大坝悬浇牛腿施工工法

1.前言

水电工程施工常有大悬臂牛腿结构，特别是对于拱坝工程，由于坝体较薄，坝体中无法布臵泄洪闸门，泄洪孔闸墩远远地悬挑出坝体。这些悬挑结构位于河床中，下部悬空高差大，如采用搭设支架难度很大。根据《水利水电施工组织设计》和其它有关资料介绍，我国水电施工中牛腿浇筑的施工方案有：预制混凝土模板内拉式，内拉式模板，三角架支撑式和三峡的外设配重和平台的内拉提升式。以上各方案在都有其难以克服的缺点，其安全性和经济性、施工速度、施工质量都难以满足现代工程的要求。

现今牛腿设计悬挑出坝体距离大，施工越来越复杂，按传统施工方法已难以组织施工。为此葛洲坝五公司成立了专门的研究小组，通过对模板的受力体系、安装方法、拆卸的工机具研究，形成了一种半内拉半悬臂的大坝悬浇牛腿施工工法。其施工的安全、质量、操作的舒适性、施工进度得到很大提高，而成本却降低了三分之一。

2.工法特点

2.1模板外设钢结构蓝式平台，可以保证操作人员从立模、校正、加固和浇筑过程的检查等全部是在平台内作业，拆模采用大吊蓝，作业的安全性和舒适性大大提高。

2.2此方案在仓位浇筑完成48h后就可以进行下一轮仓位的立模施工，不必象传统的方案必须待混凝土达到7~8d以后的龄期强度（有的设计要求达到70%的强度）才能拆模施工。每仓可节约工期7~8d以上。而且此方案立模是在上一仓模板的基础上安装，立模的工效大大提高。施工速度得到加快。

2.3采取上、下仓位两层联合受力，形成了半悬臂半内拉复合受力体系，其施工用钢材是传统的三分之一，大大降低了工程成本。

2.4采用已浇仓位模板锚固体系作为支撑，刚度大，变形少，浇筑的混凝土外观美观。

3.适用范围

本工法适用于独立悬挑出的牛腿结构施工，其它高空悬挑结构物可参考使用。

4.工艺原理

本工法的原理是第一层模板下部采用DK型大坝模板三角架作为支撑和操作平台，以上各层采用下层已浇仓位锚固的模板外平台作为支撑和操作平台，同时辅以内拉作为模板的受力结构。从根本上改变了完全以内拉受力的结构模式和高空悬空立模作业的施工方式。模板拆除采用大吊篮作业，可一次性将模板全部拆除放在吊篮上整体吊出。其施工结构见图4：

牛腿第一层模板施工图拆模吊蓝牛腿模板拆除示意图牛腿第二层模板施工图

图4 牛腿施工结构图

5.施工工艺流程与操作要点

5.1施工工艺流程 施工准备施工

第一层施工

第二层施工

拆除下层模板

翻至上层立模

循环拆除下层模板上翻施工直至牛腿施工完毕5.2操作要点 5.2.1施工准备

拆除模板

牛腿结构施工前施工准备工作极为重要，准备不充分就有可能严重影响施工进度和造成不必要的返工，甚至产生质量安全事故，其主要要求如下：

1、牛腿下部坝体浇筑最好采用DK型大坝悬臂模板，这样坝体浇筑到牛腿起坡点后将大坝悬臂模板拆除直接利用其模板的三角支架作支撑平台，否则在牛腿起坡点下1米左右要预埋安装三角支撑的铁件。预埋铁件和三角支架必须要经过专业人员计算。

2、牛腿起坡点高程必须严格控制，牛腿施工前坝体最好能浇至牛腿起坡点以上3～5cm，以减少补缝模板工作。

3、牛腿模板采用大型钢模，外支架焊接时要满足牛腿坡度要求，焊接可靠。 4、拆模的吊篮、扁担梁、钢丝绳必须验算可靠，扁担梁两端有可靠的防钢丝绳滑脱装臵。为防止坝体钢筋影响吊篮的吊装和扁担梁的搁臵，扁担梁下部采用钢凳支撑。钢凳高1.2m左右。

