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变电站吊模加固处理措施的应用分析.pdf
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1、湖北电力Vol.47 No 1 Feb.2023DOI:10.19308/j.hep.2023.01.009第 47 卷第 1 期2023 年 2月变电站吊模加固处理措施的应用分析张阳1,崔秋菊2,郭力驰2(1.国网湖北送变电工程有限公司,湖北 武汉 430061;2.国网湖北省电力有限公司,湖北 武汉 430077)摘要 吊模作为模板体系中的重要一环,对于混凝土浇筑质量和施工安全防护起到至关重要的作用。吊模支设通常位于结构薄弱环节,为解决涨模、跑模、失稳和倾覆问题,对吊模的加固处理便显得尤为重要。重点分析变电站土建施工中,常见的吊模类型的加固处理措施,基于经济适用的原则,总结施工经验,加强隐
2、患点的强化处理,以实现吊模加固体系的标准化和规范化。重点针对支撑稳固性、加固有效性和模板体系刚度加强进行研究,对加固措施进行详细描述,以指导具体的变电站施工工作,实现变电站土建施工质量的提升。关键词 变电站;吊模;加固处理;支撑体系;稳定性;抗倾覆中图分类号 TU745.7 文献标志码 A 文章编号 1006-3986(2023)01-0060-09Application and Analysis of Reinforcement Measures for Suspended Formwork in SubstationsZHANG Yang1,CUI Qiuju2,GUO Lichi2(1.
3、State Grid Hubei Power Transmission and Transformation Engineering Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430061,China;2.State Grid Hubei Electric Power Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430077,China)Abstract As an important part of formwork system,suspended formwork plays a vital role in the quality of concrete pouring and const
4、ruction safety protection.The erection of suspended formwork is usually located in the weak link of the structure.In order to solve the problems of formwork expansion,formwork shifting,instability and overturning,the reinforcement of suspended formwork becomes particularly important.This paper focus
5、es on the analysis of the reinforcement measures of common suspended formwork types in the civil construction of substation.Based on the principle of economy and applicability,the construction experience is summarized,and the hidden danger points is strengthened to achieve the standardization and no
6、rmalization of suspended formwork reinforcement system.The paper also emphatically makes studies on the support stability,reinforcement effectiveness and formwork system stiffness strengthening,and describes the reinforcement measures in detail so as to guide the specific substation construction wor
