渐变段方变圆模板及施工方法与流程

技术领域：

本发明属水利水电工程建筑技术领域，特别涉及的是一种适用于水电站进水口渐变段部位混凝土施工，尤其适用于方变圆形式的渐变段施工，亦可适用于铁路、公路及水利水电工程中相似渐变段结构混凝土衬砌施工的渐变段方变圆模板及施工方法。

背景技术：
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水利工程进水口等部位，为美观及结构受力上需要，均设计成渐变结构。国内目前主要采用木模板加满堂支架的方法立模施工，存在的问题有两个，一是模板使用完毕拆除后无法再次利用，相同结构的进水口部位均需重新立模，造成人力资源和物资浪费，施工周期长，进度慢，影响工程施工进度及结构成型质量；二是木模板不易保证混凝土表面外观质量。

技术实现要素：
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本发明的目的是为了解决以上问题，提供一种施工效率高，砼成形质量好的方变圆渐变段模板。

本发明的另一个目的是为了提供一种渐变段方变圆模板的施工方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明渐变段方变圆模板，包括预埋支腿、支撑连接在预埋支腿上的桁架总成、分别位于桁架总成左、右侧的通过多组支撑调节丝杆组件与桁架总成对应连接的且上部为圆弧状的左侧模、上部为圆弧状的右侧模、位于桁架总成顶部的分别通过螺栓与左侧模、右侧模连接并通过多组支撑调节丝杆组件与桁架总成连接的顶模、分别位于桁架总成底部的通过螺栓与左侧模、右侧模连接并通过多组支撑调节丝杆组件与桁架总成连接的有圆弧状边框的左底模、有圆弧状边框的右底模，左、右底模间有开口，左、右底模分别通过拉条紧固组件与预埋锚固点连接，左、右底模，左、右侧模，顶模构成模板系，模板系围绕桁架周向而布置，模板组装后形成衬砌部位结构轮廓。

上述的桁架总成下部为门型架、纵向呈喇叭延伸、横向呈仿锤形展开，上、下呈阶梯状布置，桁架下部为门型架，保证有合理净空，门形架与预埋支腿通过螺栓连接，实现力的有效传递。

上述的拉条紧固组件中有拉条紧固卡板、装在拉条紧固卡板上的且与螺母配合的预埋螺杆，紧固卡板上有与左底模或右底模上的圆弧边框卡接的卡槽。

本发明渐变段方变圆模板的施工方法，包括以下步骤：

1）渐变段方变圆模板设计；

2）底板混凝土施工：

①钢筋绑扎：

对混凝土接缝处进行凿毛处理，清理干净，保持湿润，对结构进行定点放样，绑扎底板的纵向和环向所有钢筋，各交叉点用铁丝绑扎结实或电焊焊牢；

②模板安装：

采取小钢模立模，模板拼装前检查表面平整度，清扫干净，均匀涂刷脱模剂，模板采取内拉外撑的立模方式，安装完毕后，再调整、检查已安装组合模板的垂直度，水平标高；

③预埋支腿安装

预埋件单件运输至工地后，吊运至施工部位进行预埋，预埋深度为底板设计高程以下至少660mm，预埋柱预埋后，相同长度柱子顶面保持水平，横向定位偏差+3～+5mm，相对允许偏差+6～+10mm，纵向定位偏差±2mm；

