箱涵模塊化移動模板施工技術(shù)

郭偉偉 車彥奇 王趙煜 張強(qiáng) 崔云奇

中國水利水電第五工程局有限公司，中國·四川 成都 610066

1 引言

以目前國際的研究水平來看，箱涵施工機(jī)械化和自動化程度均在逐步提高，提高箱涵混凝土澆筑質(zhì)量和施工效率，縮短建設(shè)工期，改善工人工作環(huán)境，提高模板安裝移動的機(jī)械化、輕型化和自動化程度是未來的主要趨勢。

傳統(tǒng)箱涵施工工藝，常采用組合鋼模板或型鋼結(jié)構(gòu)模板臺車；組合鋼模板需要重復(fù)安裝和拆卸支架和鋼模板，人工配合汽車吊安拆作業(yè)工作量大。采用常規(guī)模板進(jìn)行施工，模板和支架安裝拆除工作量大、工序多、周期長、投入大量人力物力，不僅安全風(fēng)險高、鋼筋容易銹蝕，且模板易變形破壞、被污染，混凝土外觀質(zhì)量難以保證。型鋼結(jié)構(gòu)模板臺車施工工藝，模板臺車造價較高，體型較大且較笨重，改裝和轉(zhuǎn)移困難，難以適用位置分散、數(shù)量多、角度多、尺寸類型多的箱涵施工。

2 模塊化移動模板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主要包括盤扣式支架、底托、行走單元、導(dǎo)向單元以及以盤扣式支架為基礎(chǔ)的液壓系統(tǒng)，包括底部的行走單元及側(cè)模液壓收放部分；依靠Φ60型盤扣支架的安全和可組合特性，靠側(cè)模液壓收放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)側(cè)模的安拆，靠底部的液壓行走單元實(shí)現(xiàn)移動模板從“行走狀態(tài)”到“落地支撐狀態(tài)”之間的快速轉(zhuǎn)換；設(shè)備自動化程度高，能有效降低人工勞動強(qiáng)度、提高箱涵施工效率。

采用盤扣式架管作為主體支撐結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了箱涵移動模板的快速組裝，通過盤扣支架桿件的不同組合實(shí)現(xiàn)了不同尺寸類型箱涵的模塊化安裝和良好的通用性。底部液壓滑輪行走模塊實(shí)現(xiàn)了滑模裝置從混凝土澆筑施工到拆模后兩種狀態(tài)之間的快速轉(zhuǎn)換，通過在前進(jìn)方向兩側(cè)安裝導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)在滑移行走過程中簡單、準(zhǔn)確的導(dǎo)向。通過在箱涵倒角位置安裝定制的“折疊式組合鋼模”，實(shí)現(xiàn)箱涵頂板與側(cè)墻定型鋼模板之間的活動連接。采用側(cè)模液壓收放模塊鉸接連接盤扣支架立桿、側(cè)模實(shí)現(xiàn)側(cè)模的支撐固定和快速收放安拆。

采用該裝置進(jìn)行箱涵施工，共設(shè)置四個“施工區(qū)段”進(jìn)行跳倉澆筑，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，充分利用箱涵工作面，達(dá)到節(jié)約成本、快速施工的目的。結(jié)構(gòu)如圖1所示，模塊化箱涵快速施工移動模板流水施工示意圖如圖2所示。

圖1 模塊化箱涵快速施工裝置橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 模塊化箱涵快速施工移動模板流水施工示意圖

①通用性：該裝置以盤扣式架管為主體結(jié)構(gòu)，具備了盤扣式支架的穩(wěn)定、牢固、拆裝高效、便捷運(yùn)輸?shù)葍?yōu)越性能。與地下管廊中常用的型鋼主體結(jié)構(gòu)移動滑模相比較，該裝置能夠在不同尺寸類型的箱涵之間重復(fù)使用。

②高效性：采用該裝置進(jìn)行箱涵施工時，每套設(shè)備設(shè)置四個“施工區(qū)段”進(jìn)行流水化作業(yè)；每座箱涵，僅進(jìn)行一次分倉范圍內(nèi)的模塊化支架安裝，極大地減少了支架和模板安裝的工作量，有效縮短了開倉澆筑與備倉之間的時間間隔。

③優(yōu)質(zhì)性：采用該裝置流水化施工時，解決了各倉段間隔時間過長而導(dǎo)致模板污染的問題，有效減少了箱涵混凝土外觀缺陷。

④安全性：相對傳統(tǒng)支架搭拆、模板拼裝工藝，模塊化移動模板能夠減少作業(yè)人員30%以上，減少了汽車吊等大型設(shè)備的占用率；采用流水化施工，有效減少了模板安裝與鋼筋綁扎交叉作業(yè)安全風(fēng)險，該裝置采用盤扣支架、小型液壓系統(tǒng)、輕型模板，結(jié)構(gòu)更加輕便，移動、拆裝、運(yùn)輸更加安全可靠。

