CN113089589A - 一种肘形进水流道模板及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种肘形进水流道模板及其安装方法，涉及水利工程施工的技术领域，其肘形进水流道模板包括内腔模板，所述内腔模板包括内芯模架和覆盖于内芯模架外围的覆盖板，所述内芯模架包括进口收缩渐变段和弯道出口段两个独立成型段，所述进口收缩渐变段和弯道出口段均包括多个按肘形流道设计而成的肋环，多个肋环相互拼接。本申请具有适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在满足弯道水流的复杂流态结构并降低模板安装难度的基础上，减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响的效果。

Description

一种肘形进水流道模板及其安装方法

技术领域

本申请涉及水利工程施工的技术领域，尤其是涉及一种肘形进水流道模板及其安装方法。

背景技术

模板制作与安装是水利工程施工过程中非常重要的工程技术内容。模板制作安装工程质量，直接影响到混凝土工程结构与外观质量。在水利工程中通常会遇到异形流道，如肘形进水流道。

相关技术可参照图1，涉及水利工程中肘形进水流道。根据水力学模型试验研究表明，在水利工程流道所处弯头进水段，弯道水流的一个显著特点是在流道形态变化的约束下，流道中纵向水流随前行过程中而对应产生的次生环流，该次生环流有别于紊流流态，具有一定的水力学晕倒规律，与流道中主流线上的纵向水流结合成螺旋流，从而形成复杂的水流结构。弯道流道中的水流，因水流受弯道形体约束，弯道进流角度与直线流道不一致，可引起弯道内水流因次生环流而形成水体横向震动，进而激发出水流质点剪切震动的横向弹性波。对于泵站从水泵出口调压井至横卧出水箱涵之间的连接渐变段，这种渐变过渡段，在形体上就是出水水流的弯道流道，其管内环流及由此形成的弯道内剪切波，将会引起流道有害震动，不利于流道工程稳定。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：正因为上述弯道水流的复杂流态结构，常规的流道模板很难满足弯道水流的复杂流态结构，而此类流道异型模板的制作与安装具有工艺要求高、制作安装难度大的显著特点，以致水流在流道中形成了动能损失，这种水流损失是水力工程中不可小视的重要参数，决定着水电站、灌排泵站的需供水输水能力，水电站的发电效益，船闸、泵站的充排水时间。

发明内容

为了减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响，本申请提供一种肘形进水流道模板及其安装方法。

第一方面，本申请提供一种肘形进水流道模板，采用如下的技术方案：

一种肘形进水流道模板，包括内腔模板，所述内腔模板包括内芯模架和覆盖于内芯模架外围的覆盖板，所述内芯模架包括进口收缩渐变段和弯道出口段两个独立成型段，所述进口收缩渐变段和弯道出口段均包括多个按肘形流道设计而成的肋环，多个肋环相互拼接。

通过采用上述技术方案，各肋环在按设计间距弦长和切线角控制的条件下进行拼接成独立段内芯模架，并在内芯模架定型后，利用覆盖板覆盖内芯模架外围，形成独立段流道内腔模板，进而确保内腔模板的形体符合流道的设计要求，从而适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在满足弯道水流的复杂流态结构并降低模板安装难度的基础上，减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响。

可选的，所述肋环包括多个单块，相邻单块间设置有胶合板，多个单块通过胶合板连接。

通过采用上述技术方案，利用胶合板实现单块连接，以预防各个肋环变形。

第二方面，本申请提供一种安装方法，应用于上述的肘形进水流道模板，采用如下的技术方案：

一种安装方法，包括：

S1，制作两个独立段，所述独立段包括进口收缩渐变段和弯道出口段；

S2，连接定型两个独立段；

S3，浇注混凝土流道底板；

S4，吊装两个独立段至流道底板并安装；

S5，混凝土浇筑入仓铺料和振捣。

通过采用上述技术方案，制作两个与肘形流道适配的独立段并连接定型，形成独立段流道内腔模板，进而确保内腔模板的形体符合流道的设计要求，从而适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在满足弯道水流的复杂流态结构并降低模板安装难度的基础上，减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响。