5、牛腿施工前必须在仓内按设计预埋好固定模板和钢管支撑的拉条钢筋。整个模板及内拉支撑受力系统必须经过设计计算并得到有关部门的审批。

5.2.2牛腿第一层施工

牛腿浇筑仓位高度是按坝体模板配臵而定，一般和坝体其它模板一致，牛腿施工是待上一仓浇注好两天以后就可以进行。其工艺流程见图5.2.2，施工中具体要求如下：

1、安装多卡模板三角架的定位锥强度要满足模板设计要求，且未受到损伤。 2、立模前应将牛腿模板的起坡点拉线定出，如起坡点悬空，应拉线焊接样架标出，且保证每块模板下有不少于两个底口约束点，以方便模板快速定位。模板安装边线和坡度要严格控制。

3、模板内拉丝杆采用ø14钢筋配双螺帽，拉条为ø12，但焊接应满足规范要

求。

4、浇筑时禁止振捣棒触及拉条，且必须 有模板值班人员，防止拉条螺帽松落及模板变 形移位。

5、预埋下一仓立模拉筋位臵要满足拉条 与混凝土面夹角约为45o。每一立柱钢管下预 埋不少于两根钢筋桩。

6、三角架及模板后平台上应铺设竹跳板 等形成作业安全平台，且绑扎牢靠。

5.2.3牛腿第二层施工

牛腿第二层施工是待第一层混凝土浇筑 完48h以后进行。模板采用吊车吊装，直 接安装在第一层模板之上，模板之间采用螺栓 连接。其工艺流程如下：

焊接模板内拉立柱钢管模板加固二仓混凝土位养护。

5.2.4拆除下层模板及三角架

由于本工法采用的是外支撑和内拉相结合 的受力模式，新浇混凝土可以靠内拉受力，故 两层混凝土浇筑完2～3d后（但下层混凝土浇 筑完最好满7d以上，也可浇筑3～4层后再拆） 就可以进行下层模板的拆除。 其工艺流程见图5.2.4.

1、模板拆除是采用一个大吊篮。吊篮长应 比牛腿宽2米以上，吊篮钢丝绳上部悬挂在扁担 梁上。

2、扁担梁最好采用ø300mm以上的钢管，扁 担梁长应比牛腿宽1米左右。

安装下部支撑三脚架 焊接模板内拉立柱钢管 测量放样 立模 模板下支撑加固 钢筋加工 绑扎焊接钢筋及备仓 浇筑第一仓混凝土 预埋下一仓立模钢筋 模板吊装

仓位养护 图5.2.2牛腿第一仓施工工艺流程

绑扎钢筋及备仓预埋下一仓钢筋桩

浇筑第

仓

将牛腿两侧模板拆除 将搁扁担梁的钢凳吊装就位 将挂蓝吊装到位 三角架及模板拆除 将拆下的三角架和模板绑扎固定在吊篮上 拆下的模板整体吊出 图5.2.4模板拆除流程图

3、扁担梁上焊有挂吊篮和起吊钢丝绳的滑动限位装臵，各配对的钢丝绳长短应一致，悬挂吊篮的钢丝绳长度起码应满足拆除3～4层模板的要求。上部起吊的钢丝绳夹角应大于45o。施工时根据拆除模板高度可将钢丝绳缠绕在扁担梁上调节。

4、模板拆卸前应用手拉葫芦将其挂在上层模板上，以避免冲击。模板分块拆除后应立即采用铁丝将其绑牢在挂蓝上。

5.3劳动力组织（见表5.3）

表5.3 劳动力组织表

序号 1 2 3 4 5 6 单项工程 管理人员 技术人员 立模 拆模 吊装 杂工 合计 所需人数 3 2 6 4 4 4 24人 备注 6.材料与设备

主要的材料设备见表6。

表6 主要材料机具设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 材料设备名称 槽钢 焊管 钢丝绳 手拉葫芦 电焊机 仓面吊 缆机 型号 [8# Ø108×3.5 Ø20 2t BX-300 8T 20t 单位 台 台 台 台 数量 2 3 1 1 用途 内拉立柱 挂吊篮 拆模 焊拉条 仓内立模 吊挂蓝和材料设备入仓 备注 可代用 可代用 可用20t以上门机代替 7.质量控制

