水流道模架系統制作安裝技術淺析
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一、工程簡況
引江濟淮派河口泵站樞紐位于江淮溝通段的起始段，起訖樁號J0+000－3+240，布置在派河上游距離入巢湖口2.6km處，泵站設計流量295m3/s，工程為Ⅰ等大（1）型泵站，主要建筑物級別為1級。泵站進、出水均為正向布置，主泵房順水流向長33m，采用肘形流道。泵站流道進口底板頂高程-4.80m，沿順水流向漸變至集水井處-6.075m，底板厚度為1.5m，每孔進水室最小凈寬為8.0m，流道處最后部位厚1.66m。
二、進水流道施工方法的優選
（一）現有施工技術存在的缺陷
進水流道斷面線型流暢，但三維空間上變化較大是施工的難點，傳統的肘形進水流道施工缺陷較多：（1）使用木板作為流道模板，拼縫多，常常形成外觀上的縫隙，不利流道外觀質量的提高。制作和安裝流道模板的精度控制難度大，增加質量控制的難度。（2）為增加以木板制作的模板剛度，防止變形過大影響流道質量，需要設置大量的圍檁和支架，制作工序繁雜。施工工藝落后，增加了施工組織的復雜性。（3）交叉作業多，相互干擾大。需要大量使用勞動力，不利于提高施工機械化水平。施工進度緩慢，施工成本較高。
傳統流道施工方法存在的問題較多，質量不高、進度緩慢，必須加以改進：（1）要克服模板易變形、外觀質量不佳的缺陷，則必須使用剛度大的鋼模板和可靠的支撐系統。（2）要減少模板拼縫的數量、提高混凝土外觀質量，則必須增大單塊模板面積。（3）要提高施工機械化水平、減少普通工人數量、加快工程進度、降低工程成本，則必須改進施工工藝，采用工廠化加工、模塊化組裝、可拆卸式支撐、大型機械吊裝等措施。要克服傳統施工方法的缺陷，宜采用裝配式鋼模板整澆成型的方法，提高工程質量、減少交叉作業和干擾、簡化施工工藝、降低施工成本。
三、模架系統設計
（一）模架系統設計原理
根據流道三維空間采用BIM技術進行模塊和支撐系統設計，應用Revit軟件將設計提供的流道單線圖和相應的斷面參數輸入其中，建立體量基線和一一對應的斷面，將斷面放置于Revit體量中，適當加密斷面后生成完整的肘形進水流道實體模型；根據設計斷面分塊圖，采用數控精準加工成型技術工廠化加工裝配式鋼模板，完成數控下料、模板分塊、分類編號、焊接組裝、預拼裝檢驗和拆裝組運；結合支撐系統設計要點，應用Revit軟件模擬肘形進水流道現場支撐體系搭設，指導進行精確的施工放樣和定位安裝，形成一個符合設計要求的肘形進水流道模板及支撐體系。
（二）裝配式鋼模板設計
1.建立BIM模型依據流道單線圖和型線數據表，采用BIM技術，在Revit中建立基線及斷面組，進行三維模擬放樣，建立進水流道BIM模擬圖型。2.確定模板規格尺寸根據流道線型和截面尺寸劃分單塊模板大小，再根據側面及上部混凝土的厚度對鋼模板進行強度、剛度等分析、計算，確定鋼模板各部件規格和尺寸。經計算，面板采用5mm厚的鋼板，邊肋與豎肋采用600mm×80mm的扁鋼，內部圓弧部分骨架采用16b的槽鋼進行加強，方形部分支架骨架采用100mm×100mm×4mm方管加固。
（三）裝配式鋼模板支撐體系設計