3 施工方法

3.1 箱涵鋼筋加工與安裝

把加工好的鋼筋運(yùn)至工地現(xiàn)場綁扎，綁扎鋼筋要求鋼筋綁扎牢固，特別是墻體鋼筋要臨時支撐牢固。

待底板施工完畢強(qiáng)度達(dá)到70%以后，采用Φ48扣件式鋼管搭設(shè)箱涵“預(yù)綁扎區(qū)”施工區(qū)段鋼筋安裝支撐平臺，平臺頂部鋪設(shè)竹膠板，周邊設(shè)防護(hù)欄桿；平臺頂部標(biāo)高與箱涵頂板底面標(biāo)高一致。其中第一倉段箱涵側(cè)墻及頂板鋼筋綁扎在移動模板裝置安裝完畢后進(jìn)行。

3.2 底板及下部側(cè)墻施工

混凝土首先澆筑底板，澆筑高度至側(cè)墻下倒角位置，超出約1～2cm，底腹板振搗找平；穩(wěn)定一段時間后，在初凝前澆筑下部側(cè)墻第二層混凝土，層高約20cm，避免壓力過大造成底板混凝土上涌；澆筑至側(cè)墻預(yù)定高度后，人工收面找平，清理多余混凝土。

3.3 模塊化移動模板安裝

一種可移動的模塊化箱涵快速施工裝置，包括盤扣式支架主體支撐模塊、底部支撐模塊、液壓滑輪行走模塊、導(dǎo)向裝置、折疊側(cè)模液壓收放模塊、牽引模塊。頂板及側(cè)墻采用定型組合鋼模板或輕型復(fù)合模板，上部倒角采用定制“兩瓣折疊式定型鋼模板”。

3.3.1 安裝步驟

劃線定位→安裝固定底部工字鋼支撐→安裝盤扣支架主體支撐模塊→安裝導(dǎo)向裝置→安裝折疊側(cè)模液壓收放模塊→安裝液壓滑輪行走模塊→安裝移動式電氣平臺→頂板、倒角模板安裝→側(cè)墻內(nèi)側(cè)模板安裝固定。

3.3.2 安裝方法

①劃線定位：根據(jù)箱涵尺寸及盤扣支架間排距設(shè)計(jì)，在箱涵底板表面劃線確定工字鋼安裝位置。

②安裝固定底部工字鋼支撐：I14#工字鋼在既定位置放置后，采用Φ48鋼管作為工字鋼的橫向連接固定桿，采用卡扣固定牢固后在進(jìn)行后續(xù)盤扣支架主體支撐體系的安裝。

③安裝盤扣支架主體支撐模塊：Φ60系列盤扣式支架按照箱涵尺寸及設(shè)計(jì)間排距、步距組合安裝移動滑模主體支撐模塊，主體支架底部與I14的工字鋼配合頂托、底托作為固定支撐系統(tǒng)。

每兩根相鄰的立桿均用斜桿連接固定；水平桿、斜桿通過桿端自帶的活動卡扣和插銷與立桿連接，底座和頂撐承插與立桿內(nèi)，通過絲扣調(diào)整高度。為保證大橫桿、小橫桿水平，要求底托調(diào)節(jié)幅度不小于10cm。

搭設(shè)支架時底層立桿的垂直度很重要，底部水平桿拼裝的同時注意檢查立桿是否垂直。

底層縱、橫向水平桿作為掃地桿，距地面高度應(yīng)小于或等于350mm，立桿底部設(shè)置可調(diào)底座；立桿上端包括可調(diào)螺桿伸出頂層水平桿的長度不得大于0.7m。

④安裝導(dǎo)向裝置：移動滑模導(dǎo)向裝置共設(shè)置4個，在移動模板支架兩端左右對稱布置；導(dǎo)向裝置采用Φ15cm的硬質(zhì)塑膠滑輪，采用Φ48鋼管與盤扣支架安裝固定，支撐于箱涵基礎(chǔ)側(cè)墻，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向及限位功能。

⑤安裝折疊側(cè)模液壓收放模塊：側(cè)模液壓收放系統(tǒng)模塊設(shè)置于盤扣式支架第二層橫桿上方，通過箱涵倒角位置“折疊式組合鋼模”實(shí)現(xiàn)箱涵頂板與側(cè)墻模板之間的快速折疊和牢固連接，通過側(cè)模液壓收放模塊實(shí)現(xiàn)盤扣式支架立桿與側(cè)模之間的連接支撐，以及側(cè)模的快速拆除和安裝；一套側(cè)模液壓收放系統(tǒng)，主要包括1個HST-2T型號的液壓油缸、1個與盤扣支架立桿相連的“扣件式連接件”、1個與側(cè)模固定的插銷孔和底座；首先將“扣件式連接件”與支架立桿扣接牢固，扣件一側(cè)有帶傾角的固定油缸角度的鋼板，并且鋼板角度可通過楔形塊調(diào)節(jié)；再在卸落側(cè)模的對應(yīng)位置焊接鋼板底座和插銷孔；側(cè)模液壓收放系統(tǒng)的液壓油缸與立桿、側(cè)模之間均采用鉸接連接，通過螺栓固定和拆卸。