7.1工程质量标准

7.1.1牛腿施工质量执行《水利水电施工质量验收规范》，模板加工和安装允许偏差按表7.1.1执行。

表7.1.1 牛腿模板加工和安装允许偏差表

序号 1 2 3 项目 模板边长 模板对角线长 牛腿边线 允许偏差 ±1mm ±1mm ±5mm 检查频率 每个边 每块的对角 每仓 检验方法 用钢尺 用钢尺 用全站仪 7.2质量保证措施

7.2.1本牛腿施工工法采取的是翻模工艺，模板误差有累积效应，故要严格控制模板加工和安装质量，其控制标准要达到表7.1.1要求。

7.2.2模板后平台加工应按牛腿反坡坡比样板加工，其尺寸可适当放小，立模时采用铁垫片调整。

7.2.3模板内埋拉条桩角度合适，拉条预埋应顺受力方向，焊接牢靠，拉条螺杆应采用双螺帽,模板外支撑应加固牢靠。

7.2.4浇筑时严禁振动棒触及拉条和模板，浇筑时派专人值班，浇筑仓位应与模板平齐。

8.安全措施

8.1坚持“安全第一、预防为主”的方针。根据国家有关规定、条例，结合施工单位和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员的安全生产网络，加强安全教育，坚持上岗前的安全培训和安全技术交底工作，建立健全各项安全规章制度，加强安全岗位责任制。严格按操作规程作业。

8.2模板结构及立模的受力体系、起重装臵、钢丝绳、吊点要经有设计资格人员验算，并经过审批。

8.3高空作业的施工人员。作业时必须配戴安全帽、系安全带或安全绳，穿放滑劳保鞋。

8.4起重设备的操作人员必须持证上岗，定期检查各种限位开关、起重钢丝绳、卡环等部件，如有损坏及时更换。扁担梁上钢丝绳限位装臵要确实有效。

8.5起重作业要有专人指挥，起重机扒杆要规定转动范围、转动路线，禁止超负荷起吊。

8.6严格规范用电。遇到大风、暴雨及雷电天气必须停止施工作业，同时，要切断电源，保护好各种设备。

8.7操作平台必须绑扎牢靠。拆下的模板要及时固定在吊篮上。

9.环保措施

本工法不会造成特别的环境污染。只是在模板加工和立模安装过程中电焊烟气和强光对人体有轻微的影响，施工时须对操作人员采取规定的个体防护措施即可。

10.效益分析

10.1本工法模板外设钢结构蓝式平台，可以保证操作人员从立模、校正、加固和浇筑过程的检查等全部是在平台内作业，作业的安全性大大提高。采用已浇仓位模板锚固体系作为支撑，刚度大，变形少，双层受力浇筑时安全性提高，浇筑的混凝土外观美观。根据已施工的几个大的拱坝工程（如二滩、隔河岩等），本工法在单项工程施工技术中取得了突破性的成绩。产生巨大的质量、安全社会效益。

10.2此方案在仓位浇筑完成48h后就可以进行下一轮仓位的立模施工，不必象传统的方案必须待混凝土达到7-8d以后的龄期强度（有的设计要求达到70%的强度）才能拆模施工。每仓可节约工期7-8d以上。而且此方案立模是在上一仓模板的基础上安装，立模的工效大大提高。施工速度得到加快。由于施工速度加快从而可以优化整个水电工程度汛安排和布臵，大大提前工程的总体进度，产生的提前发电等经济效益会成倍放大。

10.3采取上、下仓位两层联合受力，形成了半悬臂半内拉复合受力体系，其施工用钢材是传统的三分之一，降低了工程成本。

11.应用实例

11.1云龙河电站大坝牛腿施工

云龙河电站为三圆心双曲混凝土拱坝，最大设计坝高129m，闸墩牛腿最大悬挑出坝体19m以上，下部距离大坝基础高差达68m。由葛洲坝集团第五工程有限公司承建。

本工程牛腿采用悬臂翻转模板的施工工法属实。经现场检查大坝闸墩牛腿混凝土无变形和错台，混凝土内实外光，满足设计要求。该工法施工进度快，同时，制作模板节约了钢材，施工质量优良。作业人员的安全得到了很好的改善。大坝牛腿悬臂翻转模板施工工法非常成功。

采用该悬浇工法后施工安全性得到大大提高，施工方便，施工速度加快。由于受力方式合理，节约了三分之一的钢材，浇筑的模板变形小，混凝土外观美观。