一種大型輕便化快速安裝及拆卸式鋼模板

金錢華

上海綠地建設（集團）有限公司 上海 200083

市政工程裝配式施工技術是與“十三五”規劃提出的綠色發展理念相契合的先進技術，該技術的一個關鍵環節在于預制構件的工廠標準化、快速化預制，原來的鋼模板預制工藝已無法滿足目前市政預制裝配式橋梁質量及施工效率的需求，故設計研發一種大型輕便化快速安裝及拆卸式鋼模板施工技術成為一種現實的需求，特別是混凝土小箱梁的預制，對于大型化、輕便化、快速安拆、流水化預制工藝有更加迫切的需求[1-7]。

1 預制小箱梁鋼模板施工工藝流程

預制小箱梁鋼模板施工工藝流程為：場地平整、混凝土臺座制作→鋼底模安裝，測量定位→采用專用吊具進行側模整體安裝及固定→底部鋼筋籠的整體安裝→內模的整體安裝及防上浮固定→上部鋼筋籠的整體安裝→小箱梁混凝土整體澆筑→待小箱梁混凝土強度達標后，整體拆除側模并整體拼裝到待預制的相鄰底模上，同時開始等待預制小箱梁鋼筋的吊裝→待小箱梁強度達標后，折疊并拆除內?！貜蜕鲜龅氖┕み^程。如圖1所示。

圖1 工藝流程示意

2 預制小箱梁鋼模板施工技術要點

大型輕便化快速安裝及拆卸式預制小箱梁鋼模板體系由底模、側模、內模、C形可調節吊鉤等組成（圖2）。新設計的小箱梁鋼模板應具有足夠的強度、剛度、穩定性，操作簡便，便于各部件一次整體安裝到位，易于多次循環往復使用。同時，在多次循環往復使用中，不產生影響預制構件外形的變形和損壞。

圖2 大型輕便化快速安裝及拆卸式預制小箱梁鋼模板體系

2.1 預制小箱梁鋼模板計算

鋼模板在加工制作前必須對相應部件（包括：底模、側模、內模、C形可調節吊鉤等）進行相應的計算，以確保整個模板體系安全可靠。為保證整套模板具有足夠的強度、剛度、穩定性以及操作輕便，模板的鋼材采用Q345材質。計算荷載包括內模上浮力、混凝土澆筑時的側壓力、模板自重等，部分模板計算結果如圖3所示。

圖3 部分模板計算結果

2.2 預制小箱梁鋼模板組成

預制小箱梁鋼模板體系由底模體系、側模體系、可折疊內模體系、C形多孔可調節吊鉤、端模、防上浮錨桿等部件組成，各部件的組成及作用如下。

2.2.1 整體式底模體系

在預制過程中需設置多個整體式底模體系，以滿足整體式側模、內模一次安裝或拆卸到位要求。

整體式底模體系由主鋼框架、次鋼框架、面板、局部加固面板、底部側模支托限位件等部件組成。

1）主鋼框架由橫向和局部縱向的H型鋼組成，其作用是：作為整個底模的主承重部件，并將上部的預制構件荷載可靠傳遞給混凝土臺座；承擔側模傳遞過來的水平荷載，限制側模水平位移；內模上浮力的主要承受部件之一，與次鋼框架及局部加固面板一起組成一體，共同承受內模上浮力。

2）次鋼框架由橫向和縱向的槽鋼組成，其作用是：作為整個底模的次承重部件，并將上部的預制構件荷載可靠傳遞到主鋼框架；保證整個底模面板的平整度，防止面板局部變形；內模上浮力的主要承受部件之一，與主鋼框架及局部加固面板一起，組成一體共同承受內模上浮力。

3）面板由整塊熱軋鋼板制作而成，自身具有良好的強度和剛度，作為與混凝土直接接觸的部位，是確保預制混凝土外觀質量的重要部件。

4）局部加固面板由整塊加厚熱軋鋼板制作而成，并與面板焊接成一體，上部設有錨固孔和錨固螺栓，其作用是：用于固定上浮錨桿；對承受內模上浮力的面板區域進行加固，以保證承擔上浮力部位面板的強度和變形滿足相關要求。

