文章介紹為改善楊房溝拱壩牛腿倒懸部位模板安拆步驟繁瑣、風險較大等問題，創(chuàng)新了一種混凝土預制模板施工技術。該預制模板結構包括鋼筋混凝土面板、內支撐桁架、預埋錨固件及連接件，鋼筋混凝土面板采用C40混凝土進行預制，內支撐桁架制作好后與面板拼裝焊接，預埋件按照控制精度埋設在先澆混凝土中，再與內支撐桁架進行連接。經(jīng)楊房溝水電站工程實踐可知，該結構施工難度較低，施工安全性得到大大的提高，同時降低了施工投入，可為其他項目倒懸部位模板工程施工提供參考。

楊房溝水電站; 大壩 ; 牛腿; 預制模板; 施工技術

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[定稿日期]2021-09-03

[作者簡介]范維（1981～），男，本科，工程師，從事水利水電與市政工程施工技術與管理工作。

1 工程概況

隨著我國水資源的快速開發(fā)利用，為國家發(fā)展提供清潔能源的水電站開始向西部復雜山區(qū)轉移建設，越來越多的攔水大壩選擇混凝土拱壩這一壩型?；炷凉皦蔚囊缌骷靶购橥ǖ蓝荚O置在壩體之上。為實現(xiàn)水流挑流，避免水流對壩體造成侵蝕，需在溢流及泄洪通道兩側設置牛腿。牛腿結構體型復雜、多變，對模板設計要求高，施工難度大[1]。因此，選擇合適的牛腿模板對水電站的施工質量、效率有著重要的意義。

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內的雅礱江中游河段上，工程規(guī)模為大（1）型，其壩型為混凝土雙曲拱壩，壩高155 m，壩體共設置三個中孔，四個表孔，中孔及表孔皆設置有牛腿，因牛腿結構復雜、工期緊張、施工強度高，若采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土方式形成壩體牛腿，受備倉時間、資金投入、模板安拆難度、質量安全風險等因素制約，很難滿足拱壩建設施工要求，故需要一種高效、安全、經(jīng)濟、簡單的牛腿倒懸部位施工技術為楊房溝水電站拱壩牛腿施工提供幫助。

通過查詢國內外相關工藝的施工經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)在白鶴灘水電站、善泥坡水電站以及溪洛渡水電站都有著成功應用預制牛腿模板的經(jīng)驗。

白鶴灘水電站攔河大壩壩身具有6個導流底孔、7個泄洪深孔和6個泄洪表孔等泄洪設施。面對其結構復雜、交通條件差，工期緊、施工強度高等不利條件，采用預制混凝土模板技術施工后，節(jié)約了大量勞動力和設備投入，共節(jié)約工期約946 d[3]，鋼結構制安部分增加，質量安全風險顯著降低，施工進度和效率明顯提升。

善泥坡水電站大壩壩型為碾壓混凝土雙曲拱壩，有3個泄洪表孔。上、下游均為懸挑結構。為解決立模困難、施工進度、危險度高等問題，表孔上、下游 6 個牛腿均采 用了預制混凝土模板方案[4]。經(jīng)工程實踐結果分析可知，該施工工序簡單，其模板能夠快速進行拼裝、連接及加固，施工速度遠快于現(xiàn)澆牛腿施工，并能大大減小模板安拆安全風險。

而在溪洛渡水電站拱壩建設施工過程中，通過合理設計并使用預制模板，簡化了壩后棧橋、導流底孔、泄洪深孔、表孔及壩體井孔等結構復雜部位的施工工序，降低了其施工難度[5] ，大大提高了施工效率，同時保證了施工質量和安全，從而為溪洛渡拱壩均衡快速施工提供了可靠的技術保障。

通過白鶴灘水電站、善泥坡水電站以及溪洛渡水電站成功應用預制模板進行施工的案例，配合楊房溝水電站工程建設實際，創(chuàng)新了預制模板的施工技術，以便按期完成合同施工要求。

2 施工特點及難點

（1）牛腿底部與雙曲拱壩上、下游曲面相交，模板施工工藝復雜、施工難度高，需采用木模、 散裝鋼模以及自動爬升模板等多種模板組合拼裝，安裝及拆除的步驟繁多，施工難度較大[2]。

（2）牛腿倒懸坡比最大1∶1，采用散裝模板的區(qū)域模板安拆非常困難，安全隱患大，需搭設專門的安拆平臺及其他安全保障措施。

（3）傳統(tǒng)組合模板安裝時間較長，壓縮了其他部位的施工時長。

（4）倒懸結構的模板所受荷載較大，導致模板支撐加固難度增大，從而耗費材料增多;同時平倉振搗設備受內拉內撐鋼筋體系支撐柱的影響，不能直接平鋪推混凝土料到模板邊緣，雖減小了模板受力，但大大降低了施工效率。

