[分享]单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用

发表于2020-09-14     168人浏览     1人跟帖     总热度:418  

论单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程中的应用

摘要

随着新中国基础设施建设的蓬勃发展,国内规划建设了很多大型项目,其中包含一些大体积混凝土工程,以水电工程领域为例,目前在建的大型项目有白鹤滩水电站、乌东德水电站、杨房沟水电站、陕西东庄水库、叶巴滩水电站等等,本文针对大体积混凝土施工模板形式展开研究。单侧自爬升悬臂模板为大体积混凝土工程一种新型模板,该产品主要由上架体单侧悬臂模板和下架体液压自爬升平台构成。单侧悬臂模板为浇筑架体,靠架体自身刚度抵抗混凝土侧压力,液压自爬升平台为爬升架体,可带动单侧悬臂架体自动爬升,二者的结合可大大节省现场吊装设备,并且可提高施工效率,工程质量。施工现场更加规范、安全。
关键词: 大体积混凝土工程,水电站,新型模板,单侧自爬升悬臂模板
 



绪论

 目前国内有很多大体积混凝土工程正在施工或筹备建设,以水电领域为例,对于混凝土坝体、进水塔及其他单侧墙体施工而言,传统施工基本采用普通单侧悬臂模板,这种模板体系依靠吊装设备进行提升,传统单侧悬臂模板的会占用大量的吊装资源,而且在施工过程中,模板频繁的吊装会增加损耗,现场施工安全隐患相对较多。单侧自爬升悬臂模板的有效解决了以上问题,操作方便,安全性高,可节省大量的工时和材料;架体安装完毕后不再依赖吊装设备,自主爬升作业,直至施工完成,节省了施工场地,有效减少了模板的碰撞损伤; 单侧自爬升悬臂模板可为施工赢得时间,可提高施工进度并降低模板使用费用,而且大大提高了高空作业的安全性。该体系是一种施工便捷、施工质量高、安全系数高的新型大体积混凝土施工模板,具备良好的经济效益和社会效益,应用前景广阔。

一、 单侧自爬升悬臂模板介绍



1.单侧自爬升悬臂模板的结构组成

单侧自爬升悬臂模板从功能上主要分为两部分,即浇筑上架体和爬升下架体。单侧悬臂模板为浇筑架体,靠架体自身刚度抵抗混凝土侧压力,液压自爬升平台为爬升架体,可带动单侧悬臂架体自动爬升。单套液压自爬升平台为2榀爬升架体,单套液压自爬升平台可带动1~3m套单侧悬臂模板爬升,单侧悬臂模板与液压自爬升平台承重主梁通过U型螺栓连接固定,二者可根据工程结构或实际使用需求进行分解与组合。当组合使用时,单侧悬臂模板埋件调整到主背楞下端,便于现场安拆操作。单侧标准单侧悬臂架体宽度为3.0m,标准液压爬升平台宽度为6m和9m两种。
单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_1

2.单侧自爬升悬臂模板的组合形式

单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_2
单侧自爬升悬臂模板可根据工程需要进行多种组合形式的设计,当单侧悬臂自爬升模板应用于大坝上下游面施工时,可根据工程结构进行单侧悬臂模板和爬升平台的组合设计,以表1为例,当仓面宽度在18m~21m之间时,爬升平台采用6m+9m+6m的组合形式;当仓面宽度在21m~24m之间时,爬升平台采9m+6m+9m的组合形式;当仓面宽度在27m~30m之间时,爬升平台采9m+6m+6m +9m的组合形式,详见图4。

表1单侧自爬升悬臂模板组合形式
爬升平台组合
适应仓面宽度
6+9+6=21m
18m~21m
9+6+9=24m
21~24m
9+6+6+9=30m
27~30m

单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_3
3.单侧自爬升悬臂模板的技术参数  
单侧悬臂模板设置可调节角度操作平台和吊平台,可适应一定范围内的俯仰角施工,可在不采用其他技术措施的前提下仰爬20°,俯爬30°,顶部操作平台和吊平台具备调节水平功能。退模时模板可整体后移600mm,微调区间100mm。
模板设计荷载标准值4KN/㎡,平台荷载1KN/㎡。
爬升下架体采用液压驱动形式,单根油缸额定顶升力为100KN,油缸行程400mm,伸出速度0~500mm/min,单套双根油缸同步误差≤14mm,液压驱动装置额定电压380V。
爬升层高主要分为3.0m和4.5m两种,爬升速度为1m/10min。

