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1、1 拉西瓦水电站1尾水洞底拱拉模设计方案1工程概况拉西瓦水电站右岸引水发电系统1#、2#尾水洞开挖直径为19.1m 的全圆隧洞，砼衬砌厚度为 80cm， 衬砌后的洞型为直径17.5m的圆型隧洞，其中 1#尾水洞全长 518.03m， 为加快 1#尾水洞的砼衬砌施工进度，将1#尾水洞底拱120范围砼衬砌直线段桩号：尾10+129.10尾 10+499.03（长 369.93m）采用拉模施工工艺进行施工。拉模走向：采用平行于洞轴线的拉模施工工艺， 由 1#尾水洞下游向上游方向衬砌施工。拉模面板设计：采用“ V”形面板，使尾水洞底拱底部先成形，然后利用混凝土自身强度成型。2拉模结构设计2.1 拉模面
2、板设计尾水洞衬砌后的直径为17.5m。拉模使用范围为尾水洞底拱120的圆弧拱段，相应的弦长 15.16m，弦高 4.38m，根据洞径及纵向坡度的情况，考虑现场混凝土塌落度，混凝土浇筑强度和模板拉行速度等，拟定“V”形面板长度为 8m。尾水洞衬砌半径为8.75m，混凝土采用皮带机送料，混凝土的坍落度选用79cm，堆积坡度为 1：2，120圆弧的拱高为 4.38m，按堆积长度计算，模板长度应为8.8m，确定模板长度为 8m 。通过以上参数提供，相应拉模沿底拱纵向轴线倾角为：tg=4.386=0.73，即 =36.129。单位 :m 尾水洞通过洞纵向圆心与120 度底拱相应弦高交点的连线相切后得出一
3、个与洞轴线成36.129。的椭圆。则相应椭圆短轴为： a=1/217.5=8.75m 2 长轴为： b=1/2(17.5sin 36.129。)=14.84m 椭圆在 XOY 坐标体系中的方程为：x2/8.752+y2/14.842=1 椭圆在 X O Y 坐标体系中的方程为： x2/8.752+(y+7.4112)2/14.842=1 椭圆方程坐标体系图如下： （单位 m）通过上述体型计算分析，尾水洞拱底衬砌所采用的拉模面板及围柃体系为“V”椭圆曲线，相应椭圆曲线方程为：x2/8.752+(y+7.4112)2/14.842=1，该椭圆曲线短轴a 变化区间7.58,0，长轴 b 变化区间为
4、0,7.4288。根据以往经验，拉模滑行速度为0.30.4m/h，砼约 3 小时拉模具备滑行条件，本工程衬砌砼强度为 C20F100W6，砼达到初凝时约8 小时左右，故面板设计宽度拟定为2m，面板采用 8mm 厚的钢板。围柃采用 10mm 厚，宽 25cm 的钢板制作，沿2m 宽的面板曲线作三道纵向围柃，即距两侧模板边 1cm 各一道，中间一道，横向模板肋采用 50mm等边角钢制作，间距 30cm。拉模面板及围柃在X O Y 平面坐标系中的平面体型如下图，在砼衬砌高度为4.83m，底拱 120 度的衬砌范围内，该拉模面板及围柃体系与隧洞纵向轴线成36.129度的夹角。3 X 0 0.5449
5、1.5306 2.0882 2.5201 2.8832 3.2012 3.4863 3.7461 3.9855 4.208 4.4162 4.612 4.7969 5.1387 Y 7.4288 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 4.6 X 5.2975 5.449 5.594 5.7328 5.8661 5.994 6.117 6.2353 6.3493 6.459 6.5649 6.6669 6.7654 6.8604 6.9521 Y 4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.
