5。

圖5 模板尺寸(單位：mm)

5.2 模板內(nèi)力計算

通過計算施工中各種荷載，并以擬采取的加固方式作為計算對象。

5.2.1 A-A斷面計算結(jié)果

對擬采取的模板加固形式進行內(nèi)力計算， 計算結(jié)果見圖6和表1。

圖6 支撐型式計算簡圖

部位彎矩/kN·m軸力/kN剪力/kN點105491195點205491195點300184點400184

5.2.2 B-B斷面計算結(jié)果

根據(jù)A-A斷面的計算結(jié)構(gòu)分析，當采用該支撐型式時，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力值較小，因此B-B斷面僅計算內(nèi)力值，見圖7和表2。

圖7 B-B斷面計算簡圖

部位彎矩/kN·m軸力/kN剪力/kN點109601237點209601237點3001608點4001608

5.2.3 結(jié)果分析

a.頂面模板強度校核。

頂面模板計算截面如圖8所示，計算結(jié)果見表3。

圖8 頂面模板計算截面

B-B斷面經(jīng)計算取最大軸力F=9.6×0.14=1.344kN，最大彎矩M=2.92×0.14=0.408kN·m。

經(jīng)計算得：

截面面積A=1194mm2=1.194×10-6m2

T型截面的截面形心yc=12.64mm=1.264×10-2m

T型截面的截面慣性矩Ic=3.68×10-7m4

T型截面的截面抵抗系數(shù)Wc=Ic/yc=2.92×10-5m3

表3 頂面模板計算結(jié)果

由此可得，頂部模板強度滿足要求。

b.側(cè)面模板強度校核。

側(cè)面模板計算截面如圖9所示，計算結(jié)果見表4。

圖9 側(cè)面模板計算截面

B-B斷面經(jīng)計算取最大軸力F=15.26×0.18=2.75kN，最大彎矩M=16.97×0.18=3.06kN·m。

經(jīng)計算得：

截面面積A=1434mm2=1.434×10-6m2

T型截面的截面形心yc=11.023mm=1.0123×10-2m

T型截面的截面慣性矩Ic=3.875×10-7m4

T型截面的截面抵抗系數(shù)Wc=Ic/yc=3.52×10-5m3

表4 側(cè)面模板計算結(jié)果

由此可得，側(cè)面模板強度滿足要求。

6 結(jié) 論

楊廟泵站進水流道肘形部位采用鋼模板裝配技術(shù)及多項大體積混凝土澆筑控制技術(shù)，通過多項技術(shù)組合應(yīng)用，保證了流道混凝土密實度、表面平整度、流道線型均滿足設(shè)計要求，滿足了施工質(zhì)量要求與經(jīng)濟效益，為類似泵站流道施工提供了新的施工技術(shù)與工藝。

[1] 周武兵，董聰飛，董洪明.淺談裝配式模板施工方法在大面積混凝土預(yù)制塊工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2015(1).

[2] 高文平.水工建筑物混凝土裂縫控制措施[J].水利建設(shè)與管理，2011(2).

[3] 郭艷芹，袁航.淺議水利工程施工質(zhì)量的控制[J].水利建設(shè)與管理，2009(3).

Application of prefabricated steel template in pump station elbow-shaped inlet conduit

ZHU Ming1, CHEN Guowei2

(1. Jiangsu Huaiyin Water Conservancy Construction Co., Ltd., Huai’an 223005, China;2.JiangsuHuai’anQingpuDistrictWaterResourcesBureau,Huai’an223001,China)

In the paper, technical keys of producing and installing elbow-shaped part steel templates in the inlet conduit construction of Jiangsu Huai’an Qingpu District Yangmiao Pump Station are introduced. The strength of steel templates is checked. The way of how to effectively control keys and important parts in construction are mainly analyzed, thereby ensuring the concrete quality of inlet conduit. The results show that elbow-shaped inlet conduit with fabricated steel template has concrete surface flatness, linearity and other construction quality in line with requirements, and providing beneficial reference for similar projects.

pumping station; elbow-shaped inlet conduit; prefabricated steel template; construction technology

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.001

TV675

B

1005-4774(2016)12- 0001- 05