亭子口水电站大跨度曲率可调拉模的设计与应用

水利水电施工２０１２・第３期　总第１３２期　图１拉模组装图（单位：ｍｍ）　１锚杆；２一锥形套筒；３丝杆；４一Ｍ３Ｏ螺母；５一轨道；６轨道连接板；７牵引卡环；８桁架；９一桁架可调连接板；　１Ｏ一花篮螺栓；ｌ１一平台钢丝绳；１２一钢板网平台；１３一平台支架；ｌ４一行走轮；１５一轨道梁；１６一面板　

强螺栓配合连接板连接后，采用　７Ｏ×７ＯＸ　６角钢打　剪撑，补充桁架在分段处的刚性削弱，桁架与模板之　间采用螺栓连接。桁架前端设置了四个专用拉点，通　过卡环与牵引钢丝绳连接。桁架两端连接行走轮及导　向轮。　３．３卷扬机牵引系统　拉模采用布置在３９７ｍ高程的２台ＪＭ１５ｔ慢速卷　扬机进行牵引。卷扬机钢丝绳经导向轮导向后前端通　过３０ｔ带滑轮吊钩固定在一期混凝土的地锚上，单台　卷扬机通过滑轮吊钩增力实现提供３０ｔ的牵引力，减　缓了对模体的牵引速度。卷扬机配电柜通过改装实现　同步启停，以４ｍ／ｍｉｎ的速度对模体进行牵引。模体　桁架两端设置了￣９７ｍｍ的行走轮，行走轮由油嘴、　轴、轮子、挡圈、螺母组成，桁架前后两端设置限位　轮。限位轮先于行走轮接触腹板，可起到限位、防止　模体卡死作用。　

・２０・　图２　牵引系统布置示意图　

１　］　Ｅ　Ｅｊ　

．／　［．．　＼　｝　０一　ｌ广　

－　＼　＼＼　量　

’＿●　、＼　Ｌ。　

图３轨道结构布置图　

３．４导轨及锚固系统　轨道采用１２５×１２５Ｈ型钢按反弧段结构线１：１放样　制作，反弧段和直段轨道均制作１５ｍ长，３．０ｍ一段，轨　道段与段之间通过连接垫板配合高强螺栓连接。轨道采　用Ｍ３０螺杆支撑，螺杆间距６０ｃｍ，通过Ｍ３０螺母进行　就位调整，操作方便。Ｍ３０螺杆下接锥形套筒，套筒再　通过一段Ｍ３０螺杆与一期混凝土面上的锚杆固定。轨道、　锥形套筒、支撑丝杆、Ｍ３０螺母等为周转使用件。　

３．５抹面平台系统　为满足抹面要求，抹面平台共设计两层，分别在模　体下游约ｌｍ处和２ｍ处。抹面平台由平台主梁和平台支　架、钢板网平台、ＣＣ型花篮螺栓等组成。平台主梁为８　号槽钢，其前端与模体桁架下端用销子连接，后端用　８ｍｍ钢丝绳通过花篮螺栓后与模体桁架上端相连，这样　形成稳定的三角形结构。工作平台设计有底部反弧面和　斜坡面两种工况连接使用位置，同时可通过调节花篮螺　栓来微调工作平台角度。　３．６制动装置系统　拉模采用手拉葫芦制动：手拉葫芦一端通过钢丝绳　挂住模体的专用挂点，另一端通过挂钩钩住钢筋网。主　要是防止卷扬机牵引系统失效导致滑模体下坠，以及在　切换卷扬机钢丝绳末端地锚时起牵引住滑模体的作用。　

４拉模工作原理　拉模工作原理是：混凝土浮托力通过面板传递给桁　架，然后传递给作用在桁架两端的行走轮，再以集中力　形式作用在轨道上，轨道最后将力传递给它的支撑锚杆，　锚杆受到的力最终与锚筋和混凝土之间的握裹力平衡。　拉模面板背部桁架两端设行走轮，在轨道内靠卷扬　机牵引行走，因拉模体宽度方向分成三直段，邻段之间　的角度可变，因而模板可受轨道形状约束，使拉模体面　板按结构线要求行走，实现过流面曲面和直面混凝土浇　筑要求。　