⑥安裝液壓滑輪行走模塊：液壓油缸及滑輪通過鋼板及銷軸采用高強(qiáng)螺栓與支架底部工字鋼連接，液壓油缸與滑輪支腿鉸接連接；移動滑模裝置底部行走滾輪左右對稱安裝，使之均勻受力。

⑦安裝移動式電氣平臺：移動滑模靠后側(cè)位置設(shè)置移動式電氣平臺，接通電源、液壓油管之后，首先進(jìn)行試運(yùn)行，并對各部件進(jìn)行全面檢查，確保電氣平臺的安全可靠。

⑧頂板、倒角模板安裝：頂板選用優(yōu)質(zhì)、無破損的模板，根據(jù)箱涵尺寸類型選配合適尺寸的定型鋼模板或新型復(fù)合建筑模板進(jìn)行組配。

⑨側(cè)墻內(nèi)側(cè)模板安裝固定：側(cè)墻內(nèi)側(cè)模板先在周邊平坦區(qū)域逐塊打磨、修整完好，選擇一塊定型鋼模板采用角鋼、筋板進(jìn)行加強(qiáng)，并在對應(yīng)側(cè)模“液壓收放模塊”位置焊接鋼板底座和插銷孔。側(cè)模根據(jù)箱涵側(cè)墻尺寸組拼完畢后，采用人工配合25T汽車吊，吊裝至箱涵內(nèi)側(cè)后，先采用側(cè)墻下拉桿及鋼管進(jìn)行臨時支撐固定，頂部與倒角模板采用螺栓連接固定，隨后與側(cè)模液壓油缸鉸接固定。

3.3.3 安裝要求

①液壓滑輪行走模塊在安裝之前，首先根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸對工字鋼進(jìn)行改裝，準(zhǔn)確計(jì)算定位液壓油缸與滑輪間距、貼焊加強(qiáng)鋼板、設(shè)置銷軸孔。安裝液壓滑輪行走模塊時，橫向、縱向應(yīng)對稱安裝，液壓油缸與滑輪桿件間的三角尺寸保持一致，減少誤差，確保滑輪能夠同步升降。

②箱涵側(cè)墻內(nèi)側(cè)模板采用縱橫向Φ48鋼管作為加勁肋，對側(cè)模模板進(jìn)行加強(qiáng)，減小側(cè)模在吊裝、移動、組合過程中的變形；Φ48鋼管布置間距為60～80cm，采用卡扣與模板連接固定。

③待“施工區(qū)段”側(cè)墻、頂板鋼筋綁扎完畢后，再安裝側(cè)墻外側(cè)模板；側(cè)墻內(nèi)外模板采用對拉桿連接固定（拉桿外套PVC管，以便于拆模后抽出拉桿）。

3.4 側(cè)墻、頂板混凝土施工

3.4.1 混凝土澆筑

箱涵混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場后，采用汽車吊配備料斗進(jìn)行入倉。混凝土必須進(jìn)行連續(xù)澆注，不得中途停止。上層混凝土在下層混凝土初凝前澆注完成。

3.4.2 側(cè)模拆除

側(cè)墻模板：待混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后即可拆除側(cè)墻模板；拆模時先拆除對啦螺桿，將側(cè)墻外側(cè)模板拆除移走后，通過“折疊側(cè)模液壓收放模塊”控制液壓油缸緩慢收回油缸桿件，逐漸卸落側(cè)墻內(nèi)側(cè)模板。

采用千斤頂配合人工卸落支架頂托，左右對稱卸落，頂托每次卸落高度約0.5cm，逐漸卸落頂板模板，頂板模板整體卸落高度約10～15cm，以便于底部滑輪的啟用。

3.5 模板移動至下一倉段

①移動滑模底部“液壓滑輪行走模塊”實(shí)現(xiàn)了滑模裝置從澆筑混凝土施工時的“整體落地支撐狀態(tài)”到拆模后的“滾輪行走狀態(tài)”之間的快速轉(zhuǎn)換。

②待頂板模板卸落之后，通過電氣操作平臺，將與下工字鋼連接的行走液壓油缸支出行走輪，支撐起整個結(jié)構(gòu)，初步實(shí)現(xiàn)“整體落地支撐狀態(tài)”到拆模后的“滾輪行走狀態(tài)”之間轉(zhuǎn)換，再次調(diào)整行走液壓油缸最終達(dá)到所有行走單元的行走輪與箱涵底板緊密接觸。

③運(yùn)用電動牽引模塊，將牽引車與支架主體橫桿相連接，牽引整個裝置從已施工完畢的“滑模施工區(qū)域”水平移動至“鋼筋預(yù)綁扎區(qū)”，即進(jìn)行下一倉段的施工。

4 結(jié)語

通過實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證，在箱涵或管廊等框型結(jié)構(gòu)物施工時，箱涵模塊化移動模板在實(shí)現(xiàn)模塊化施工、流水作業(yè)的同時，顯著提高了施工效率、加快了施工進(jìn)度，降低安全風(fēng)險、提高施工質(zhì)量，并且可以與多種新型復(fù)合材料建筑模板組合使用。可為同類工程提供參考。