1.建立支撐體系BIM模型。根據模板形體、流道內空間尺寸，采用BIM技術模擬支撐架體搭設，形成支撐體系三維圖。2.確定支撐體系的布置。肘形進水流道鋼模板支撐體系采用Φ48×3.5mm扣件式鋼管支撐，管材為無縫鋼管，立桿上部采用可調式頂托，肘形部位底端外側頂托上放置混凝土同標號的墊塊，墊塊厚度要大于U型托高度，依靠調整頂托的絲杠來調整進水口漸變流道模板的位置和高程。為保證支撐受力位置位于模肋處，根據模板的加固受力橫肋的位置設置支撐受力點，保證支撐點在模板內的鋼橫肋處受力。支架搭設高度根據基底高程及頂板底高程確定，并根據異型鋼模板及主次楞的尺寸計算出可調節頂托頂面的標高。3.流道斜坡面的支撐措施。在流道底板斜坡面上測設支撐體系搭設尺寸，在各立桿底處布置固定支點，埋設Φ18的鋼筋、高度200mm作為支點。支撐體系搭設時將立桿套住鋼筋即可固定于斜坡面，同時在立桿與斜面接縫處埋設鐵楔子固定。流道頂面斜坡模板支撐采用主楞鋼管和Φ28鋼筋雙排加固，次愣利用鋼模板自身肋骨受力支撐。4.流道肘部鋼模板抗浮沉、抗位移措施。為防止混凝土澆筑過程中流道模板上浮或左右位移，設計在流道模板的底部焊接對拉鋼筋，將模板與泵站底板固定連接在一起，在流道模板側面采用對拉鋼筋將模板與四周結構鋼筋焊接固定，確保漸變流道模板的位置準確。模板內部采用扣件架鋼管十字撐進行支撐，其支撐位置與流道外部支撐點相對應。
四、模架系統制作與安裝
（一）裝配式鋼模板制作
1.裝配式鋼模板加工。加工時按照流道單線圖、流道斷面圖、流道斷面數據表以及BIM設計參數，對單元部件進行展開放樣，采用大型的數控切割設備和面板彎弧設備，精準加工，確保了肋板和面板彎弧的角度，提高鋼模的制作精度。對鋼模板面板進行數控下料并按照圖紙編號，有利于現場工人組裝拆卸，施工現場按照編號要求進行組裝。2.裝配式鋼模板試拼。將加工完成、檢驗合格后的鋼模板在廠內試拼，試拼完成后對其整體進行專項檢查，檢查合格后拆卸成規則分塊的模塊并編號送至施工現場。
（二）模架系統安裝
1.肘形流道鋼模板進場檢驗。正式安裝鋼模板前對進場的鋼模板模塊進行外觀質量、形體尺寸和拼裝接觸面檢查，確保符合質量要求后再進行實體安裝。2.支撐體系搭設。肘形流道采用裝配式鋼模板，進水流道次楞采用雙排Φ48×3.5mm鋼管，間距250mm和200mm布設，主楞采用雙排Φ48×3.5mm鋼管布設。測量人員用全站儀測放出進出水流道中線、水泵機軸線及異形鋼模板邊線，并在基礎混凝土上用記號筆或自噴漆標記清晰，同時設置標高控制樁，用以控制支撐架的搭設高度。繼續測量出鋼模板的位置，再用全站儀根據支撐架立桿的縱橫向間距進行現場預排定位，在基礎表面彈出控制線作為搭設支撐架控制依據。安裝工人按照測量控制線逐根安裝支撐桿，嚴格控制立桿高程，設置橫向和斜向拉桿，形成穩定的支撐體系。3.肘形流道鋼模板安裝。根據設計圖紙和測量放線要求，確定好每塊鋼模板的平面位置及高程。按照先安裝流道下部鋼模板、再安裝側面模板、最后安裝頂部模板的順序逐塊安裝。采用起重設備將分塊的鋼模板按照編號逐一吊裝，使用手拉葫蘆進行微調精確定位，上緊限位螺栓。首先安裝流道下部的鋼模板，逐塊拼裝，流道下部鋼模板形成一個整體，并與事先預留在基礎混凝土中的埋件連接上，并固定好，起到澆筑混凝土時的抗浮作用。然后安裝流道側面模板，與兩側支撐體系連接牢固，最后安裝頂部模板，形成流道整裝模板。
（三）混凝土澆筑
利用傾斜底板自然流淌形成斜坡，從站身下游處開始向站身上游分臺階澆筑。混凝土澆筑過程中安排專人負責對模板及支撐體系進行跟蹤檢查與維護。
（四）鋼模板拆除
預先擬定支撐架、鋼模板的拆除順序和安全拆除方案，遵循從上至下、從進水流道進口到出口的順序原則拆除。先拆除流道內的側墻支撐鋼管，再拆除鋼模板間對銷螺栓，直流道頂部逐塊拆除鋼模板。模板拆除后及時對表面殘留物進行清理，按照編號順序在料場堆放整齊，以備后續使用。
五、結語
采用BIM和數控精準加工成型技術，制作肘形流道模架施工系統。澆筑的流道混凝土，線形流暢，表面光潔，糙率低，可有效提高泵站運行效率。采用裝配式施工工藝，縮短了模架施工工期，解決了大型泵站肘形流道鋼木模板散支及拼裝工效低、精度及整體性差等問題，相比于傳統工藝，節約施工用材，符合綠色施工要求。
作者:張文杰 單位:安徽水安建設集團股份有限公司