5）底部側模支托限位件由支托鋼板、開槽的限位卡槽及T形限位板組成，其作用是：固定及支撐側模底部，防止側模底部水平及豎向位移，保證側模的線形及拱度與底模一致，從而保證整個預制箱梁的整體線形符合設計圖要求；承擔側模傳來的水平及豎向荷載；將側模底部的荷載傳遞給底模主鋼框架。

整體式底模長度要與所預制的混凝土小箱梁長度相適應，同時可以根據箱梁的線形及拱度進行反拱設置，并將底模承受的荷載均勻傳遞給基礎。

2.2.2 整體式側模體系

整體式側模的外形及長度必須與所預制的混凝土小箱梁相適應。高度約為1.6 m，上翼緣外挑約為1.2 m。側模底部采用限位塊和鋼鍥進行加固，與底模拼接成一體。垂直方向采用可調節式立桿進行支撐，上口采用精軋螺紋鋼筋進行對拉加固，單側的側模安裝及拆卸采用C形可調節吊鉤整體一次性完成。

整體式側模體系由面板、背肋、模板收邊加固方鋼、C形鉤吊裝卡固方鋼、可調節立桿、上部緊固精軋螺紋鋼筋、側模存放支架等部件組成，如圖4所示。

圖4 整體式側模體系的部件組成

1）面板由整塊熱軋鋼板制作而成，自身具有良好的強度和剛度，作為與混凝土直接接觸的部位，是確保預制混凝土外觀質量的重要部件。

2）背肋是由整塊熱軋鋼板通過等離子切割而成的整塊異形板，其作用是：保證整個側模面板的平整度，防止面板局部變形，保證整個側模面板有足夠的強度和剛度；用于承受面板傳來的荷載，并將荷載傳遞給收邊方鋼。

3）上下部收邊方鋼由熱軋成品矩形鋼管制作而成，其作用是：與面板、背肋焊接成一體，以保證整個側模的強度和剛度；下部收邊方鋼用于與底模卡槽固定，并承擔整個側模的底部荷載及部分豎向荷載；上部收邊方鋼用于與可調節立桿的連接，并將側模外挑部分的豎向荷載傳遞給可調節立桿；上部收邊方鋼作為C形可調節吊鉤起吊時的卡固件。

4）可調節立桿由帶可調節孔的上下兩段無縫鋼管組成，其作用是：調節側模的水平高度及相應位置；承擔混凝土箱梁澆筑時的豎向荷載。

5）上部緊固精軋螺紋鋼筋的作用是：承擔側模上口的水平荷載以及防止側模上口的水平位移。

6）側模存放支架由無縫鋼管焊接而成，通過螺栓與側模連接成一體，用于側模的臨時及長久存放，減少側模存放時的占用空間。

2.2.3 可折疊內模體系

可折疊翻轉內模的外形及長度必須與所預制的混凝土小箱梁相匹配。高度約為1.2 m，寬度約為1.7 m。內模各構件之間通過螺栓及銷軸連接，內模通過防上浮錨桿與底模連接，并防止混凝土澆筑時內模上浮。上部可折疊段可通過銷軸來上下折疊，混凝土箱梁澆筑前，內模整體一次吊裝入模，混凝土箱梁澆筑完成后，內模折疊分段拆除。

可折疊翻轉內模體系由上部可折疊翻轉段、兩側固定段、下部錨固段、防上浮錨桿、內部豎向槽鋼組成，具體如圖5所示。

圖5 可折疊內模體系的部件組成

1）上部可折疊翻轉段由面板及等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑，其作用是：承擔混凝土箱梁澆筑時的上部荷載；混在凝土箱梁澆筑完成并達到拆模強度之后，進行翻轉折疊，便于內模拆除。

2）兩側固定段由面板及等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑，其作用是：承擔混凝土箱梁澆筑時的側面荷載；混凝土箱梁澆筑完成達到拆模強度后，作為上部可折疊翻轉段翻轉支點，保證上部可折疊翻轉段的可靠翻轉。

3）下部錨固段由面板、熱軋方鋼、等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑。方鋼上設有錨固孔，用于防上浮錨桿的固定，其作用是：承擔混凝土箱梁澆筑時的上浮荷載；用于上浮錨桿的固定。