可选的，在S4中，包括：

S4.1，将进口收缩渐变段吊至设计位置，并调整进口收缩渐变段的中心线与流道底板中心线重合；

S4.2，将进口收缩渐变段的肋环预留螺孔对准流道底板预埋螺杆，并用螺帽旋转完成底板与该段模板的螺栓连接；

S4.3，吊装弯道出口段，对准弯道出口段首端与进口收缩渐变段末端的肋环预留螺孔，穿插螺杆、旋转螺帽实现螺杆连接。

可选的，在S4之后，包括：

S401，测量内腔模板中心线与流道底板设计中心线在三维坐标系中是否完全一致。

通过采用上述技术方案，进口流道内模全程安装到位后，并经现场测量内模中心线与设计中心线在三维坐标系中完全一致后，保证流道内壁符合设计模型的流场水力学特征。

可选的，在S401之后，包括：

S402，经测量检验合格，对内模外表面进行喷塑处理。

通过采用上述技术方案，流道内模全程安装完成经现场检验合格后，对内模外表面进行了喷塑处理，从而实现了内模实木板条接缝严密、内模表面平顺光滑，保证了表面光洁度。

可选的，在S5中包括：控制混凝土沿流道纵向在内腔模板两侧交叉均匀入仓铺料。

通过采用上述技术方案，控制混凝土在沿流道纵向在内模两侧交叉均匀入仓铺料，以保证内模两侧受混凝土自重静压力均衡。

可选的，在S5中包括：振捣施工沿流道纵向在内腔模板左右交替振捣。

通过采用上述技术方案，为避免混凝土振捣是产生的扬压力导致流道内模位移，因此，振捣施工需要在沿流道纵向在内模左右交替振捣，并掌握好振捣时间，每棒振捣时间控制在 25s 左右，防止过振，以免混凝土出现砂浆、骨料分层。

可选的，在S5中包括：振捣棒的插入角度与内腔模板平行。

通过采用上述技术方案，振捣过程中，根据曲面模板的角度不同调整振捣棒的插入角度，尽量平行模板，保证不留死角，严防漏振产生气泡。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.各肋环在按设计间距弦长和切线角控制的条件下进行拼接成独立段内芯模架，并在内芯模架定型后，利用覆盖板覆盖内芯模架外围，形成独立段流道内腔模板，进而确保内腔模板的形体符合流道的设计要求，从而适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在满足弯道水流的复杂流态结构并降低模板安装难度的基础上，减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响。

附图说明

图1是背景技术中肘形进水流道的形状示意图。

图2是本申请实施例中内腔模板的结构示意图。

图3是本申请实施例中安装方法的流程图。

图4是本申请实施例中S4的子步骤流程图。

附图标记说明：1、内腔模板；11、肋环；101、进口收缩渐变段；102、弯道出口段。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

在设计泵站渐变段流道时，需要保证该段流道管壁各点均实现导数一致，类似于铁道弯道的斜率统一，列车即可安全通行。这就要求在工程施工过程中，必须确保弯道各点上的斜率相等，流道管壁各个点的曲率与流道中的主流方向一致而平顺均匀，将水流阻力损失减少至最小状态。因此，渐变段弯道异型模板的制作与安装，则必须尽可能拟合弯道的水力学要求，从而对钢筋混凝土弯道异型模板制安提出了显然高于其他形体模板的技术要求。

肘形进水流道内，水流流动属于边截面的有压管流特征，在其流动过程中，进水管处于3种典型断面形式：收缩渐变段、弯管段、圆锥段。

肘形进水管内水流总体上经历了3种不同的流态：一是在直线收缩段，水流流态平顺，随着过流断面的收缩，肘形进水管中的流速逐渐增大。二是在进入弯曲段后，水流表现为单向进水收缩形弯管流，水流受弯道管壁的约束，迅速改变为成90°方向，而且水流流速达到最大。在这个过程中，水流在内壁处的改变最为剧烈，内壁处的流速大于外壁上的速度，流速最大值和压力最小值处于弯道管壁的内侧处，在此位置易于发生局部的脱流现象，从而形成弯道内弯处管壁的气蚀。三是在圆锥段，流道外侧壁附近的水流由于惯性巨大作用效果，以致外侧壁的流速远远高于内侧壁的速度，在接近流道出口处，水流自行调整为趋于平稳的均匀分布。