7、k and achieve the improvement of substation civil construction quality.Key words transformer substation;suspended formwork;strengthening treatment;support system;stability;anti-overturning0 引言变电站工程施工,涉及到办公楼、控制楼、水池、地下室、构支架基础、防火墙、围墙等多种建、构筑物,结构型式繁杂,其中,涉及到吊模处理的情况比较常见。吊模主要是指在混凝土浇筑施工过程中,模板底部无支撑,悬挂于空中的模板1,
8、与常规模板相比较,其特点是下口无支撑或着需通过特殊措施进行加固。在吊模施工中,涉及到钢筋绑扎、马镫筋安装、钢筋保护层垫块安设、预埋管线敷设、止水钢板的埋设等各种问题,其中,问题较为突出、较难处理的则是模板的加固。而吊模加固处理之所以要重视,是因为在吊模支设中,需要对其进行有效支撑,以解决混凝土浇筑过程中模板加固及上浮问题。以水池底板施工为例,底板连同侧壁上翻部位的内侧模板因悬于底板上部,支撑稳定性难以保证,混凝土在振捣浇筑过程中容易出现跑模问题,在硬化过程中因发热膨胀引起涨模问题,根收稿日期 2022-10-17作者简介 张阳(1993),男,陕西渭南人,大学本科,学士,工程师,研究方向为变电
9、站土建施工。60湖北电力Vol.47 No 1 Feb.2023第 47 卷第 1 期2023 年 2月部常常出现渗水、烂根等质量通病2。在施工过程中,因加固处理不到位,极有可能使整个结构或构件失去部分平衡3,引发安全事故。更有甚者,浇筑工人根据施工经验,在预估到模板支设不稳固时,对该部位混凝土的浇筑,会主动采取减少振捣次数甚至漏振的措施,导致混凝土浇筑不密实,由此引发结构件的蜂窝、空鼓等一系列问题。正是基于此,本文针对吊模的加固处理进行分析,重点针对变电站土建施工中常见的吊模类型进行论述。1 主要吊模类型论述吊模加固处理问题之前,首先需要明确的是,本文所采取的措施基于土建施工常规方法,从经济
10、合理性和技术稳定性的角度出发,优先考虑以下几种材料:一是面板采用胶合板或者覆膜板(以下统称“木模板”)、二是支撑楞梁采用方木、三是加固和支撑采用48.33.6 mm的钢管。以上所用材料为建设工程施工中常用的周转性材料,易于取材,可适应不同的地理位置和市场环境,易于核算工作,可充分发挥周转材料的使用效率 4,同时易加工,工人操作简便。尤其是针对变电站建构筑物型式较多、各种结构件尺寸不统一的特点,难以对模板实现定型定制处理的情况,采用上述材料具有更强的适应性。根据变电站工程施工经验,吊模一般出现在建筑物地下室、结构下沉板、水池及事故油池侧壁、厂房及构架多阶独立基础、楼板后浇筑洞口等部位。这些部位因
11、模板支设缺少有效支撑,需要对其加固处理进行专门的技术设计。与此同时,以上部位对混凝土整体浇筑质量和后续施工处理有着重要作用,且吊模施工属于安全薄弱点,处理不当容易导致失稳和倾覆等情况发生,危及作业人员人身安全,故需严格认真处理。主要吊模类型如下:1)结构降板:此处主要针对办公楼或控制楼等办公场所,盥洗室、卫生间等房间的楼板标高通常低于同层其他楼板标高,需要进行降板5,此时下沉部位梁内侧模板因失去支撑需要作为吊模处理,如能有效地控制降板混凝土成型质量,那便能够从源头上解决该问题6,如图1所示。2)水池或地下室侧壁上翻:在变电站,出于消防及工业用水、生活给水及降温喷淋等考虑,通常会设置水池;变压器
12、因排油需要设置事故油池;控制楼通常设置有地下室阀冷设备间等,这些通常设置在0以下,因防水要求,同时减少底板对后浇筑墙体的约束,降低墙体开裂的可能性7,底板需连同侧壁上翻不少于500 mm一同进行浇筑,是减少水池渗水和漏水的主要措施8,此时,侧壁内侧模板因失去支撑需要作为吊模处理,如图2所示。3)多阶独立基础:变电站厂房及构支架基础,通常设置为两阶或者两阶以上独立基础,基础结构高度大。其中常见的两阶基础,通常采用底板+支墩的型式,且上部支墩结构高度大(大于1 m)。因基础第二阶及以上的支墩部分出于一次浇筑施工的需要,保证浇筑后不留施工痕迹9,其模板因失去支撑需要作为吊模处理,如图3所示。2 加固
