高拱壩4.5 m升層液壓自動爬升模板的設(shè)計與應(yīng)用

孫金鵬，劉 超，周振興，饒昌福

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

1 工程概況

烏東德大壩為混凝土雙曲拱壩。河床建基面高程718 m，壩頂高程988 m，最大壩高270 m，拱冠梁頂厚9.95 m，底厚45.45 m，厚高比0.172，壩頂上游面弧長325.67 m，弧高比1.23。壩體設(shè)橫縫不設(shè)縱縫，共分15個壩段，橫縫設(shè)接縫灌漿，陡坡壩段岸坡設(shè)接觸灌漿，壩體混凝土方量約273 萬m3。壩身布置5個表孔、6個中孔，表中孔沿泄洪軸線以泄洪中心線對稱布置，中孔布置在壩身中部，表孔為跨橫縫布置。

大壩橫縫模板采用液壓爬升式鍵槽模板。橫縫鍵槽模板：3#～11#橫縫采用鍵槽液壓自爬模板，4.5 m升層設(shè)計，也可滿足3 m升層使用，模板高4.6 m。橫縫面模板總用量為3 m×4.6 m鍵槽自爬模板157套。

2 模板規(guī)劃與配置

2.1 基本技術(shù)要求

本大壩為雙曲拱壩，壩體沿垂直和水平方向的曲率都在不斷地變化，這就要求模板自身能夠在垂直和水平方向一定范圍內(nèi)進(jìn)行移動調(diào)整，才能既滿足大壩體形不斷變化的要求，又能達(dá)到模板高效周轉(zhuǎn)的使用要求。

招標(biāo)文件要求大壩上下游及橫縫模板規(guī)劃采用液壓爬升模板和大型懸臂模板2種類型，其中溢流壩段5#～10#壩段高程856以下、4#、11#壩段全壩段上下游面及橫縫面均采用液壓爬升模板；5#～10#壩段高程856以上上下游面采用大型懸臂模板，橫縫面仍采用液壓爬升模板；1#～3#、12#～15#岸坡壩段主要使用液壓爬升模板和大型懸臂模板，其中液壓爬升模板由5#～10#壩段周轉(zhuǎn)而來，不足部分采用大型懸臂模板補充。5#～10#壩段高程856以下、4#、11#壩段主要采用4.5 m升層施工，5#～10#壩段高程856以上以3 m升層施工為主；岸坡壩段中采用液壓爬升模板的壩段也須采用4.5 m升層施工，其他部位和壩段以3 m升層施工為主。

2.2 拱壩體型分析

根據(jù)招標(biāo)文件提供的大壩體形圖，并依照其澆筑分層的要求，通過計算機作圖分析得知，大壩上游面的最大仰角約為12°，位于5#壩段743 m高程以下，最大俯角約為30°，位于8#壩段965 m高程以上；大壩下游面的最大仰角約為6°，位于7#壩段928～952 m高程，最大俯角約為15°，位于3#壩段826～856 m高程。

垂直方向上按3 m澆筑層高配置面板，以折代曲，通過作圖分析得知，最大偏差發(fā)生在大壩上游面高程961～964 m的10#、11#壩段之間，偏差值約為-5.4 mm。模板有效使用高度變化范圍為3.0～3.47 m，故將標(biāo)準(zhǔn)模板高度定為3.6 m，可滿足不同曲率下模板高度施工要求。

垂直方向上按4.5 m澆筑層高配置面板，以折代曲，通過作圖分析得知，最大偏差發(fā)生在大壩上游面高程961～965.5 m的12#、13#壩段之間，偏差值約為-12.8 mm。模板有效使用高度變化范圍為4.5～4.97 m，故將標(biāo)準(zhǔn)模板高度定為5.1 m，可滿足不同曲率下模板高度施工要求。

水平方向上模板按最大寬度3.0 m來考慮，以折代曲，通過作圖分析得知，最大偏差發(fā)生在大壩下游面高程750 m左右拱壩中心線偏左的位置，偏差值約為-28 mm。

2.3 模板配置

由于模板在上下游面的有效使用長度是不斷變化的，則錨筋預(yù)埋孔的位置也在不斷變化，為了同時滿足3 m和4.5 m的混凝土澆筑升層，并滿足模板斜長不斷變化的要求，須在模板上開設(shè)2排錨筋預(yù)埋孔，并通過調(diào)整面板與支架間豎直方向的相對位置，來保證錨筋在混凝土中的預(yù)埋深度。澆筑1.5 m高升層時，連續(xù)澆筑2或3層混凝土后，再提升模板。不用的預(yù)埋錨筋孔，用專用洞塞將其封堵，以避免澆筑混凝土?xí)r漏漿。

其中4.5 m升層澆筑壩段區(qū)最大仰角約為12°、最大俯角約為25°，3 m升層澆筑壩段區(qū)最大仰角約為6°、最大俯角約為30°?？紤]澆筑過程中所需模板長度變化的需要，3m升層模板高度定為3.6 m、由2塊1.8 m高面板板通過螺栓組拼而成，4.5 m升層模板高度定為5.1 m、由2塊1.8 m和1塊1.5 m高面板通過螺栓組拼而成。