由于肘形进水管与水轮泵叶轮室向连接，在整个进水流道中的水流属于三维状态下的定常流，在水泵转速恒定的条件下，进水流道中的整体流态是具有定常流态的总体流场特征。

通过分析水流工程流道的水力学要求和异型流道的内部流场特征，可以得出流道的设计与施工，需要保证的是：水流在流道内的水流平顺，尽可能避免对流道内壁产生局部压力集中、流速异常增加、脱流气蚀等有害流态，从而保证减少水头损失，保障流道投入运行后的使用寿命。

本申请实施例公开一种肘形进水流道模板。参照图2，肘形进水流道模板包括内腔模板，肘形进水流道的内腔模板选定采用现场制作，以确保工期保证。内腔模板选用木材制作木模，具体采用杉木，其具有易干燥、收缩小、易加工、耐久性好、柔软性好、不易变形、强度适宜的材质特点，以适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在具有良好的柔韧性的同时也需在具有良好的强度，以抵抗流道混凝土铺料和振捣产生的压应力。

内腔模板包括内芯模架，内芯模架包括进口收缩渐变段和弯道出口段两个独立成型段，按照泵站进水流道沿水流方向的结构，现场模板制作两个独立段，各段独立成型后，再完成连接。

进口收缩渐变段和弯道出口段均包括多个按肘形流道设计而成的肋环，多个肋环相互拼接。其中，按照设计要求流道流量为8m3/s，进出口总压差197Pa，流速均匀分布度为91.91%，弯道处速度的加权平均角度89.931。具体地，根据流道设计纵向剖面图，将流道全程截取22个流道横断面，在该剖面图上沿此22个断面量取各个横断面的剖面长度，以此确定22个肋环的横截面尺寸。

肋环包括多个单块，相邻单块间设置有胶合板，胶合板选用实心板芯，多个单块通过胶合板连接。利用胶合板实现单块连接，以预防各个肋环变形，因为实心板芯的胶合板具有握螺钉力好、垂直板芯实木方向的抗弯压强度高的优良特点。

各肋环在按设计间距弦长和切线角控制的条件下进行拼接成独立段内芯模架，如进口收缩渐变段长5.9m，弯道出口段长1.9m。定型后，以杉木实木板条制成的覆盖板覆盖模架外围形成独立段流道内芯模架，形成独立段流道内腔模板，进而确保内腔模板的形体符合流道的设计要求，从而适配肘形流道由近似矩形进口连接渐变收缩段、再连接弯道渐变圆形流道、最后连接圆形出口的整个渐变过程，在满足弯道水流的复杂流态结构并降低模板安装难度的基础上，减少水流在肘形流道中的动能损失，有效消除弯道水流不利的水力学影响。

本申请实施例一种肘形进水流道模板的实施原理为：首先，将进口收缩渐变段模板吊至设计位置，调整模板中心线与流道底板中心线重合；其次，将进口收缩渐变段模板肋环预留螺孔对准流道底板预埋螺杆，并用螺帽旋转完成底板与该段模板的螺栓连接；第三，吊装弯道出口段独立模板，对准弯道出口段首端与进口收缩渐变段末端的肋环预留螺孔，穿插螺杆、旋转螺帽实现螺杆连接，从而将两段异型模板连接成完整的肘形进口流道内模。

基于上述肘形进水流道模板，本申请实施例还公开一种安装方法。参照图3，安装方法包括：

S1，制作两个独立段，独立段包括进口收缩渐变段和弯道出口段。

S2，连接定型两个独立段。

S3，浇注混凝土流道底板，并达到80%强度。

S4，现场施工测量放线，利用吊车吊装两个独立段至流道底板并全模安装。

参照图4，在S4中具体包括以下子步骤：

S4.1，将进口收缩渐变段吊至设计位置，并调整进口收缩渐变段的中心线与流道底板中心线重合；

S4.2，将进口收缩渐变段的肋环预留螺孔对准流道底板预埋螺杆，并用螺帽旋转完成底板与该段模板的螺栓连接；

S4.3，吊装弯道出口段，对准弯道出口段首端与进口收缩渐变段末端的肋环预留螺孔，穿插螺杆、旋转螺帽实现螺杆连接。

回看图3，安装方法还包括：

S401，测量内腔模板中心线与流道底板设计中心线在三维坐标系中是否完全一致。

其中，进口流道内模全程安装到位后，并经现场测量内模中心线与设计中心线在三维坐标系中完全一致后，为保证流道内腔符合设计采用CFD计算数学模型关于流线与流速的矢量分布、保证流道内壁符合设计模型的流场水力学特征。