13、处理方案针对以上3种变电站施工中常见的吊模类型,本节主要从材料周转率、技术可行性和成本控制角度出发,考虑施工和材料获取便捷的要求,以此确定经济可行的处理措施。在决定采用何种加固处理方案之前,首先需分析模板侧压力来源,一般情况下,主要有以下4点:一是混凝土输送过程中,混凝土的坍落对侧模的压力,属于冲击荷载;二是混凝土振捣过程中,振动棒振捣对侧模的振动荷载,属于振动荷载;三是混凝土硬图1结构降板示例Fig.1Example of structural descending plate图2水池结构示例Fig.2Example of pool structure 61湖北电力Vol.47 No 1 F
14、eb.2023第 47 卷第 1 期2023 年 2月化过程中,混凝土在硬化前对侧模的静荷载;四是混凝土硬化过程中,因水泥水化反应放热的缘故,水化放出的热量在混凝土内部集聚不易散失而产生热应力10,混凝土膨胀对侧模板的压力。2.1结构降板本节所指的结构降板,主要针对卫生间、厨房和洗衣房的情况,此类房间通常平面尺寸小、降板处设置有梁(部分中跨梁同样降低标高)、降板高度在300 mm至500 mm之间,在降板区域形成上翻梁的结构。以某变电站消防执勤楼为例,如图4所示。本例中,卫生间和洗衣房结构降板均为460 mm,下沉板支撑端为梁。2.1.1处理方案对于此类模板的加固,主要考虑混凝土浇筑过程中对模
15、板的冲击和振动,一方面其结构尺寸较小,在平面上构成小范围的闭合构造;另一方面原结构板区域已采用支撑架进行支设,故该部分吊模仅需针对模板抗变形和抗倾倒进行研究,因此考虑采用两种方式来对吊模进行处理,其一是选用刚度大的模板,另一个就是加强对侧模的加固支撑。方案1:因木模板容易变形和起拱,抵抗外力作用能力比较差,容易破损、漏浆和涨模11,故可选用定制薄壁钢模板的方式,通过模板自身组合以抵抗侧模压力。采用此种方式,需考虑在角部增加水平斜撑的方式来增强稳定性,如图5所示。方案2:对木模板进行有效的加固和支撑,选用图3多阶独立基础示例Fig.3Example of multi-stage independ
16、ent foundation图4某消防执勤楼卫生间楼板结构图Fig.4Structural drawing of toilet floor of a fire guard duty building 62湖北电力Vol.47 No 1 Feb.2023第 47 卷第 1 期2023 年 2月60 mm90 mm的木方作为支撑楞梁、48.33.6 mm的钢管作为对撑,以此来增强抵抗变形能力和抗倾覆能力。采用此种方式,角部通常为支撑薄弱点,若加固不好,会造成接茬处混凝土错台、漏浆、烂根等质量缺陷 12,为解决此问题,采用木模板和方木加工定制角撑,以此增加模板角部稳定性,角撑示意如图6所示。内侧吊模
17、支撑采用预制的混凝土垫块支撑,垫块尺寸80 mm80 mm,高度同楼板厚度,此方案示意图如图7所示。2.1.2方案分析1)材料周转分析:采用方案1,钢模板的定型化模具可重复利用,组装结构牢固,几何尺寸准确13,使用中变形小。但变电站建筑物通常不超过3层,房屋数量少,不同变电站之间卫生间等尺寸各不相同,即使同一变电站,尺寸也不尽相同。基于以上现实情况,采用定型钢模板,虽然理论重复利用率高,但是受制于现实条件,无法有效周转使用,通常定制一套模板,仅能适用于个别施工条件。采用方案2,对木模板进行加固支撑,所用面板、楞梁和钢管等均可现场加工制作。其中,自定制木角撑,可适用同一降板深度的各种平面尺寸下的
18、施工要求,更进一步,加固板采用角钢焊接为90直角或者斜向加固,加固角钢可重复适用于不同场景。此方案在不同条件施工场景中均可使用。2)技术可行性:两种方案均有成熟的施工案例,不同之处在于,方案1需要对模板进行拼接,方案2需要对模板加工和钢管支撑安装。在技术和工人操作上均有可行性。3)成本控制:因两个方案材料选用不同,方案1材料费用和加工费用较高,使用费用较低,方案2均为工地常用材料,但是需现场加工处理。总体而言,采用方案2在成本控制上更有利。2.1.3方案选用综合以上分析,方案2在材料周转和成本控制方面更有优势,本文选取方案2的加固处理措施,其支撑剖面图如图8所示。2.2水池或地下室侧壁上翻本节
19、针对水池、事故油池、地下室及其类似结构的底板施工,其通常位于0以下,侧壁需上翻距离底板上表面不少于500 mm,同底板一同施工。本节以某换流站阀冷水池为例,如图9所示,其水池内壁模板的加固处理为本节论述范畴。本例中,池壁上翻500 mm,顶面埋设钢板止水带,基坑采取大开挖的方式。图5钢模板示例Fig.5Example of steel formwork图6自定制角撑示意图Fig.6Schematic diagram of customized angle brace图7模板加固支撑示意图Fig.7Schematic diagram of formwork reinforcement suppo
