懸臂模板在大壩工程施工中的應用

許顏雄

(福建福州潤閩工程顧問有限公司，福州 350000)

1 工程概況

王家洲水庫位于福建省浦城縣，總庫容2093萬m3，為中型水庫。大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高61.8m，壩頂長度313m。大壩整體采用碾壓混凝土進行澆筑，上游側垂直于壩軸線，下游坡比為1∶0.72，大壩典型斷面設計如圖1所示。

圖1 大壩典型設計斷面圖

本工程使用的懸臂大模板在尺寸上主要以3×3.75m與3×3.85m兩種為主，在結構上包括操作平臺、鋼立柱、三角支撐架、鋼面板、可調斜撐桿及錨筋六部分，經核驗之后已確保模板的剛度、強度及穩定性指數均滿足相關施工要求，且模板各種結構件同樣按照標準構建進行設計加工[1]。

就鋼面板而言，其厚度滿足5mm標準，為保證面板加強格柵滿足相應剛度要求，在材料的選擇上選用了“Z”型卷邊型鋼。模板支撐系統選用了三角桁架的設計，以確保支撐系統在穩定性上能夠得到可靠保障。支桿在設計上具有調節性及可變性，從而使得支桿長度具有可塑性，以控制面板的傾斜角度；下部剛體三角形中的橫梁及豎梁內均設置了水平及鉛直調節裝置，用以控制面板在水平面及鉛直上的調整，而下部剛體三腳架本身則具有一定的支撐性，可單獨滿足模板的職稱要求。結合各方面參數來看，模板整體設計具有結構受力明確、剛度大的特點，因而在重復使用或多次拆卸中均有良好表現，不會輕易產生損壞[2]。

2 大壩模板施工方案的制定

分析認為，采用常規的木模或組合鋼模板施工，裝模工作量大、施工進度緩慢，且拉條數量多，拉條須拉到碾壓混凝土區域，造成變態混凝土工作量增加，徒增造價并難以滿足設計要求。經施工組織比選，議定采用大模板施工工藝[3]。

根據施工組織要求，大壩碾壓混凝土采用分層澆筑，單層高度為3.0m，大壩上下游面立模高度必須達到3.0m，大模板最小高度應為3.0m、寬度約3.0m。目前國內大壩常用的大模板有爬升模板和懸壁模板，爬升模板和懸壁模板示意如圖2、圖3所示。

圖2 懸臂模板示意圖

圖3 爬升模板示意圖

爬升模板施工工藝為：下一澆筑層收倉→安裝本澆筑層模板→本澆筑層澆筑施工→拆除下一澆筑層模板并直接安裝到上一澆筑層→……

懸壁模板施工工藝為：下一澆筑層收倉→拆除下一澆筑層模板并直接安裝到本澆筑層→本澆筑層澆筑施工→……

從上述圖2、圖3及施工工藝對比分析，爬升模板和懸臂模板施工上的優缺點對比如下：

表1 爬升模板和懸臂模板施工上的優缺點對比

綜上述，大壩碾壓混凝土模板施工采用爬升模板進行施工雖然技術成熟，但在本工程中的應用缺點頗多。懸壁模板雖存在待凝待強的缺點，但碾壓混凝土澆筑的倉面達到60m長度，當碾壓混凝土澆筑過半時，早期澆筑的碾壓混凝土已達到2.5MPa可進行懸臂模板的二次提升及加固作業，大壩碾壓混凝土在往澆筑倉終點澆筑的過程中，起點已澆筑完成部分已完成懸臂模板的安裝及加固，并不影響大壩碾壓混凝土的流水施工作業。因此懸臂模板需等待碾壓混凝土達到2.5MPa的混凝土強度的缺點可通過左右岸流水施工進行克服該缺陷，并保證大壩碾壓混凝土的持續施工作業不影響工期。經研究，確定大壩碾壓混凝土模板施工方案為懸臂模板施工方案[4]。

3 大壩懸臂模板施工方案的實施

3.1 安裝前的施工準備

模板安裝進行前，項目技術主要負責人需按要求與作業班組長進行技術交底，而作業班組長則需要對實際操作人員就交底內容進行安全施工教育，以保障施工人員及操作人員對施工圖紙、施工方案及施工工藝有具體的了解。為確保施工過程的安全及模板的各方面性能，施工現場需根據實際情況設置測量控制點，以滿足模板安裝及檢查需求；對于現場調動的模板及相關配件應按照設計規格及數量進行清點，并檢查模板本體與配件的完整性，嚴禁擅自使用有殘缺、損傷的模板及配件；安裝進行前還要做好模板面的清理作業，并在模板面上按要求涂刷脫模劑，涂刷脫模劑的過程中應盡可能小心作業，以防脫模劑遭到污染，對原有的鋼筋及混凝土產生腐蝕作用。