S402，经测量检验合格，对内模外表面进行喷塑处理。

具体地，流道内模全程安装完成经现场检验合格后，对内模外表面进行了喷塑处理，从而实现了内模实木板条接缝严密、内模表面平顺光滑，保证了表面光洁度。

S5，混凝土浇筑入仓铺料和振捣。

其中，控制混凝土在沿流道纵向在内模两侧交叉均匀入仓铺料，以保证内模两侧受混凝土自重静压力均衡。具体地，施工过程中，控制混凝土在内模两侧入仓高度以每0.1m为限，该入仓高度于钢筋制安前在内模外表面上以粗记号笔划线予以明显标示，当流道纵向左侧入仓混凝土达到0.1m高度时，则移至流道右侧入仓混凝土也达到0.1m高度，再移至左侧入仓0.1m，再移至右侧入仓0.1m，如此交替入仓。

再者，振捣施工需要在沿流道纵向在内模左右交替振捣，且每棒振捣时间控制在25s 左右，防止过振，以免混凝土出现砂浆、骨料分层，避免混凝土振捣产生的扬压力导致流道内模位移，同时保障流道的水力学流场特征要求拆模后流道表面平整光滑，减少出现麻面、坑洞流。具体地，从类矩形进口过渡到流道横向截面逐渐收缩、过渡到长为1.9m的且加权平均角度89.931°的弯道、过渡到φ1.6m的圆形出口，流道内模外壁每一位点均为弧形或曲面，混凝土在这种约束条件下的仓内平仓振捣特别需要控制振捣的施工工艺，不得以平仓代替振捣，平仓过程中不得用振捣器长距离赶料，避免大骨料沿振动棒锥体随机下滑形成混凝土蜂窝。移动振动棒的间距控制以其1.5倍作用为限，并留有与内模外壁5～10cm的距离。

此外，振捣过程中，根据曲面模板的角度不同调整振捣棒的插入角度，保障振捣棒的插入角度与内腔模板平行，减少死角的存在，严防漏振产生气泡。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种肘形进水流道模板，其特征在于：包括内腔模板，所述内腔模板包括内芯模架和覆盖于内芯模架外围的覆盖板，所述内芯模架包括进口收缩渐变段和弯道出口段两个独立成型段，所述进口收缩渐变段和弯道出口段均包括多个按肘形流道设计而成的肋环，多个肋环相互拼接。

2.根据权利要求1所述的一种肘形进水流道模板，其特征在于：所述肋环包括多个单块，相邻单块间设置有胶合板，多个单块通过胶合板连接。

3.一种安装方法，应用于如权利要求1-2任一所述的肘形进水流道模板，其特征在于，包括：

S1，制作两个独立段，所述独立段包括进口收缩渐变段和弯道出口段；

S2，连接定型两个独立段；

S3，浇注混凝土流道底板；

S4，吊装两个独立段至流道底板并安装；

S5，混凝土浇筑入仓铺料和振捣。

4.根据权利要求3所述的一种安装方法，其特征在于，在S4中，包括：

S4.1，将进口收缩渐变段吊至设计位置，并调整进口收缩渐变段的中心线与流道底板中心线重合；

S4.2，将进口收缩渐变段的肋环预留螺孔对准流道底板预埋螺杆，并用螺帽旋转完成底板与该段模板的螺栓连接；

S4.3，吊装弯道出口段，对准弯道出口段首端与进口收缩渐变段末端的肋环预留螺孔，穿插螺杆、旋转螺帽实现螺杆连接。

5.根据权利要求3所述的一种安装方法，其特征在于，在S4之后，包括：

S401，测量内腔模板中心线与流道底板设计中心线在三维坐标系中是否完全一致。

6.根据权利要求5所述的一种安装方法，其特征在于，在S401之后，包括：

S402，经测量检验合格，对内模外表面进行喷塑处理。

7.根据权利要求3所述的一种安装方法，其特征在于，在S5中包括：控制混凝土沿流道纵向在内腔模板两侧交叉均匀入仓铺料。

8.根据权利要求3所述的一种安装方法，其特征在于，在S5中包括：振捣施工沿流道纵向在内腔模板左右交替振捣。

9.根据权利要求3所述的一种安装方法，其特征在于，在S5中包括：振捣棒的插入角度与内腔模板平行。

Images