④混凝土浇筑：

混凝土分层浇筑，将混凝土浇筑底板设计高程，底板混凝土不超过设计高程，底板表面抹面收光，在浇筑过程中，校正预埋支腿位置准确；

3）渐变段方变圆模板桁架安装：

①预埋柱安装尺寸校核：

预埋柱预埋后固定牢固，注意柱子定位位置比设计位置横向外移+3～+5mm，两柱相对位置比设计位置横向外移+6～+10mm；

②矩形块组拼：

在拼装场组拼后，采用螺栓固定成整体，吊运至预埋柱对应位置，再使用螺栓固定，第一层矩形块安装完成，其它矩形块以此类推；

③侧撑与水平撑安装：

桁呆单件吊装之间在拼装场组装成矩形块，剩余侧撑和水平撑吊运到安装部位进行安装，侧撑左右对称布置安装；

4）渐变段方变圆模板面板安装：

①测量放线；

②模板组拼；

③模板定位；

④校核；

第一块模板立模好后，由专业测量人员测量校核临时加稳后进行下块模板安装工序；

⑤底部对称：

5）侧面及顶部混凝土浇筑：

①接缝处理：

底板纵缝混凝土进行凿毛，用高压水枪冲洗清理干净，保持湿润。

②钢筋绑扎：

钢筋绑扎进行分段绑扎，随着混凝土浇筑高度升高而接高。

③浇筑时分层对称均匀浇筑，控制混凝土浇筑速度。采取插入式软管振捣器振捣；

6)模板拆除：

①渐变段方变圆面板拆除：

由专业人员进行清理和修理。

②渐变段桁架拆除：

模板拆除完毕后，即进行桁架的拆除，桁架拆除禁止上、下同时作业，先高后底，对称进行拆除，拆除过程中动作轻缓，防止碰撞。

7)、预埋支腿处缺口修补：

桁架拆除完成后，将预埋支退进行氧割切除，保证切割出距离混凝土结构线至少有100mm深度，然后用比渐变段结构混凝土高一强度等级的细石混凝土修补。

预埋支腿可由型钢制作，预先埋入底板混凝土，作为整个模板承载点；支撑调节丝杆组件作为模板系与桁架总成之间的连接件，通过支撑调节丝杆组件的伸缩调节变化，带动模板的径向移动，使模板靠近或远离桁架，实现拆、立模，模板面板及支撑系均可为钢结构，施工现场分件组装一次立模到位，砼分层浇筑完毕后，一次拆模周转至下一相同渐变段浇筑部位。

混凝土浇筑、当浇筑速度过快时，钢模将受到混凝土产生的侧向力，为了不使钢模在侧向力作用下向一侧移动，在钢模两端及侧面对称安装了抗倾拉紧紧固组件即支撑调节丝杆组件，从而制约侧向力。预埋螺杆衬砌后可拆卸，成型结构面只需在预埋螺杆处进行修补，从而最大限度的保证了渐变段衬砌质量。

本发明具有以下优点：

1)模板可一次安装到位，可满足混凝土快速浇筑施工；

2)模板就位与拆模操作简单、方便、安全，可多次重复利用；

3)模板采用机械丝杆支撑，杜绝模板跑模带来的风险，且操作灵活；

4）模板桁架底部空间大，能最大限度满足下部通行施工要求；

5）模板系统整体性强、刚度大、稳定牢固；结构简单，受力传递途径明确。

6）模板表面光滑、平整，曲线表面过渡平滑、美观；

7）可以用于不同尺寸隧洞渐变段混凝土衬砌施工。

附图说明：

图1为渐变段方变圆模板断面示意图。

图2为图1的左视示意图。

图3为拉条紧固组件结构示意图。

图4为预埋支腿布置示意图。

图5为第一层桁架俯视图。

图6为模板桁架矩形块拼装施工示意图。

图7为模板桁架施工侧视图。

图8为模板面板分块图。

具体实施方式：

参见图1～图4，本实施例渐变段方变圆模板，包括预埋支腿1、支撑连接在预埋支腿上的桁架总成2、分别位于桁架总成左、右侧的通过多组支撑调节丝杆组件3与桁架总成对应连接的且上部为圆弧状的左侧模4、上部为圆弧状的右侧模5、位于桁架总成顶部的分别通过螺栓与左侧模、右侧模连接并通过多组支撑调节丝杆组件3与桁架总成连接的顶模6、分别位于桁架底部的通过螺栓与左侧模、右侧模连接并通过多组支撑调节丝杆组件与桁架总成连接的有圆弧状边框的左底模7、有圆弧状边框的右底模8。左、右底模间有三角形开口9。左、右底模分别通过拉条紧固组件10与预埋点连接。

参见图1，桁架总成2由门型架和横杆、斜撑等组成，纵向呈喇叭延伸、横向呈仿锤形展开，上、下呈阶梯状布置，桁架总成2与预埋支腿1连接后，形成一个整体稳定桁架体系。支撑调节丝组件3主要采用钢管及丝杆、螺母组成，丝杆一端为固定结构，另一端设计成活动角，通过轴销与模板和桁架体系连接。

参见图3，拉条紧固组件中有拉条紧固卡板10—1、装在拉条紧固卡板上的且与六角厚螺母10—2配合的预埋螺杆10—3。拉条紧固卡板上有与左底模或右底模上的圆弧边框卡接的卡槽10—4。预埋螺杆10—3通过厚六角螺母10—2和拉条分别与拉条紧固卡板10—1和预埋点连接。

