深中通道西人工島現澆隧道模塊化裝配式模板施工技術

鄭偉濤，吳立凱，龐智童，楊潤來

（1.中交一航局第一工程有限公司，天津 300456；2.中交第一航務工程局有限公司，天津 300461）

0 引言

當前，國內現澆隧道常規模板施工技術一般有大型液壓組合鋼模及現拼組合模體系兩種。其中，在施工條件限制少、隧道結構斷面較標準，且具備工廠化生產條件時，通常采用大型液壓組合鋼模工藝，該施工工藝可充分發揮工廠法預制施工優勢，形成流水作業線，顯著提升模板周轉效率[1-2]，但對施工場地、隧道結構斷面形式標準化要求相對較高；在現場條件苛刻，或隧道結構斷面尺寸標準化程度較低時，通常采用鋼框木模或現拼組合模板體系，該施工工藝對現場作業條件要求較低，可針對隧道結構特點按需定制，模板制作及現場拼裝靈活性高，但安拆作業量大，模板周轉利用率較低。

深中通道西人工島現澆隧道暗埋段作業地點為外海深基坑，作業條件較苛刻，隧道結構尺寸漸變，采用大型液壓組合鋼模或現場拼裝組合模板體系，均存在較為明顯的劣勢。為提升工程品質，綜合以上兩種常規模板體系的優勢，采用模塊化、裝配化的模板設計及施工思路可為解決工程施工難點提供新的途徑。

1 工程概述

深中通道西人工島島上隧道暗埋段全長175.0 m，分CW01～CW04四段，斷面形式為兩孔一管廊結構。統籌考慮鋼筋、模板施工便利性及大體積混凝土的控裂需求，各結構段縱向按約15 m設置施工縫，將暗埋段整體分11個小節段；每節段豎向分兩層進行實施，其中底板和側墻一次澆筑成型，頂板第二次澆筑[3]，暗埋段隧道結構斷面形式及豎向分層如圖1所示。隧道頂板厚1.6 m，單次混凝土澆筑量大，對模板及支架體系承載力要求高。

圖1 暗埋段隧道結構斷面形式Fig.1 Structural section form of cast-in-situ buried tunnel

該工程地處外海深基坑，作業空間狹小，不具備大型起重吊裝條件；同時，隧道斷面寬度漸變，模板設計及現場實施難度較高。為提升工程品質，降低模板安拆施工難度，按照化整為零，先易后難的思路，運用模塊化、裝配式理念，融合工廠化標準化及現場拼裝靈活性等優點，對變寬隧道模板進行了設計。

2 模塊化裝配式模板技術原理

由于隧道寬度漸變，將隧道頂板模板分為標準型和非標準，將需現場逐段配置的變尺寸模板壓縮在最小范圍。標準型單元模板在后場由木梁與鋼梁形成龍骨[4-5]，鋪設面板制作形成模塊，與對應的成組支架形成單元模塊化模板，見圖2。

圖2 裝配式模板單元組Fig.2 Assembled formwork unit group

隧道頂板模板由多套單元模塊化模板裝配連接形成整體，剩余變寬部分現場采用木梁及面板拼裝成型。本節段頂板澆筑完成后，將單元模塊化模板分組通過卷揚機牽引轉移至下一節段從而實現快速安拆，具體拼拆方式如圖3所示。通過該裝配化施工方案，避免了變寬節段施工完成后重新打散拆除模板并在下節段重新拼裝等繁瑣工序[6]，最大限度地提升了變寬隧道模板通用性，降低重復安拆對模板的損傷，提高了施工安全性及效率。

圖3 單元組模板牽引示意圖Fig.3 Traction diagram of unit group formwork

3 施工設計

3.1 支撐體系設計

單元模塊化模板支撐體系采用承插型盤扣式鋼管支架，尺寸及立桿布置模數與單元模板匹配。支架間距1.2 m×1.2 m，橫桿標準步距為1.0 m，支架頂底部步距加密至0.5 m布置[7]。

立桿型號為φ60.3×3.2 mm，Q345材質，由1.0 m、1.5 m、2.0 m三種類型組合搭配；橫桿型號為φ48.3×2.5 mm，Q235材質，長度有0.9 m及1.2 m兩種；斜桿型號為φ34.5×2.3 mm，Q235材質，有0.9 m×1.0 m和1.2 m×1.0 m兩種規格[8]。為便于單元模塊化模板整體牽引，支架搭設前，預先鋪設U24a槽鋼，作為模板轉移滑道。

因隧道設置2.98%縱坡，如圖4所示，為避免頂底托外露長度超差，沿隧道縱向對支架進行分組，同一組支架對頂底托座絲桿外露長度進行調節，確保立桿垂直度滿足要求。對于隧道底部1.5 m×0.4 m倒角部位，加工制作楔形調平塊，確保底托支撐面水平，并利用膨脹螺栓對楔形調平塊進行固定，防止滑移。