单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_4

4.单侧自爬升悬臂模板施工流程

单侧自爬升悬臂模板前期安装阶段主要分为两个阶段,第一个阶段为单侧悬臂模板的安装,第二阶段为爬升平台的安装。正常情况下,单侧悬臂模板在第2模完成安装,爬升平台在第3模完成安装。爬升平台安装完成后即具备整体爬升条件。爬升流程主要为:合模,安装预埋件→浇筑混凝土→退模→安装爬升平台埋件挂座→混凝土达到规定强度后(一般要求10Mpa)提升导轨→单侧自爬升悬臂模板整体爬升一模。
单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_5
 

二、单侧自爬升悬臂模板技术优势

在现有的建筑模板中,包括普通模板、自爬升模板即自爬模、悬臂模板等多重模板结构,根据其特点应用于不同的施工建筑。自爬升模板通常采用液压或电动爬升,主要用于高层、超高层建筑全剪力墙结构、框架结构核心筒、大型柱、桥墩等现浇混凝土的结构工程。单侧悬臂模板也叫自爬升模板,单侧悬臂模板具有较大的刚度,在混凝土浇筑时可以自身抵抗混凝土侧压力,无需再模板内侧加设拉杆,其自身不含动力设备,单侧悬臂模板施工时需要采用吊升设备进行爬升。
自爬升模板的特点是自带爬升装置,可以自行的完成爬升工作,无需其他吊装设备辅助爬升;自爬升模板不可抵抗混凝土侧压力,需在模板内侧设置内拉杆。
在水坝、建筑地下室墙体、桥梁锚定等大体积混凝土工程结构施工时,一般采用普通模板加脚手架群、单侧悬臂模板或者自爬模等来完成,这些方式的模板虽然可以完成工程施工,但是因为技术的局限性和专项工程的不针对性,不能省时省力有效地完成工程的单侧施工,混凝土体积过大,安装内拉杆时存在难度,施工时存在的技术缺陷,导致施工效率低下,灵活性低,操作不便,浇筑混凝土表观质量低等缺点。
单侧自爬升悬臂模板革新了传统施工工艺,与普通悬臂模板相比,不再依赖占用吊装设备,大大降低了提升过程中的安全隐患,同时也降低了模板吊运过程中的损耗,提高了施工效率,降低了施工成本;与普通自爬模相比,浇筑混凝土的侧压力完全由架体承担,无需在模板内侧设置拉杆,减轻了现场作业负担,提升了施工效率,降低了施工成本。
对于水坝、地下室单侧墙体、桥梁锚定等大体积混凝土工程,一般采用普通模板加脚手架群、自爬模或者单侧悬臂模板来施工。
当采用普通模板加脚手架群施工时,模板需设置内拉杆来抵抗混凝土侧压力,这种施工工艺主要缺点为:①混凝土拼缝多,浇筑质量不易控制;②脚手架搭设及使用过程中安全隐患大,易出安全事故;③设置内拉杆对于材料、人工成本投入较大;④该施工工艺易受工程结构制约,对于复杂的结构体型,方案则无法实施;⑤因过度依赖人工拼装、倒运,所以施工效率低。
当采用自爬模施工时,因技术的局限性和专项工程的不针对性,这种施工工艺的主要缺点为:①自爬升模板自身无法抵抗混凝土侧压力,需在模板内侧设置内拉杆,对于材料、人工成本投入相对较大;②因施工过程中需设置内拉杆,所以施工效率也受到一定影响。
当采用单侧悬臂模板施工时,该模板其主要施工流程为:单侧悬臂模板吊装就位→人工纠偏→合模浇筑混凝土→退模→人工挂吊钩→清除平台荷载及施工人员→指挥整体起吊→单侧悬臂模板吊装就位。通过施工流程可以看出,这种施工工艺存在的主要缺点为:①吊升过程中安全隐患较多;②吊升过程中容易受大风天气影响,模板摆动易与结构或设备碰撞,增加模板损耗同时易出安全事故;③占用吊装设备,施工成本较高;④施工效率较低。
单侧自爬升悬臂模板结合了单侧悬臂模板和自爬模的优点,彻底解决了单侧悬臂模板提升问题和自爬模架体刚度问题,单侧自爬升悬臂模板的提升不再占用吊装设备,而且大大提高了施工效率和安全施工保障系数。可以高效、灵活、安全的完成工程施工。