4）防上浮錨桿由錐形圓鋼制作而成，兩端設有螺紋用于螺母的緊固，其作用是：固定底模及內模，并將內模承擔的上浮荷載傳遞給底模，解決了以往采用壓石方法防止內模上浮的不足。

5）內部豎向槽鋼由成品槽鋼制作而成，通過螺栓與內模各體系連接，其作用是：保證整個內模的形狀及整體剛度；承擔混凝土小箱梁澆筑時的部分豎向荷載。

2.2.4 多孔可調節C形吊鉤

多孔可調節C形吊鉤是一種配合整體式側模板工作的專用吊具，作用就是實現整體式側模板的一次安裝或拆卸，減少吊裝機械的使用。

多孔可調節C形吊鉤由等離子切割而成的整塊C形鋼板、多孔調節鋼板及局部加強鋼板組成。通過合理設置多孔可調節C形吊鉤的數量及杠桿原理，利用卡固側模上的卡固方鋼及上部收邊方鋼來整體安拆側模（圖6）。

圖6 多孔可調節C形吊鉤的部件組成

2.2.5 端模

端模由多塊成品鋼板通過螺栓組合而成，上面根據預應力索的位置設有預應力錨具孔，便于預應力錨具的定位及安裝。

2.3 預制小箱梁鋼模板施工技術要求

2.3.1 模板加工制作時的技術要求

側模、端模及內模安裝尺寸允許偏差和檢驗方法見表1。

表1 各模板允許偏差及檢驗方法

2.3.2 模板安拆時的技術要求

1）底模安裝。采用水平儀進行觀測檢查，當混凝土臺座沉降穩定，底模預拱變化在設計要求的范圍內時即可停止觀測，并將檢查結果記錄歸檔；當觀測值不符合設計要求時，及時進行調整。

底模預拱度計算及設置：通過跨中高程與小箱梁兩端高程的平均值對比，計算箱梁拱度。結合箱梁存放時的中部徐變位移情況，30 m標準跨徑小箱梁預拱度設置為箱梁拱度＋2 cm。底模安裝尺寸允許誤差見表2。

表2 底模安裝尺寸允許誤差

2）側模安裝及加固。整體式側模采用多孔可調節C形吊鉤實現一次整體安裝、拆卸；側模固定在底模支托限位件上，保證側模的線形及拱度與底模一致，從而保證整個預制箱梁的整體線形符合設計圖要求。側模底部采用限位塊和鋼鍥進行加固，側面采用可調節式立桿進行支撐。側模上口通過精軋螺紋鋼進行固定。

3）端模安裝。端模分為2個部分，在中間位置處斷開，并安裝可以伸縮鋼板的槽口，可以調節不同小箱梁的斜交角度。

4）內模安裝。在側模、梁體鋼筋、端模安裝完成后，將整體拼裝的內模吊裝至鋼筋籠內。內模采用防上浮錨桿與底模連接，避免內模在澆筑時上浮（圖7）。

圖7 內模防上浮連接

5）內模拆除。折疊內模時在需要拆除內模的預制小箱梁兩端安裝1臺固定卷揚機，將卷揚機的卡扣與內模連接牢靠，工人鉆入內模取下螺栓、補板、支撐桿，內模自動折疊收縮，啟動卷揚機緩緩抽拉內模。

采用大型輕便化快速安拆鋼模板工藝的預制構件成品效果如圖8所示。

圖8 預制構件成品效果

3 結語

大型輕便化快速安裝及拆卸式預制小箱梁鋼模板體系的應用，能使混凝土預制小箱梁在工廠預制化階段的效率得到大幅度提升，同時也能極大地提高預制小箱梁的成品質量，可以為近年來國家力推的市政建設全面采用預制裝配式橋梁技術提供有力的保障。

該模板體系已在上海市多個裝配式市政高架項目中得到安裝和推廣，如S7公路新建工程一期、二期項目，龍東大道改建工程，濟陽路改建工程，S3公路新建工程等，保證了施工過程中的結構安全，縮短了施工工期，尤其在保證產品質量及安全生產方面具有突破性的優勢。