圖4 隧道縱向模板支架布置示意圖Fig.4 Layout diagram of tunnel longitudinal formwork support

3.2 單元模板體系設計

頂板模板體系采用面板+木梁+鋼梁體系。其中，面板采用21 mm覆膜膠合板；橫向分載梁采用24號木工字梁，布置間距為30 cm；主梁采用14號雙拼槽鋼，間距1.2 m布置。根據標準化及模板通用化設計需求，對隧道全長范圍內單元模板尺寸進行劃分，形成3.9 m×4.7 m、3.9 m×3.5 m、4.5 m×4.7 m、4.5 m×3.5 m及倒角部位等標準模板。面板與木工字梁之間采用木螺釘進行固定，木工字梁與雙拼槽鋼之間采用主次梁連接器進行連接[3]。

單元模板在后臺提前制作，模板正式安裝前，提前對隧道結構標準化模板擺放位置進行放樣，確認標準模塊需求，并在地面進行放樣，確定定位特征點。單元支架按照定位特征點進行擺放，并與單元模板組拼形成單元模塊。安裝時須確保模板主梁均落于支架頂托中心位置。單元模板安裝完成后，對剩余變寬尺寸部位進行現場量測，根據實量尺寸進行補模區域安裝加固。在模板安裝過程中，需確保模板整體尺寸、平整度、預拱度及拼縫錯臺滿足要求。

3.3 安拆工藝

3.3.1 施工順序

本工程共計投入2套頂板模板，按照跳倉法進行施工。第一段隧道結構施工時，按照傳統工藝搭設支架并對應安裝單元模板；待第一段隧道施工完成后，即可發揮快速轉移優勢，采用卷揚機分組牽引至下一結構段，實現流水作業。

3.3.2 模板支架體系松脫處理

在頂模具備拆除條件后，按照后裝先拆的原則，自補模處由待施工階段側開始，先拆除單元模塊之間的連接桿及剪力桿等，確保模板支架單元組有效分離。然后調節模板支架頂部可調托座，使單元模板下落，如圖5所示。

圖5 模板單元組下落分離示意圖Fig.5 Diagram of landing and separation of formwork unit group

3.3.3 模板轉移

模板拆除前，提前在待施工節段安裝卷揚機并確保有效固定，并做好牽引前各項緊固件檢查。開始牽引前，在下一節段提前對支架單元組擺放位置特征點進行測量放樣，以便支架牽引就位后快速定位。為確保單元模塊化模板牽引過程移動同步，安全可控，在支架底部U形槽鋼上連接橫向分配梁，實現兩點拽拉到多點同步牽引，如圖6所示。各組支架牽引時，均應保證牽引點位于支架正前方，減少單元模板扭轉造成的定位偏差及安全風險。

圖6 底部U形槽鋼與橫梁連接示意圖Fig.6 Connection diagram of bottom U-channel steel and beam

3.3.4 支架加固及搭設

模板支架體系整體轉移至下一澆筑節段后，對盤扣式腳手架桿件之間連接情況進行檢查加固，確保立桿及橫桿連接可靠，并對變形或局部受力過大的桿件進行更換或調整。調整頂底托外露絲桿高度以確保模板頂標高及立桿垂直度滿足要求，而后采用專用轉移車精調單元模塊平面位置，利用橫向拉桿或扣件鋼管對模組間連接加固，并確保拼縫擠壓緊密。標準模塊安裝完成后，實測剩余變寬部位尺寸并進行現場填充安裝。各個部位整體加固后，驗收合格進入鋼筋綁扎工序。如圖7所示為西人工島暗埋段隧道模塊化裝配式模板實物圖。

圖7 現場結構斷面實物圖Fig.7 Physical drawing of site structure section

4 效益分析

4.1 工藝優勢

1）經現場實踐，與傳統模板支架體系相比，模塊化裝配式模板施工技術有效降低了施工復雜程度，且減少工序轉換，故可顯著減少施工時間。

2）模板支架搭設屬于危險性較高施工，腳手架在安拆過程中，易發生安全事故。通過裝配式模塊化整體轉移的施工工藝，避免了大量的現場模板拼裝及支架搭設工作，有效地降低了搭設過程中的風險。

3）在模板支架轉移時，因整體模板分為多個單元組，每次轉移單個模板單元組即可，可避免因重復安拆造成的材料損耗，有效提升模板拼裝質量。

4.2 施工工效

深中通道西人工島現澆隧道采用裝配式模塊化施工工藝技術，按照單元模板后臺制作分組拼裝方式，在前一結構段施工完成后逐塊牽引轉移至下一結構段，模板安拆周期約3～4 d。相較于傳統的現拼模板工藝，可節約工期約10 d。同時，模板安拆作業人員投入數量顯著減少，僅需5人配合即可完成模板轉移及調整作業，施工工效優勢顯著。

5 結語

深中通道西人工島現澆隧道施工條件苛刻，隧道結構尺寸漸變，工程創新采用的模塊化裝配式施工技術，較好地解決了模板通用化程度低、安拆作業工作量大、安拆作業效率低、安全管理風險高、質量控制難等一系列難題。通過該技術的應用，為變截面現澆隧道的模板工藝提供了一種創新解決方案，可供類似工程參考。