大型牛腿结构立模方案分析

刘红岩

(湖北葛洲坝多能模板工程有限公司，湖北宜昌 443002)

1 概述

牛腿结构在水电工程中很常见，如各进出水口闸墩倒悬部位。该处模板除受混凝土侧压力外，还受到较大的混凝土及钢筋自重，加之其为外伸结构，立模拆模较直立面困难，操作者的安全问题尤为突出。因而采用何种施工方案才能保证立拆模安全、便利并节约成本投入是值得深入研究的问题。

2 目前工程常用的各种立模方案

笔者总结了目前各工程常用牛腿结构施工方案，主要有三种，分别为仓内吊模方案、大模板整体提升方案及液压自爬模板方案。下面结合工程实例，对各施工方案一一进行介绍。

2.1 仓内吊模方案

仓内吊模方案是一种传统的施工方案，在很多工程中均有应用。它采用组合钢模板施工，模板加固方式采用每层预埋型钢柱或混凝土预制柱进行内拉、内撑加固，在施工期间模板不拆除，待牛腿施工完毕，沿牛腿反坡段搭设悬吊排架，吊筋需在混凝土施工时随仓预埋，操作人员在悬吊排架上一次性将模板拆除并进行混凝土面的修补和坝体保温等作业。

以龙滩水电站底孔进水口牛腿为例，牛腿为1∶1的坡比，采用仓内吊模方案施工。牛腿模板采用P6015、P1015钢模拼装，采用［8的槽钢作为竖向围檩，横向围檩采用φ48焊接钢管;模板加固方式采用每层预埋［14a 槽钢内拉、内撑加固，槽钢间距75 cm，埋入混凝土面30 cm。拉模筋采用φ16一级钢筋，拉模筋螺杆、螺帽全部采用φ18的螺杆、螺帽(底部三排采用双螺帽)，槽钢拉筋全部采用φ18一级钢筋。拉模筋拉杆间距按75 cm×70 cm 布置。脚手架采用φ48的钢管搭设，在离牛腿1.5 m 位置布置一层间距为1.5 m×1.5 m 脚手架。脚手架利用拆模后的拉模筋头生根搭建，竖向钢管底部必须与上层预留的拉杆头焊接生根，所有竖向、横向钢管采用十字扣件连接，并在脚手架上挂一层安全网。

采用仓内吊模方案施工的情况如图1所示。

图1 仓内吊模方案示意图

2.2 大模板整体提升方案

大模板整体提升方案的思路很巧妙，它在结构上采用多卡大面板，单套模板背后布两榀竖围柃，并设操作平台。为调整整个模板系统的平衡，在工作平台支架上增加配重，使模板在提升过程中始终处于所需要的倾斜状态;模板靠预埋的定位锥支撑，在仓内预埋钢筋三角柱内拉内撑以加固模板。

以三峡水电站厂房拦污栅牛腿为例，牛腿为1∶0.625的坡比，施工时采用大模板整体提升方案。

面板按照混凝土2 m 升层设计，高2.4 m，宽3 m。采用多卡面板，背后布置两榀型钢竖围檩。面板上口设置有提升吊耳，提升吊耳通过螺栓分别与面板上口板肋和竖围檩连接固定。

操作平台共设三层，上、中两层均为模板安装、拆除平台，下层平台为坝体修补、保温操作平台。其支架为型钢支架，与型钢围檩采用螺栓连接成整体，平台上铺设竹跳板。混凝土配重块重量经计算确定，固定放置在中间层操作平台上游侧。

整套模板采用锥型套筒和钢瓦斯通过反吊拉条进行固定，套筒与拉条连接端伸入混凝土内。每块模板高度和宽度方向各设2排共4根φ16的拉条(不包括地脚拉条)，与仓内的三角钢柱焊接并斜拉向钢柱与下游预埋的φ25锚筋桩焊接固定。

采用大模板整体提升方案的情况见图2。

图2 大模板整体提升方案示意图

2.3 液压自爬模板方案

采用液压自爬模板方案的原理是:模板体系由多卡悬臂模板(整套)、提升架、爬轨、液压系统四大部分组成，其中悬臂模板承担混凝土浇筑时的所有荷载，提升架、爬轨、液压系统三部分构成一个自动爬升机构，起提升悬臂模板的作用。该方法解决了牛腿整体提升模板提升后难以重新定位的问题。

以锦屏水电站导流底孔下游面牛腿为例，牛腿为1.4∶1(54.5°)的坡比，结构宽度为16.2 m，结构高度为30 m，采用液压自爬法施工，详细设计情况如下:

选择多卡D22K 悬臂模板和多卡SKE50自动爬架联合施工，D22K 悬臂模板作为承受混凝土侧压力、自重、施工荷载的主要受力部件，SKE50自动爬架为提升机构，其爬升时通过两根主横梁带动D22K 爬架上升并依靠导轨为D22K 悬臂模板重新定位。

根据业主提供的设计数据——混凝土浇筑层高3 m、侧压力值为3 t/m2，将模板设计成高度3.9 m，使用时模板下口搭接老混凝土面5 cm，上口露出混凝土面19 cm;结构宽度方向上根据计算D22K 支架影响宽度不大于0.9 m，依此布置D22K 支架21榀，SKE506榀，拼缝板6块。

液压自爬模板方案如图3所示。

3 各方案优缺点分析

用于牛腿部位施工的各方案分析比较情况见表1。

图3 液压自爬模板方案示意图

表1 用于牛腿部位施工的各方案分析比较情况表

4 结语

从以上对各方案进行的分析比较情况看，大模板整体提升方案和液压自爬模板方案的优势明显高于仓内吊模方案，但在实际工程施工中，采用何种施工方案不能一概而论，还要结合本工程的规模、工期、质量要求、现有模板及机械设备情况等诸多因素进行论证，最终确定采用何种施工方案，以便达到施工迅速、安全、经济、质量优良等目的。