3 結構設計

3.1 設計原理

根據(jù)拱壩的壩型及合同施工要求，以及現(xiàn)場的施工特點及難點情況，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆牛腿施工的方法難以滿足楊房溝水電站施工建設要求，故參考白鶴灘等水電站成功應用預制模板進行施工的案例，配合楊房溝水電站工程建設實際，以“安全、經(jīng)濟、高效、簡便”的原則進行設計，創(chuàng)新了預制模板的施工技術，其設計原理如下：

（1）較傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土的施工方法相比，需縮短工期，提高安全性。預制模板采用25 t汽車吊整體進行吊裝，且避免了拆除步驟，大大節(jié)約了工期，降低了安全風險。

（2）模板需保證混凝土施工質量，并簡化施工工序。模板采用流水式施工的方式進行在后方施工，具有易于制作、易于養(yǎng)護、成品質量好等優(yōu)點。

（3）應以經(jīng)濟、高效的原則進行設計。模板采用鋼筋混凝土預制，降低了組合鋼模板的投入，且省略了模板拆除工序，大大降低了施工資源投入。

（4）混凝土養(yǎng)護需實施到位。預制模板外側采用保溫苯板附著，避免混凝土表面開裂。

3.2 結構設計參數(shù)

3.2.1 預制模板尺寸及設計參數(shù)

大壩中孔、表孔牛腿倒懸部位模板采用混凝土預制模板，混凝土預制模板最大塊尺寸為：長×寬=4.243 m×1.8 m，混凝土澆筑最大高度為3 m，牛腿模板坡度為1∶1，牛腿模板采用預制混凝土模板。單塊尺寸為：長×寬=4.243 m×1.8 m，模板及鋼桁架自重4.71 t，混凝土的坍落度為30～90 mm。其余因大壩中孔、表孔牛腿倒懸部位體型限制，需要較小寬度及斜長的混凝土預制模板，則參照最大塊1.8 m×4.243 m（寬×斜長）混凝土預制模板進行施工。

3.2.2 預制模板焊縫設計參數(shù)

在對接和T形連接中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊接或對接角接組合焊縫以及承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或對接角接組合焊縫強度按小于176 N/mm2考慮。

3.2.3 預埋件錨固設計參數(shù)

本砂漿錨桿預埋兩根長度為1.61 m的C36 mm錨桿。

3.2.4 混凝土預制模板設計配筋參數(shù)

混凝土預制模板的尺寸為：長×寬=4.243 m×1.8 m。板厚18 cm，布置雙層鋼筋（HRB335和HRB300），橫向鋼筋采用A8鋼筋@20cm，縱向均采用B12鋼筋@20cm。鋼筋保護層厚度為25 mm，as=85 mm，泊松比=0.20。

3.2.5 結構驗算

DL/T 5110-2013《通過水利水電工程模板施工規(guī)范》、GB 50017-2017《鋼結構設計標準》、GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規(guī)范》、《理正結構設計工具箱》、《結構力學求解器》等工具對牛腿部位預制模板設計結構所承受的荷載、結構材料的抗剪、撓度以及強度、各節(jié)點的焊縫、預埋件的錨固能力以及混凝土預制模板的配筋率進行計算，所得結果均符合相關規(guī)范要求。

3.2.6 模板結構

模板結構見圖1～圖5。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

大壩中孔、表孔牛腿1∶1倒懸部位混凝土預制模板由3部分組成：鋼筋混凝土面板、內支撐桁架、預埋錨固件及連接件。

4.1.1 預制模板及其配件施工

（1）鋼筋混凝土預制面板施工：預制面板選型—鋼筋及埋件施工—模板施工混凝土施工。

（2）內支撐桁架施工：材料選擇—材料切割—成品焊接。

（3）預埋件及連接件施工：錨固件加工—錨固件預埋。

4.1.2 預制模板安裝施工

預吊裝試驗—預制模板吊裝就位—預制模板節(jié)點板與支座板、預埋鋼板焊接—重復前幾道工序直至所有預制模板全部吊裝就位—完工驗收。

4.2 預制模板及其配件施工

4.2.1 鋼筋混凝土預制面板施工

4.2.1.1 鋼筋及面板埋件施工

鋼筋混凝土面板最大尺寸為：4.243 m×1.8 m（斜長×寬）（根據(jù)中孔、表孔結構局部預制模板小于上述尺寸，預制時在不改變其材料的情況下參照執(zhí)行，下同）。受力鋼筋為B12 mm鋼筋，分布鋼筋為8 mm鋼筋，間距均按照20 cm安裝。制作時熱軋普通工字鋼（I25b）和角鋼（∠56×5）埋設在混凝土預制面板中。