三、经济效益分析

白鹤滩水电站左岸地下厂房进水塔项目和白鹤滩水电站大坝主体工程上下游面均采用了单侧自爬升悬臂模板施工。以白鹤滩水电站大坝上下游模板为例,若采用普通单侧悬臂模板施工,现场一套模板(模板3m宽)提升一模需要的时间约为15分钟,单个坝段上游面单侧自爬升悬臂模板整体(常规包含9套单侧悬臂模板)爬升一模需要的时间约为30分钟,即平均一套模板可节约11.67分钟。白鹤滩上下游面共计使用284套单侧自爬升悬臂模板,所有模板整体提升一模可为现场节约55.24小时。白鹤滩水电站最大坝高289m,总体按70模统计,不考虑其他因素影响,大坝使用单侧自爬升悬臂模板可将工期提前161天。
根据市场调研和客户反馈,该产品设计更符合现场施工实际需求。该产品相对传统单侧悬臂模板施工工艺而言,能耗降低30%左右,施工效率提升40%以上,现场施工作业环境得到了很大改善,施工安全系数得到了很大的提高。

单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_6
图7白鹤滩水电站左岸地下厂房单侧自爬升悬臂模板

单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_7
8白鹤滩水电站左岸地下厂房单侧自爬升悬臂模
 
单侧自爬升悬臂模板在大体积混凝土工程应用_8
图9白鹤滩水电站大坝单侧自爬升悬臂模板

四、 社会效益及发展前景

单侧自爬升悬臂模板迎合国家清洁能源开发建设新形势的需求,对于提升大体积混凝土工程尤其水电领域施工工艺意义深远。我国的水电项目建设目前为世界前列,传统普通单侧悬臂模板的施工工艺安全隐患大,施工效率低,施工成本高。经济高效的单侧自爬升悬臂模板有效的解决了以上问题,并且该体系满足行业主导的安全文明施工需求,对于相关工程的施工效率、施工质量的提高起里程碑式的促进作用。
党中央、国务院高度重视水利工作。习近平总书记亲自主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会,发出了让黄河成为造福人民的幸福河的伟大号召,为做好新时代治水管水工作提供了根本遵循。李克强总理专门召开南水北调后续工程工作会议,强调要把水利工程及配套设施建设作为当前扩大有效投资的突出重点。
截至目前,我国水电装机容量已达3.6亿千瓦,发电量接近1.3万亿千瓦时,双双继续稳居世界第一,同时建成了以三峡、溪洛渡为代表的一批世界级重大水利水电工程,正在建设白鹤滩世界首台百万千瓦水电机组等一批“大国重器”,水电工程技术全球领先。'十四五'期间,我国将以川、滇、藏等重点开发区域为重点,深入推进大型水电基地建设,稳步推动藏东南水电开发,加快调节性能好的控制性水库电站建设。
近年来,我国水电在大跨步发展的同时,积极响应'一带一路'的倡议,目前我国已经与140多个国家和地区建立了水电开发多种形式的合作关系,承接了60多个国家的电力和河流规划,占有了70%以上的海外水电建设市场份额,成为闪耀在国际能源领域和“一带一路”基建舞台的“中国名片”,成为当之无愧的全球第一水电大国。
从水电技术可开发资源潜力、经济社会发展水平和能源电力发展需求等因素综合分析,未来水电开发重点开发的河流(包括界河或国际河流)涉及印度河(印度、巴基斯坦等国),尼罗河(埃塞俄比亚、埃及等国),赞比西河(赞比亚、莫桑比克等国),尼日尔河(尼日尔、贝宁、尼日利亚、科特迪瓦、喀麦隆和乍得等国),刚果河(赞比亚、扎伊尔、中非、刚果、喀麦隆、安哥拉),东南亚国家的伊洛瓦底江、怒江—萨尔温江(中国、缅甸、泰国等)和澜沧江—湄公河(中国、老挝、缅甸、泰国、柬埔寨和越南)。继联合国千年发展目标之后,2015年9月联合国又提出了17项可持续发展目标,同年,巴黎气候变化协议、“一带一路”倡议行动愿景也得到国际社会广泛认可。
在未来10年或更长的时间里,全球水电开发仍将大有可为。随着国内以及世界上大型水电项目的开发,单侧自爬升悬臂模板因具备诸多优点,将在市场上大面积推广应用。
 
 

参考文献

(1) 2020年水利部副部长蒋旭光在中国水电发展论坛上的讲话 2020 (中国水利发电工程学会)
(2) 我国水电开发建设向西部转移 2020 (中国电力新闻网)
(3) ZL201610342089.9单侧自爬升悬臂模板及其施工方法 2016
(4) CN200910030867.0多功能全悬臂模板及其浇筑混凝土的方法 2011
(5) CN201020615570.9高桥墩用液压爬模装置 2011
本文来源于公众号:建设施工安全
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 发表于2020-09-14   |  只看该作者      

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