５模板架体稳定验算　根据过流面混凝土浇筑厚度２ｍ、坍落度３～５ｃｍ、　入仓温度１０℃，入仓强度１８ｍ３／ｈ、初凝时间４～６ｈ及相　关施工参数，浮托力取１５ｋＮ／ｍ２，混凝土振捣力取　２ｋＮ／ｍｚ，混凝土下料冲击力取６ｋＮ／ｍ２，模板自重　Ｇ一６６．２７ｋＮ，模板跨度１８．５ｍ。由于拉模爬升角不断变　化，当模板的爬升角度达到最大。一５１。，即拉模进行１：　０．８斜面浇筑时，模板承受合力最大。对拉模各个施工工　况进行建模分析比较后得到：　（１）￣６Ｏｍｍ圆钢，材质Ｑ３４５，最大弯矩Ｍ一　４６０３　５００Ｎ・ｒｎｌｎ，剪力　一３０　６９０Ｎ。　应力ａ＝Ｍ／Ｗ＝２１７Ｎ／ｍｍ２￣ｆ＝２５０Ｎ／ｍｍ２；　剪应力ｒ一４Ｖ／３Ａ一１４．４７Ｎ／ｍｍ２＜，ｖ一１４５Ｎ／ｍｍ２，　强度满足要求。　式中Ａ——圆钢截面积，取２８２７ｒｎｍ２；　Ｗ——截面抵抗矩，取２１　２０６ｍｍａ。　（２）上弦杆为　１１０×７０×１０，最大弯矩Ｍ一　６８５　６１５．６Ｎ・Ｉｉｌｌｎ，剪力Ｖ一３０１４．５８Ｎ，轴力Ｆ一３０６９Ｎ。　应力ｄ—ＪＭ／Ｗｑ－Ｆ／Ａ＝２４．０９Ｎ／ｎｍ　＜，。＝２１５Ｎ／ｍ　。　剪应力ｒ＝ＶＳ　／Ｌ　一３．６３Ｎ／ｍｍ２＜厂ｖ一１２５Ｎ／ｍｍ２，　强度满足要求。　式中Ａ——角钢截面积，取１７１６．７ｍｍ２；　Ｗ一截面抵抗矩，取２８　５４０ｍｍａ；　Ｉ　——截面惯性矩，取２　０８３　９００ｍｍ￣；　ｓ　——弦杆受力点以上对中和轴静矩，取　２５　１２６．３ｍｍ３；　杆件腹板厚度，取１０ｍｍ。　下弦杆为　１００×６３×１０，计算得出　一６Ｏ．３８Ｎ／ｍｍ２，　ｒ＝０．１Ｎ／ｍｍ２，强度满足要求。　（３）压杆为　７０￣７０Ｘ６，最大轴力为４０　３５６．００９７Ｎ。　压杆长细比　＝　系数　一Ｏ．５８１。　压杆许用应力　９８．７７ＭＰａ。　混凝土工程　，ｕｌ／ｉ　＝９６％１５０，查得轴心压杆稳定　［　］　一　］一０．５８×１７０ＭＰａ一　应力ｚ＝Ｆ／Ａ一４９．５ＭＰａ￣［－ａ］　，压杆稳定。　式中　——压杆回转半径，取２１．５ｍｍ；　Ｚ　压杆长度，取２０６４ｍｍ￣　长度因素，取１；　Ａ一截面积，取８１　６００ｍｍ２。　（４）模体整体最大挠度为１７．９２８ｍｍ￣２３．１２５ｍｍ＝　１８　５００／８００，满足技术要求。　（５）拉模正常使用过程中，单个轮子对轨道产生集中　力，计算轨道最大应力为７７．１０Ｎ／ｍｍ２小于允许应力，轨　道最大挠度为０．０４２ｍｍ＜￣６００／４００＝１．５ｍｍ，满足要求。　６牵引力计算　Ｔ一［ＦＡ＋（　ｉｍ＋Ｐ厂１＋（Ｐ－－Ｇｃｏｓａ）　］Ｋ　式中Ｆ　模板与混凝土的黏结力，取０．５ｋＮ／ｍ２；　Ａ——模板与混凝土的接触面积，取值２７．７５ｍ２；　模板系统自重，取值６．６２７ｔ￣　ａ——模板的倾角，取５１。；　＾一一模板与混凝土的摩擦系数，取值０．５；　Ｐ——混凝土的总上托力，取值４１６．２５ｋＮ；　＿厂２——滚轮与轨道问的摩擦系数，取值０．０５；　Ｋ——安全系数，取值２。　计算得出Ｔ一５８４．４５ｋＮ，两台１５ｔ卷扬机通过滑轮　吊钩后能提供６０ｔ的力，满足技术要求。　７现场安装应用　７．１　轨道安装　轨道的安装采取以下步骤：进行轨道初步测量放样　架设，便于确定锚孔位置一钻深度６０ｃｍ的　６Ｏ锚孔一通　过初步架设的轨道确定￣５０　ＨＲＢ３３５锚筋下料长度进行下　料一锚孔回填水泥砂浆锚固锚筋，实现单根提供不小于　７ｔ的锚固力一锚筋与轨道支撑杆焊接一锥形套筒的架设，　架设时略高于混凝土结构面１～２ｃｍ，以防混凝土进入其　内部不便取出一轨道梁架设一轨道的就位校正一支撑锚　筋的加固。轨道的安装精度决定了混凝土施工质量，所　以安装时测量队需随时跟进。　７．２模体安装　拉模跨度大，整块重量达到约７ｔ，对模体整体起吊　不易实现，现场采取一台Ｍ９００塔式起重设备将拉模分段　吊运到工作部位，组装后通过牵引系统整体滑移进入轨　道就位安装。模板组装采取以下步骤：单段模板与桁架　组装一分块吊装模体到使用处临时固定一模板组装成整　（下转第２４页）　