20、rt图8模板加固支撑剖面图Fig.8Profile of formwork reinforcement support 63湖北电力Vol.47 No 1 Feb.2023第 47 卷第 1 期2023 年 2月2.2.1处理方案此类模板的加固处理,需考虑以下问题:一是平面尺寸较长,形状为非规则的矩形;二是平面尺寸较大,无法通过钢管对撑来实现模板支撑;三是池壁上翻高度较高,模板倾覆可能性较大,需保证安全控制措施14;四是底板较厚,需考虑混凝土振捣浇筑时混凝土浆液对模板的浮力作用15,池壁内侧模板存在上浮风险。根据施工经验,采用螺栓对拉、模板加固及钢管斜撑的方式,分别解决以上问题,是最经济实用的
21、措施。在此基础上,针对拐角处的薄弱环节,采用如图10所示的角钢进行加固,通过此优化措施,增强模板在角部抵抗振动扭矩的能力,提高整体稳定性。加固处理措施见图11所示。1)模板通过60 mm90 mm的木方进行加固。内侧模板横楞设置在模板上下部,以此增强侧边抗变形能力;纵楞每隔20 cm设置1道,以此增强模板整体刚度。外侧模板横楞设置3道,其他设置方式与内侧模板相同。2)模板体系通过止水螺杆对拉,上部留出空间设置钢板止水带。对拉止水螺栓通过双钢管对模板进行加固,加固钢管每隔0.5 m设置1道。3)侧壁拐角处设置加强角钢,通过螺栓与横楞木方进行可靠连接。4)外模采用钢管斜撑与水平支撑,通过地锚进行固
22、定,以此提高支架整体抗倾覆能力。5)内模通过混凝土垫块支撑于底板面层钢筋之上,尺寸为80 mm200 mm保护层厚度。2.2.2方案分析1)材料周转分析:此套模板加固体系,适用于所有水池、事故油池及地下室的施工,角钢、钢管、地锚等可以随用随周转,使用过程中仅需承担模板的损耗,此损耗可通过对脱模剂的正确使用、拆模后清理保护、进行有效的过程控制16等措施降低。加固钢管同样适用于其他部位施工,如电缆沟、基础、梁等。2)技术可行性:此方案通过对变电站施工经验的归纳总结,处理方式均为常规方法,采用螺杆对拉,施工方便、加固很牢、容易保证混凝土的密实性17;同时对木工操作要求、各工种配合衔接也比较容易,在技
23、术上有很高的可行性。3)成本分析:采用此加固方案,其所用材料均来自于正常施工用模板、钢管及对拉螺杆等,无需特别设计和定制,可通过与其他模板加固体系一起采购或租赁的方式,通过集约化管理,实施统一调拨调剂管理18,取得最低的成本。与此同时,由于水池、地下室等施工在整个变电站工程中体量较小,采用其他定制化或专业化模具不现实也不经济。综合来看,本例方案在经济上最可行。综合以上分析,针对水池底板上翻吊模的加固处理,采用钢管及螺杆对拉加固、钢管支撑的方式是适用的。2.3多阶独立基础本节所指的多阶独立基础分两类讨论,一类是高度小于或等于1 m的基础,一类是高度超过1 m的基础。尤其是针对支墩高度超过2 m双
24、阶独立基础,在变电站尤其是特高压项目中比较常见,因基础需一次浇筑成型,其支撑稳定性的要求更高,同时,此类型基础通常多图9水池模板示例Fig.9Example of pool template图10加强角钢示例Fig.10Example of reinforcing angle steel图11水池吊模加固处理措施Fig.11Reinforcement measures for suspended formwork of pool 64湖北电力Vol.47 No 1 Feb.2023第 47 卷第 1 期2023 年 2月为大体积混凝土,在硬化过程中,水化热反应很大,容易产生较大的温差19,即使
25、有针对性采取了温控措施,其体积膨胀仍对模板加固提出了更高的要求。因此,本节分两种情况对模板的加固处理进行论述。2.3.1处理方案第一类:高度小于或等于1 m的基础。此类基础,因基础体积较小,侧模失稳的可控性较强,其需要解决的是混凝土浇筑过程中的冲击和振动作用,故对其的加固处理,采取斜撑和螺杆对拉的方式,方案如图12所示。本例以二阶独立基础为例,平面图见图13所示,措施如下所述:1)第二阶模板通过水平支撑担支承在第一阶模板上,通过钢钉固定在一起。水平支撑担采用两根60 mm90 mm方木,同时作为第二阶模板的水平楞,构成第2阶模板的加固体系。2)模板通过60 mm90 mm的木方进行加固。横楞设
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