6、2 2.0 1.8 1.6 X 7.0407 7.1262 7.2088 7.2885 7.3655 7.3498 7.5115 7.58 4.9722 Y 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 4.8 2.2 模板展开图图中单位以 m 计，模板按洞轴线方向为宽2m，但椭圆曲线之间的垂直距离不等长。4 为了施工方便，保证面板垂直距离2m 的宽度。2.3 桁架系统桁架系统由轨道桁架梁、主桁架、次桁架和模板连接板及其它联系构件组成。轨道桁架梁：单根梁宽63mm，长 16.66m，高 88cm，主梁为 16a 槽钢，次梁为14a槽钢，中间斜撑采用10 号和 8 号槽钢；模板支撑
7、桁架：由主桁架、次桁架和斜撑及模板连接板组成。主桁架为16a槽钢，次桁架为 14a槽钢，斜撑为 10 号和 8 号槽钢。具体见附图（ 1）图（8）。面板及桁架上面的辅助工具等荷载共计总重量如下表：序号名称总用量总重量 (kg) 备注1 16a槽钢1033.5m 17817.54 3 14a槽钢219.3m 3187.53 4 10号槽钢527.5m 5278.68 5 8 号槽钢535.37 4307.05 6 8mm 钢板55. 6m23491.68 7 10mm 钢板27.8 m22183.5 8 45mm 钢板0.25m288.4 9 60mm 钢板0.2m294.2 10 50*50
8、角铁94.6m 356.6 11 53 圆钢0.8m 13.84 12 85 圆钢1.2m 53.4 13 人员700 14 其它荷载600 15 总计34243.65 未算消耗材料16 总计38968.02 已算消耗材料注：总计（ 16）材料损耗按 10已经计入上表。2.4 轨道及轨道支撑系统轨道及轨道支撑系统主要由轨道、轨道支撑柱组成。1）轨道型号的确定：经计算轨道每 m 的承重为 2435.5kg，即 q=24.4KN/m，轨道支撑柱间距L=3.0，初步拟定轨道型号为 25a号工字钢，并根据材料力学中截面弯曲正应力强度校核公式进行校核。- =170MPa; - q=24.4KN/m; -
9、 L=3.0m； - W=237cm3Mmaxq L2/8=24.4*32/8=27.45KN.m; max= Mmax/W=27.45103/23710-6=100.55 MPa =170MPa; 故选用 25a号工字钢满足设计要求。5 2）轨道支撑柱的确定说明：本图以为标注单位；轨道支撑柱截面图18号槽钢图 3 选用“图 3”所示的两个10 号槽钢扣成的支撑柱，经计算当轨道支柱高度达2.74m时，每根抗弯允许荷载为300KN，但考虑到拉模的稳定性和轨道安装安全，选用两个16a槽钢扣成的“图 3”所示的支柱支撑轨道，间距为2m。轨道底部采用在岩石上预埋插筋，中间用400400mm10mm 的
10、钢板将支撑柱和插筋焊接，以固定轨道支撑柱。支撑柱顶端焊接25025010mm 的钢板，用来固定轨道，具体安装见附图（ 9） 。3）轨道行走轮设计见附图（ 10）2.5 牵引系统根据滑模牵引计算公式T=A+Gsin+ |Gcos-p|f1+Gcosf2K，并查得相关参数如下： -模体与砼的粘结力，钢模板按0.5KN/m2; A-模体与砼的接触面积47m2；-模体倾角 1；G-模体系统自重（包括配重、施工荷载）389.68KN；p-砼上托力按 5KN/m2取235kN；K=1.5; f1钢模体与砼的摩擦系数，取0.40.5; f2滑块与轨道的摩擦系数，取0.15（钢对钢）将上列数据代入滑模牵引计算
11、公式得，T=237.48KN 即 24t 的牵引力 ; 初步考虑采用 2 台 25t 的卷扬机计 2 个牵引点的牵引方式。3. 解决的几个主要问题：3.1混凝土强度及入仓问题由于滑模施工速度较快， 要求混凝土终凝时间为68h，才能满足底拱拉模施工混凝6 土尽快成型的需要。滑模混凝土采用常态混凝土，为解决混凝土纵向堆积坡度的问题，混凝土坍落度控制在79cm，入仓方式采用自制皮带机直接入仓，皮带机长度约60m。 ；3.2 内层主筋与滑模滑行干扰问题规范要求：两钢筋接头间距必须大于30倍钢筋直径。本工程中，主筋为25 和28的级钢筋， 因此，轨道顶部高程必须高于设计混凝土面不小于90cm。解决办法：
12、增加桁架和轨道支撑柱高度，调整钢筋下料表，满足规范要求；3.3 拉模安装对于该拉模跨度、 高度较大， 重量较重， 进行整体安装十分困难， 拟采用模板分块现场拼装，首先用 25 吨吊车安装单片桁架梁， 再进行单片桁架梁之间的焊接， 最后拼装面板。3.4 牵引系统安装牵引方式采用每台卷扬机1 个牵引点，吊点为焊接钢板挂耳， 每侧吊点位置尽量靠近混凝土面受力形心处，见附图（1） 。卷扬机安装在仓号前方15m 处，钢丝绳平行于洞轴线。3.5 底拱结构缝问题由于尾水洞设计分块长度及边顶拱钢模台车设计长度均为12m，底拱钢模台车设计长度 6 m，为了和边顶拱、底拱台车浇筑衔接，在滑模施工过程中，需预先按照设计桩号埋设橡胶止水及沥青板，使底板按设计桩号产生诱导缝，考虑到皮带机长度60m，卷扬机安装在仓号前方 15m，初拟单仓浇筑长度为30m。3.6 拉模行走导向与支撑拉模导向采用 25 号工字钢做为轨道，采用 25 号工字钢腹板每侧1 个侧轮控制拉模侧偏及浮升，具体行走部分见附图（9） 。