4.2.1.2 模板施工

預制鋼筋混凝土面板側模框架邊框采用[16槽鋼。底模均采用鋼板鋪面作為底模，M1、M3面倒角20 mm部位模板采用厚2 mm的鋼板焊接形成。拆模需在混凝土強度達到不因拆模而導致面板損傷時才可進行。

4.2.1.3 混凝土施工

鋼筋混凝土面板混凝土采用C40二級配澆筑，振搗用50軟軸振搗器進行充分振搗，直至密實，對于預制模板外露面四周均應進行2 cm倒角處理，預制模板在澆筑前，接縫處應進行砂漿勾縫，避免漏漿。

4.2.2 內支撐桁架施工

每塊預制模板采用兩榀內支撐桁架，內支撐桁架間距0.9 m（預制模板寬度小于1.8 m的內支撐間距按照比例相應減小，下同），桁架距預制板側邊0.45 m。桁架桿件為角鋼（∠75×10）雙肢構件，采用桁架節(jié)點板連接桁架桿件，桁架桿件中間加填板。內支撐桁架焊接時，焊條型號為CHE507，焊縫均為角焊縫，焊縫高度不小于6 mm。單榀桁架制作過程中做好施工期桁架定型，桁架制作好后與面板上工字鋼拼裝焊接。兩榀內支撐桁架的橫向聯(lián)系均采用角鋼（∠75×10）連接成整體。

4.2.3 預埋件及連接件施工

首層需在先澆筑壩體混凝土中預埋錨固件（錨筋和鋼板），支座板（測量定位調整到位后方可進行現(xiàn)場焊接，焊接前預埋板須去污、除銹）與預埋板、支座板與桁架節(jié)點板采用CHE507焊條進行焊接。

4.3 預制模板吊裝施工

4.3.1 預吊裝試驗

采用25 t汽車吊將混凝土預制模板吊離地面30 cm后，停機檢查起重機的穩(wěn)定性、制動器的可靠性、重物的平穩(wěn)性及綁扎的牢固性，其目的是校核預制模板吊裝設備的安全性能、確定最佳運輸路線及保證預制件精確就位。

4.3.2 預制模板吊裝

預制模板安裝時需上一倉混凝土強度不低于設計強度的17 %，方可進行牛腿倒懸部位預制模板安裝，安裝前先對工作面平整度等進行復測，確保安裝工作能夠順利進行。預制模板整體吊裝就位后，調整模板誤差，焊接支座板，首層支座板在模板測量定位后現(xiàn)場焊接，焊接前預埋板需去污、除銹。待焊縫到達受力要求后將桁架節(jié)點板與支座板焊接，桁架節(jié)點板與現(xiàn)場支座板焊接時同樣需作去污、除銹處理。支座板與預埋板、支座板與桁架節(jié)點板連接為現(xiàn)場焊接，焊縫高度不小于10 mm，滿焊，由于該節(jié)點受力較大，需嚴格控制現(xiàn)場焊接質量。每塊預制模板在安裝完成時對其加固，以防發(fā)生傾斜或局部位移。因牛腿倒懸結構粘貼苯板脫落后恢復困難，故需在模板外露面噴聚氨酯保溫材料后再進行吊裝，從而姐姐混凝土澆筑后的保溫問題。

5 結束語

通過牛腿預制模板在楊房溝水電站中的建設施工中的成功應用，發(fā)現(xiàn)該牛腿預制模板施工技術施工工藝簡單，模板能夠快速拼裝連接，且后期無模板拆除步驟，與現(xiàn)澆牛腿施工相比，單倉能節(jié)約2天左右的施工工期。該預制模板能減少組合鋼模的使用，大大降低了材料使用成本，預制模板安裝時，臨空面無需搭設排架，降低了人工投入與安全風險。

本施工技術的應用，滿足了楊房溝水電站大壩項目建設的進度要求，且混凝土施工成本和質量控制符合建設工程承包合同約定，獲得了較好的投資效益，可為其他項目的模板工程施工提供有效參考。

參考文獻

[1] 何國鋒，張發(fā)斌，彭正良. 一種多維曲面酸洗板在牛腿混凝土施工中的運用[J]. 低碳世界，2020，10（12）：99-100.

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[3] 高俊鋒. 淺談預制混凝土模板技術在白鶴灘大壩施工中的應用[J]. 四川水利，2020（3）：349.

[4] 鄧紹祥，劉永恒. 表孔牛腿預制混凝土模板在善泥坡電站的設計與應用[J]. 城市建設理論研究：電子版，2015，5（28）：5567-5568.

[5] 周勇，熊淑蘭. 溪洛渡拱壩預制模板快速施工技術[J]. 廣東水利水電，2013（11）：44-47.

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