按预埋支腿布置图4进行预埋支腿布置的的埋设，衬砌时，左右底模，左、右侧模，顶模通过支撑调节丝杆组件支撑于桁架总成上，同时左、右底模通过拉条紧固组件外拉于预埋锚固点上。桁架总成传力于预埋支腿上，从而实现整个体系稳定。衬砌完成后，先拆拉条紧固组件，然后再拆支撑调节丝杆，先拆顶模，再拆左、右侧模，最后拆左、右底模，模板拆完后，从高往地处拆桁架体系。全部拆完后，可搬吊运至下个相同洞口立模衬砌。

本实施例渐变段方变圆模板的施工方法，包括以下步骤：

1）、渐变段方变圆模板设计：

进水口渐变段方变圆模板是为了电站进水口渐变段的整体衬砌而设计。模板衬砌断面为渐变段方变圆断面，断面底板先行浇筑，边、顶拱分层浇筑成型，立模、拆模、定位找正由调节丝杆执行，底模采用拉条固定。台车为固定式，安装在台车上的钢模由调节丝杆支撑、定位。

图1中渐变段模板由预埋支腿1，左右底模7、8，左、右侧模4、5，顶模6，桁架总成2，支撑调节丝杆组件3，拉条紧固组件10组成。所述左底模和右底模，所述左侧模和右侧模与顶模通过螺栓连接，组成方变圆渐变结构轮廓。

桁架总成2由门型架2—1和横杆，斜撑等组成。与预埋支腿1连接后，形成一个整体稳定桁架体系。图1中支撑调节丝杆组件3主要采用钢管及丝杆、螺母组成，丝杆一端为固定结构，另一端设计成活动角，通过轴销与模板和桁架体系连接。图3中拉条紧固组件10由预埋螺杆10—3、拉条紧固卡板10—1、厚六角螺母10—3组成。拉条紧固卡板10—1与左右底模7、8圆边框卡接，预埋螺杆10—3通过厚六角螺母10—2和拉条分别与拉条紧固卡板7—2和预埋点连接；

2）、底板混凝土施工：

①钢筋绑扎：

组织人员对混凝土接缝处进行凿毛处理，清理干净，保持湿润，为保证底板的高程尺寸，对结构进行定点放样，绑扎底板的纵向和环向所有钢筋，绑扎过程中注意钢筋的位置，各交叉点用铁丝绑扎结实或电焊焊牢，为保证尺寸牢固，可加设定位筋和钢筋与模板之间加设垫块；

②模板安装：

由于底板混凝土侧面是施工缝，所以采取小钢模立模，模板拼装前，检查表面平整度，清扫干净，均匀涂刷脱模剂，模板采取内拉外撑的立模方式，安装完毕后，再调整、检查已安装组合模板的垂直度，水平标高等；

③预埋支腿安装：

预埋支腿由h型钢制作，上顶面开设有螺栓连接孔，预埋时与钢筋干涩时，对钢筋进行截断处理，但在此处进行加固处理或钢筋稍做微调弯曲，保证预埋柱通过。预埋柱共20根，预埋件单件运输至工地后，吊运至施工部位进行预埋，预埋深度为底板设计高程以下660mm。预埋柱预埋后，相同长度柱子顶面保持水平，横向定位偏差+3～+5mm，相对允许偏差+6～+10mm，纵向定位偏差±2mm。安装施工布置示意图见图4；

④混凝土浇筑：

混凝土由塔吊配合吊罐送入，分层浇筑，将混凝土浇筑底板设计高程，底板混凝土不允许超过设计高程，底板表面通过人工抹面收光，在浇筑过程中，振捣时不能碰触到预埋支腿，正预埋支腿位置准确。

3）、渐变段方变圆模板桁架安装：

①预埋柱安装尺寸校核：

预埋柱预埋后固定牢固，由专业测量人员测量校核后方可进行下一道工序。测量人员校核预埋柱位置时，一定要注意柱子定位位置比设计位置横向外移+3～+5mm，两柱相对位置比设计位置横向外移+6～+10mm；

②矩形块组拼：

图5中桁架第1层共有10榀主桁架单件z1—1～z1—10、有18榀侧撑单件c1—1～c1—9，有9榀水平撑单件s1—1～s1—9。桁架单件吊装之前在拼装场组装成矩形块，第一层有5个矩形块，以第一层第一个矩形块为例进行说明，图6、图7中第一矩形块包括单件z1—1、z1—2、c1—1、s1—1等，共5榀单件。在拼装场组拼后，选用配套套筒扳手和梅花扳手或呆板手，采用螺栓固定成整体，吊运至预埋柱对应位置，再使用螺栓固定，第一个矩形块安装完成。其它矩形块以此类推；

