吊模技术在大顶子山28孔泄洪闸长悬臂倒悬体施工中的应用

吊模技术在大顶子山28孔泄洪闸长悬臂倒悬体施工中的应用

邢志国

邢志国中国水利水电第一工程局有限公司

【摘要】吊模新技术采用斜拉桥方式，采用强度较大的Ⅱ级钢筋作为吊模拉条，在大顶子山28孔泄洪闸长倒悬体中的应用取得了较好效果。

【关键词】吊模技术泄洪闸倒悬体应用

一、工程简介

大顶子山航电枢纽工程位于松花江干流哈而滨下游46km处，是一座以航运和改善哈而滨水环境为主，兼顾发电，同时有旅游、交通、供水、灌溉、水产养殖等综合利用功能的低水头航电枢纽工程。枢纽工程总平面布置从右至左为：船闸、砼过渡坝段、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、砼过渡坝段、土坝及坝上公路（桥）等，坝线全长3249.78m。28孔泄洪闸工程，每孔净宽20.00m，堰体长33.9m，堰顶高程107.00m，堰底高程为100.5m，堰型为折线堰。闸墩宽3.00m，底长33.90m，顶长43.30m，闸墩顶高程为121.50m，在114.75m处上下游各悬出一个倒悬体，上游倒悬体悬出390㎝，下游倒悬体悬出550㎝。具体结构见图1

图1堰体闸墩结构图

二、施工方案的确定

1、施工方案的选择

基于下游倒悬体外悬550㎝和上游倒悬体外悬390㎝属较长悬臂体，其上部混凝土和钢筋自重较大，施工安全尤为重要，拟采用两种方案：①采用外部托模工艺，用大直径钢管或满堂红绞手架；②采用内部吊模工艺，效仿斜拉桥形式进行吊拉，原理是利用预埋在混凝土内部的混凝土预制柱作为受压与传力构件，将混凝土预制柱的良好抗压性和钢筋的抗拉性相结合来满足施工要求，每根预制柱通过一组钢筋作为连接构件，以放射状与倒悬体模板相连。

2、施工方案的比较

①施工方案是我局传统的施工方法。有较为丰富的施工经验，技术上较容易控制，但此种方案对于施工来讲，工作量大，人工工日多，材料投入大，经济上不合理，施工进度也不理想，但后期材料可以回收，安全方面必须经过周密的计算、验算。②施工方案，采用斜拉桥形式进行吊拉施工整体性强，且将①中全部步骤省掉，只增加预埋型钢和拉筋，能节约工期，达到施工方便快捷，工期短，经过优化设计后，能够使吊模方案更加合理和安全。经过以上对比及工期要求最终采用②吊模方案。

三、吊模施工步骤

闸墩倒悬体吊模施工分为以下三步：

1、预埋、焊接型钢

在施工下一层混凝土时，在114.75m高程预留预埋50cm×50cm×30cm吊模预制柱方形槽，用来固定混凝土预制柱，并沿上游圆弧和下游椭圆下114.22m高程预埋钢板，待拆模后将钢板清出，焊接14#槽钢作为倒悬体底托。具体详见图2

图2倒悬体预埋件

2、吊模柱预制安装

混凝土预制柱作为受压与传力构件，是利用混凝土预制柱的良好抗压性。预制柱断面采用40×40㎝形式，上游柱高490㎝和下游Ⅰ型柱、Ⅱ型柱高570㎝，内部配置8根螺纹20钢筋，采用圆钢8㎜作为套筋，具体见下图3。

图3预制柱结构图

预制柱在预制场进行预制，混凝土采用与闸墩同标号的混凝土，预制完后养护到80%设计强度进行安装，安装时采用门机吊装，将柱底放到预留的方形槽内，调垂直后用木枋固定，然后灌入同标号砂浆。

3、模板安装及拉筋布置

每根预制柱通过一组钢筋作为连接构件，以放射状与倒悬体模板相连。下游两侧拉筋和上游拉筋采用螺纹20㎜钢筋作为拉筋，下游中间采用螺纹22㎜钢筋作为拉筋。具体详见下图4、图5、图6。

图4两侧柱拉筋条布置图

图5中间柱拉筋条布置图

图6下游倒悬体图片

四、结构安全性分析和经济比较

1、结构安全性分析

吊模受力属于平衡的扁担力，将模板与混凝土交接处作为力矩中心，把混凝土分成条柱形进行解析法计算，计算简图7。

图7计算简图

∑M=0即FS1=GS2得F=GS2/S1，选择F≥GS2/S1拉筋即可满足要求，将各分力计算完后进行累加，最后取安全系数3倍进行确定拉筋直径。经过计算校核最终除下游倒悬体中间采用螺纹22㎜钢筋其余全部采用螺纹20㎜拉筋，安全满足施工要求。

2、经济性比较

本次进行托模与吊模进行对比，相同项目未列入，其他详见下表

表1托模与吊模经济对比

从上表可以看出采用吊模工艺可明显减少施工工期，间接效益明显，所以从经济上来看吊模是经济的，特别是在工期紧时采用是更合理的。从大顶子上28孔泄洪闸应用来看，前期基础齿槽开挖影响，工期滞后，后采用吊模工艺施工为闸墩工期抢回14天，保证了工程按期完成，受到业主、监理的赞誉，间接效益较大。

五、结束语

1、吊模工艺在工期紧时采用能明显加快工程进度，安全性也能得到较好保证。

2、吊模材料损耗都在吊模拉筋上，在能满足施工要求的前提上尽量采用抗拉强度高的材料。如采用Ⅱ级钢筋较Ⅰ级钢筋可节省材料36%。

3、吊模柱尽量采用多边形或圆形结构，这样可减少棱角对混凝土产生不利的应力集中。如采用预制混凝土柱较困难，可采用钢管混凝土柱代替。