橫縫鍵槽模板：3#～11#橫縫采用鍵槽液壓自爬模板，4.5 m升層設(shè)計，也可滿足3 m升層使用，模板高4.6 m。

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，上下游面4.5 m升層自爬模板總用量最大在高程856 m左右，故上下游面一共配置3 m×5.1 m自爬模板148套，2.1 m×5.1 m自爬模板32套；上下游面3 m升層自爬模板總用量最大在高程856～875 m，故上下游面一共配置3 m×3.6 m懸臂模板95套，2.1 m×3.6 m懸臂模板17套；橫縫面模板總用量最大為3 m×4.6 m鍵槽自爬模板157套，2 m×4.6 m鍵槽自爬模板21套。模板需用量詳，如表1所示。

表1 模板需用量一覽表

3 液壓自動爬升模板設(shè)計

3.1 液壓自動爬升模板簡介

液壓自爬模板是一種能自動爬升的模板體系，其動力來源是本身自帶的液壓頂升系統(tǒng)，液壓頂升系統(tǒng)包括液壓油缸和上下?lián)Q向盒，換向盒可控制提升導(dǎo)軌或提升架體，通過液壓系統(tǒng)可使模板架體與導(dǎo)軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩(wěn)步向上爬升，液壓自爬模板在施工過程中無需其他起重設(shè)備，操作方便、爬升速度快、安全系數(shù)高。

液壓自爬模主要分為以下4部分：①模板系統(tǒng)：模板系統(tǒng)由面板、豎圍令、背部支撐、軸桿、模板后退裝置組成。②錨固系統(tǒng)：錨固系統(tǒng)由附墻座、懸掛頭、B7螺栓、定位錐、蛇形錨筋組成。③支架系統(tǒng)：支架系統(tǒng)由承重三角架、三角架支撐組成。④液壓爬升系統(tǒng)：液壓爬升系統(tǒng)由液壓油缸、液壓泵站、控制柜、上下?lián)Q向盒、爬軌組成。

整套模板結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，使用此模板不需要專業(yè)技術(shù)工人，操作人員經(jīng)過短期培訓(xùn)就可熟練操作該模板；不需使用特殊工具，只需一把錘子和一把扳手便可完成模板的安裝與拆除。該模板系統(tǒng)設(shè)計巧妙，利用楔塊立拆模板，與傳統(tǒng)懸臂模板利用螺栓千斤頂立拆模板相比，大大減少了立拆模時間，極大地減輕了操作人員的勞動強度。

整套模板使用非常安全。模板設(shè)有上中下共4層工作平臺，主工作平臺寬75～185 cm。上工作平臺加寬至1.2 m，承載能力達(dá)到1 t左右，并且設(shè)有1.9 m左右高防護(hù)欄桿和防風(fēng)板。平臺開設(shè)有工作窗，配合自制的爬梯方便施工人員進(jìn)行上下進(jìn)行相關(guān)操作。為減少風(fēng)荷載對施工的影響，設(shè)置了防風(fēng)板，模板背后工作面及收倉面以上約1.8 m范圍基本封閉，在倉面形成防風(fēng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，能確保大風(fēng)條件下作業(yè)人員的安全。

3.2 液壓自動爬升模板特點

1)液壓自動爬升模板機械化自動化較高，不占用其他起重設(shè)備。

2)液壓自動爬升模板可整體多套爬升，也可單榀爬升，爬升穩(wěn)定性好。

3)爬升速度快，可以提高工程施工速度。

4)液壓爬升過程平穩(wěn)、同步、安全，能夠滿足大風(fēng)天氣下模板的安全。

5)提供全方位的操作平臺，能確保大風(fēng)條件下作業(yè)人員的安全。

6)結(jié)構(gòu)施工誤差小，糾偏簡單，施工誤差可逐層消除。

7)操作方便，安全性高，可節(jié)省大量工時和材料。

4 實施效果

以上設(shè)計的4.5 m升層液壓自動爬升模板在烏東德水電站大壩施工過程中應(yīng)用非常成功，各種施工難題均得到了有效解決，并且在施工過程中還發(fā)現(xiàn)了4.5 m升層液壓自動爬升模板的很多優(yōu)點。

1)快。澆筑升層高，立模、拆模速度快，組拼簡單，操作便捷。

2)自動化。液壓自動爬升模板無需外部起重設(shè)備，可以單套和多套模板一起爬升，爬升效率高，設(shè)備占用率低。

3)抗風(fēng)能力強。模板承載能力強并采用防風(fēng)網(wǎng)平臺，確保大風(fēng)天氣下模板及操作人員的安全?，F(xiàn)場使用情況，如圖1所示。

圖1 4.5 m升層液壓自動爬升模板使用現(xiàn)場

5 結(jié)語

液壓自動爬升模板的大范圍應(yīng)用于水利水電工程大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工尚屬首次；此次模板不僅集合了4.5 m升層澆筑特點，更集合了液壓自動爬升的功能，大大減少了施工現(xiàn)場設(shè)備的占用率，為施工組織讓出了綠色通道，為項目工期提供了技術(shù)保障，以后將大范圍推廣應(yīng)用于水利水電工程項目中。