③侧撑与水平撑：

第一层矩形块组装件安装完成后，把剩余侧撑和水平撑吊运到安装部位进行安装。侧撑左右对称布置安装。

4）、渐变段方变圆模板面板安装：

①测量放线：

根据模板断面图及布置图进行测量放线，台车第一层的安装尺寸精确程度，关系到后续模板安装尺寸精度，所以第一层的安装要特别重视，安装时，测量队需随时跟进；

②模板组拼：

模板大部分尺寸均按3403x3000的平面投影尺寸设计，部分为分块制作，分块制作的模板，可在空地将模板组装成一大块模板后，再吊装到安装位置进行组装，减少放样测量的次数和时间。首个3m升层立模时，必须支撑稳固，因为它是其余各层模板的支撑，当校正定位后好后增加临时加稳措施。由于模板再运输过程中，难免出现碰撞，为保持模板拼缝之间良好的结合性，再组装时需在边框口贴上一层双面胶，能更好的保证连接缝的紧密性；

③模板定位：

模板从设计到制作，均按照实体按1：1出图设计制作，相关定位尺寸见各断面图，模板模板安装，采取从圆变方的方向安装，根据图8所示，以第一层为例，安装顺序为a14\a13\a12\a11，安装时均按两侧对称安装进行。面板模板靠模板边缘的封堵角钢作为支点，通过拉条和轴杆进行固定，随时根据测量数据，对模板位置进行校正，当校正到所需尺寸后，需进行临时加固处理，防止尺寸变化，待整体首3m升层模板立好后，还需整体复测，带数据符合技术要求后，进行下一层模板安装，直至整个渐变段模板安装完成。台车底部钢模板为圆弧形，钢模分块以柱子内侧为边框进行界定，由于前期浇筑或者预埋的影响，可能出现模板与柱子干涉现象，此时需现场灵活处理；

④校核：

第一块模板立模好后，由专业测量人员测量校核临时加稳后方可进行下块模板安装工序。由于模板整体尺寸大，应避免累计误差过大的现象发生。整体单层拼装好后，需随机抽样点复测；

⑤底部对称：

第一层模板安装后，为防止底模相对位移，在模板下口设置模板底部对撑装置，对撑中部纵向连接成整体，一端采用硬木楔塞紧。为防止底部对撑向上翅失去对撑作用，在模板边框上焊接一根φ8小钢筋，将对撑固定在边框上。

台车用轴杆共有六种规格，区别是长度部同，编号分别为zg1、zg2、zg3、zg4、zg5、zg6。轴杆一端与桁架上的耳板连接，一端与模板的边框或环向筋板连接，两端分别用轴杆连接销紧固。模板立模及混凝土浇筑时必须将模板的所有支撑轴杆连接到位；

5)、侧面及顶部混凝土浇筑

①接缝处理：

底板纵缝混凝土进行凿毛，用高压水枪冲洗清理干净，保持湿润。

②钢筋绑扎：

钢筋水平运输采用平板车，垂直运输采用塔吊，钢筋绑扎及调整方法参见2.1过程，钢筋绑扎亦进行分段绑扎，随着混凝土浇筑高度升高而接高；

③混凝土由塔吊配合吊罐送入，浇筑时分层对称均匀浇筑，控制混凝土浇筑速度。采取插入式软管振捣器振捣；

6）模板拆除：

①渐变段方变圆面板拆除：

当顶拱混凝土达到设计强度的100%，开始进行模板拆除，模板拆除顺序，先松开先拆块与后拆块之间的连接螺栓，然后再通过旋转支撑丝杆，让丝杆缩回，从而面板与混凝土结构面脱立。拆除顺序先拆顶模，再拆左右侧模，最后拆左右底模，遵循为先高后底，从上到下，对称拆除原则。面板拆除后通过手拉葫芦将面板放到地面，由专业人员进行清理和修理；

②渐变段桁架拆除：

模板拆除完毕后，即进行桁架的拆除，桁架拆除禁止上下同时作业，先高后底，对称进行拆除。拆除过程中动作轻缓，防止碰撞；

（7）、预埋支腿处缺口修补：

桁架拆除完成后，将预埋支退进行氧割切除，保证切割出距离混凝土结构线有100mm深度，然后用比渐变段结构混凝土高一强度等级的细石混凝土修补。

本发明方法能实现渐变段方变圆结构施工现场分件组装一次立模到位，砼分层浇筑完毕后，一次拆模周转至下一相同渐变段浇筑部位，施工效率高，砼成形质量好。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的保护范围。