・２１　・　水利水电施工　２０１２・第３期　总第１３２期　５．２．５边墙端头的处理与施工　由于挤压机体本身占有一定长度，成墙不能与两端　混凝土趾板连接，应人工立模浇筑。使用的混凝土材料　与边墙混凝土相同，每层铺料厚不大于１０ｃｍ，并按设计　配合比量喷洒速凝剂，人工用夯锤捣实。　５．２．６垫层料、特殊垫层料填筑　由于在边墙混凝土里添加了速凝剂，因此每层边墙施　工结束１～２ｈ后，便可进行垫层料施工。高程３０９０．３ｍ以　下特殊垫层料填筑时分两层铺填，每层２０ｃｍ，之后进行垫　层料填筑，每层４０ｃｍ；高程３０９０．３ｍ以上垫层料填筑时　一次铺填，每层４０ｃｍ。卸料方向与边墙轴线平行。卸料距　边墙距离不小于３０ｃｍ，采用人工辅助反铲进行铺料，铺料　厚度高于边墙顶面约５ｃｍ。２～４ｈ后，采用１８ｔ自行式振动　碾先静碾２遍后，再动碾８遍。碾压行走速度控制在　１．５ｋｍ／ｈ以内，碾压时钢轮距边墙约２０￣２５ｃｍ。贴近边墙　处采用５ｔ小型振动碾碾压１Ｏ遍。边角部位采用手扶式汽　油振动夯板压实，夯板压痕用５ｔ小型振动碾整平。垫层料　碾压后，现场布设２ｍＸ　５ｍ方格网，以成型的挤压边墙高　程为依据，采用人工补料等方法，将挤压边墙内侧垫层料　平整度控制在±１．５ｃｍ以内，并碾压１～２遍。　５．２．７挤压墙保温　由于该工程是在冬季进行施工，当地低温较低，按　照施工规范要求，需对挤压混凝土边墙进行保温。经计　算，对于已成型的边墙大面决定采用双层ＥＰＥ卷材进行　保温，卷材采用挤压墙施工时预埋于边墙层间水平缝面　上的１２号铅丝和４１４圆钢进行横向加固，同时为保证铅　丝的牢固性，在坝体距挤压机行走路线５０ｃｍ处平行于挤　压面预埋　６．５盘条形成内拉结构和１２号铅丝连接。对于　刚成型的边墙，及时采用０．１ｍｍ厚塑料薄膜和５ｃｍ保温　被覆盖保温，且在不破坏挤压墙的前提下，对保温被做　简易加固。　

６结束语　该技术简化了上游坝面的施工工序，以水平碾压代　替了斜坡碾压，提高了施工安全性，并保证了垫层料碾　压质量。该工艺施工速度可达５０ｍ／ｈ，加快了施工进度，　提高了劳动生产率，降低了施工成本。成型后的边墙上　游坝面规则、平整、密实，汛期可以较好地抵抗水流的　淘刷，有利于安全度汛。但从工程实践可以看出，在挤　压墙的施工过程中，挤压机的直线度和水平度很难控制，　

一旦出现偏差，就会造成挤压墙偏移设计线，容易造成　盈坡或亏坡。建议对挤压机进行改造，使其具备自动调　平、自动纠偏功能。　

（上接第２１页）　体一行走轮安装一模体外观尺寸检验校正一抹面平台　安装。　７．３卷扬机牵引系统安装步骤　物资准备：４３５钢丝绳２４ｍ，Ｎ１４．０卡环４个，绳卡　２４个，钢丝固定端支承座４件一钻钢丝绳固定端支撑座　锚孔一支承座２个一组采用锚固剂进行架设，２组支承座　循环预埋，保证拉模连续拉升一两台卷扬机于高程３９７ｍ　间隔９ｍ，按坝段中心对称就位安装一导向轮架设一牵引　系统的调平一模板整体滑拉人轨道一模板的试拉运行。　７．４拉模现场应用　现场通过规划，在高程３７０ｍ下采取３辆１Ｏ　水泥罐　车运送混凝土，结合一辆泵车入仓，伴随着高程上升，在　高程３７０ｍ上采取吊罐入仓，混凝土连续下料时从拉模两　端往中间均匀下料，实现模板受力的均匀性与对称性。模　板上装设６台２．２ｋＷ附着式振捣器振捣，配合工人内部软　管振捣，保证了混凝土振捣质量。根据现场实际情况确定　大约２ｈ对拉模拉升一次，拉模提升一次为０．４～Ｏ．５ｍ，拉　升时由专人关注模体的拉动平衡情况。提升后及时进行抹　面收光，待初凝后，喷洒一层养护剂进行保湿养护。施工　中，按照升层规划提前预埋与之相应导向滑轮和钢丝绳锚　固点的位置，交替更换，保证牵引方向与轨道夹角不大于　１ｏ。。轨道总共有五段，当拉摸施工到第三段轨道的时候即　进行第一段轨道拆除，然后与第五段轨道连接架设，依次