3.2 設置錨固系統

錨固系統的設置需要按照錨固結構圖進行，設置前還需充分分析倉位模板配置圖，在結合錨固結構圖及倉位模板配置圖的基礎上進行設置。錨固系統的埋設作業需在混凝土澆筑前進行，在安裝定位錐時需確保定位錐安裝在模板預定位置并再三檢查，確保安裝無誤后再進行混凝土的澆筑。澆筑作業需要將定位錐的預埋螺栓澆筑到混凝土中，以確保定位錐的穩定性，方便后續的模板懸掛作業。

3.3 大壩懸臂模板的安裝

倉面吊車將模板起吊后，由操作人員對準于已澆混凝土預埋的定位錐(蛇形筋)，再由指揮人員指揮徐徐落下，使模板準確就位于預埋件的定位錐(蛇形筋)并與懸臂模板支撐腿處用定位錐螺母擰緊，摘掉吊車吊鉤，調節模板傾角時，人員可在操作平臺處調節桁架連桿使模板達到施工精度要求。特別應注意的是，由于模板桁架受力后產生彈性變形，加之各部件的安裝配合間隙，模板安裝時應予內傾。經多年使用該類模板的經驗，內傾量控制在0.5-1cm時較為適宜。模板安裝時，測量人員隨時用儀器檢查校正。

3.4 模板安裝中的安全技術措施

1)進行模板安裝前的放樣工作需嚴格按照設計圖紙進行測量，在測量結果得到準確保證的基礎上開始放樣工作，針對放樣中的重要結構盡可能多設置控制點，方便之后檢查校正工作的進行。

2)施工進行前需對操作人員進行技術培訓，保證操作人員在技術能力方面滿足模板的一系列施工要求，并強化操作人員的安全教育工作，嚴令操作人員按照相應規程進行操作。

3)模板安裝過程中務必保證臨時固定設施的穩定性，以免模板安裝發生傾覆現象，尤其是支架必須確保其支撐點位于堅實地面或老舊混凝土表面。

4)模板鋼拉桿與錨環的連接需要保證充分牢固，錨固件的錨固強度也需得到可靠保障，尤其是在錨固件承受荷載的情況下。

5)整個施工過程需確保完全按照施工工序進行，在模板被完全固定之前嚴禁超前進行下一道工序。

6)混凝土澆筑施工必須在模板安裝完成且進行完備的檢查驗收之后開展。

7)大模板需配置齊全相應附屬設施，附屬設施包括操作平臺、防護欄桿及上下梯道等，一旦發現附屬設施出現損壞，應第一時間暫停作業并報修，為方便后續混凝土澆筑作業的進行，大模板安裝完成后還需搭建臨時走道及其他安全保障設施。

8)模板施工平臺一定要掛設安全網，平臺上嚴禁堆放雜物，且應加強巡視力度，避免非施工人員在施工平臺上逗留。

9)大模板的施工相關步驟若涉及到現場指揮人員、實際操作人員時，必須確保人員所處位置足夠安全可靠，并處以相應的安全保護措施。

10)大模板吊機的位置應具有靈活性，且需按照吊裝曲線圖隨時調整，以確保吊機在大模板吊裝全程均處于安全范圍，對吊裝涉及到的工具需確保其位置上的合理性及性能上的可靠性，吊裝完成之后應及時拆除所有臨時支撐設施，吊裝作業嚴禁人力參與，且整個吊裝過程應保證響應的穩定性，避免模板產生大幅度擺動，單次吊裝作業只能吊裝一塊模板。

11)吊裝作業需在天氣良好的情況下進行，如果是在夜晚進行吊裝作業，需保證照明的完整性，若大模板上設置有平臺，則在吊裝開始前需要清除平臺上的所有雜物及物料，且要確保里外角模及臨時摘掛的板面與大模板之間足夠牢固可靠。

3.5 懸臂模板吊裝的安全措施

要使懸臂模板的吊裝足夠可靠，首先需要確定相應的安全生產方針及生產原則，施工過程中始終堅持“安全第一、生產第二”的方針，并確保“誰主管誰負責”等相應安全工作原則得到保障。作業全過程需要將施工安全、人身安全及財產安全均納入相應安全管理體系，并區分不同的優先級，嚴格執行安全管理制度以避免各類施工生產事故發生。

人員方面需要先建立安全生產管理網絡，按照組織機構分別簽訂安全責任狀，并對施工過程涉及的風險及安全問題進行全面分析，找出其中不合理的內容，完善安全生產管理體系，以定期開展安全教育工作、召開安全例會的方式找出生產過程中存在的安全問題及隱患，并采取相應措施予以解決。對于參與施工工程的員工，需在入場前進行安全意識及安全操作的培訓，提升施工人員的安全意識，施工過程中也務必要注重各種安全處理措施的落實。

4 大壩懸臂模板立模現澆施工成效

碾壓混凝土懸臂模板施工較爬升模板施工最大的優點在于節約造價，王家洲水庫大壩工程在本項施工方案調整上共節約造價44.8萬元，對比如表2所示。

表2 懸臂模板施工與爬升模板施工造價對比表

5 結 語

碾壓混凝土懸臂模板立模現澆碾壓混凝土施工技術，安全系數高、造價低且適合碾壓混凝土大壩模板作業，可供碾壓混凝土壩及相關工程的設計及施工人員參考使用。