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?；炷翝仓^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
