“外懸臂+內臺車”組合鋼模體系在大型渡槽后澆帶施工中的應用

楊 鵬

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

采用傳統的止水絲桿對拉木模加固體系存在以下主要問題：① 過多的止水絲桿將影響到后澆帶側墻混凝土結構的抗滲性和穩定性；② 后澆帶預埋件眾多，木模板上開孔過多會影響承載力和表面平整度，且難以精準定位和加固；③ 側墻及底板采用木模板會因為預埋件眾多而造成安裝工序繁瑣，拉桿梁采用木模板，則需要另行搭設滿堂支架支撐，上下交叉作業相互影響較大，嚴重制約施工進度；④ 開孔過多造成木模板消耗量大，周轉降為1～2次，不利于節約工程成本。本文介紹一種大型渡槽后澆帶支模施工技術，創造性地采用“外懸臂+內臺車”組合鋼模體系進行模板安裝[1-7]，有效解決了傳統施工技術存在的問題。

1 工程概況

湖北省鄂北地區水資源配置工程2016年第3標段七方(方寨)～七方(王坡)渡槽施工項目，共有渡槽134跨，單跨渡槽長度均為30 m，其結構為單孔梁式預應力矩形槽，結構形式為三向預應力鋼筋混凝土簡支結構，采用現澆施工，最大架空高度約為18 m。為適應環境溫度變化、混凝土收縮、結構不均勻沉降以及為便于安排預應力張拉施工[8]，各跨渡槽之間設置后澆帶，其結構長度為1.1 m，結構斷面尺寸為8.6 m×7.0 m(寬×高)，內凈空尺寸為 6.4 m×4.9 m(寬×高)，底板厚為 0.6 m，邊墻厚為 0.5 m(如圖1～圖2所示)。

圖1 渡槽后澆帶主視示意(單位：mm)

圖2 渡槽后澆帶側視示意(單位：mm)

2 模板施工關鍵技術

2.1 “外懸臂+內臺車”組合的鋼模板加固體系

根據渡槽后澆帶結構尺寸、外表輪廓以及澆筑順序等先確定模板分塊和模板外表面開孔。由于后澆帶作為槽身的一部分，為避免整跨后澆帶1次性澆筑混凝土對模板產生過大側壓力和便于振搗混凝土，后澆帶也按照槽身的分倉方式分為下上2倉進行混凝土澆筑(分倉線為后澆帶底板以上1 m處)。

后澆帶第1倉(下倉)模板分塊參數見表1，第1倉混凝土模板分塊及安裝示意如圖3所示。模板安裝順序為：大梁內側模板(M4.1，M4.2)→底板承重模板→外側模(M4.3)→內倒角模板(M4.6)→底模凹槽模板(M4.7，M4.8)。

表1 第1倉模板分塊參數

圖3 第1倉混凝土模板分塊及安裝示意

內外模板(M4.3，M4.6)上部端口采用精軋螺紋鋼對拉安裝在模板上部端口的“┘└”形拉筋座進行加固，第1倉側墻外側模(M4.3)在設計位置開孔并隨混凝土澆筑預埋L形高強螺栓(螺栓規格及數量通過計算選定[9]，如圖4所示)，預埋螺栓分為活動端和固定端，活動端可拆卸并重復使用，固定端隨混凝土澆筑錨固在后澆帶側墻中。底板以下大梁側模(M4.1，M4.2)采用PVC管套精軋螺紋鋼對拉固定，底板承重木模可通過在墩帽上搭設滿堂支撐架或其他合理支撐方式進行支承。底板凹槽模板(M4.7，M4.8)與內倒角模(M4.6)之間通過螺栓連接，同時，為避免新澆混凝土的浮力對凹槽模板的影響，需采取合理有效的抗浮措施。

圖4 第1倉混凝土模板預埋L形螺栓示意

第2倉(上倉)模板安裝之前，先拆除第1倉的內外模板，在第一倉混凝土達到拆模強度要求后按照“先裝的后拆，后裝的先拆”原則[10]，采用吊車配合人工進行拆除和周轉。第2倉模板安裝順序為：臺車→內側凹槽模板(M4.9)→外側模(M4.4，M4.5)→拉桿梁模板(M4.10-M4.13)，第2倉模板分塊參數見表2，分塊及安裝如圖5所示。

表2 第2倉模板分塊參數

圖5 第2倉混凝土模板分塊及安裝示意

外側模(M4.4)下部端口通過先澆混凝土中的預埋L型螺栓鎖緊加固，上部端口采用PVC管套精軋螺紋鋼對拉固定。人行道外側模(M4.5)通過精軋螺紋鋼對拉安裝在其上的拉筋座進行加固。臺車與內側模及拉桿梁底模之間采用可調橫梁、可調螺桿等進行支撐固定。為使預埋螺栓和橡膠止水帶延伸至人行道頂面以提高后澆帶抗滲性，需在拉桿梁兩端各留出一定的操作空間，即圖5中所示陰影部位，此部位用木模板搭設形成凹槽。

當整跨后澆帶混凝土強度達到拆模要求并拆除模板后，采用丙乳砂漿[11]對預埋L螺栓固定端處及穿墻對拉孔進行回填修補及封堵。

2.2 模板承載能力校核

由于第2倉側墻外側模(M4.4)為懸臂模板，且其尺寸最大，在第2倉混凝土澆筑過程中，混凝土側壓力也最大，故需對其進行承載能力校核，并根據校核結果決定是否需要采取相關措施以保證結構施工安全。

外側模(M4.4)由面板(厚度t=5 mm)、背肋([6.3槽鋼)和背楞([12.6雙拼槽鋼)組成，其截面特性參數應參照相關規范取值[12]。現按下列2式計算新澆混凝土對模板的最大側壓力標準值，并取其中的較小值[13]。

F=0.22γct0β1β2v1/2

(1)

F=γcH

(2)

式中:

F——新澆混凝土對模板的最大側壓力,kN/m2；

γc——混凝土的重力密度,kN/m3；

t0——新澆混凝土的初凝時間,h，可按實測確定。當缺乏實驗資料時，可采用t0=200/(T+15)計算(T為混凝土的溫度，℃)；

v——混凝土的澆筑速度，m/h；

H——混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m；

β1——外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；

β2——混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度小于30 mm時，取0.85；當坍落度為30～90 mm時，取1.0；當坍落度大于90 mm時，取1.15。

按照上述公式求出混凝土側壓力標準值，再參照相關規范選取荷載分項系數[14]，求出混凝土側壓力設計值，然后將面板、背肋和背楞分別合理轉化為計算簡化模型，求得各內力參數，再進行抗彎強度和剛度校核。經過計算，第2倉側墻外側模的抗彎強度和剛度滿足要求。

2.3 模板選材要求

用于鋼模板加工制作的鋼材必須符合鋼模板施工圖所需用的鋼材品種規格、鋼材材質必須符合國家標準普通碳素鋼Q235。用于鋼模板加工的板料，其工作面板部位嚴禁使用板面銹蝕(麻坑麻點)、麻面或帶有搓板缺角缺邊(剪板撕邊)的次板。組合肋板角鋼槽鋼及其它型鋼必須順直無變形，主要受力處的筋肋必須選用整料，對于異形折角圓弧等無法使用整料的部位必須嚴格按照圖紙和相關規范要求操作。

2.4 模板施工要求

1) 每塊模板均進行編號，安裝與拆除均應按照規定的順序進行。

2) 臺車模板安裝時注意提前放好渡槽后澆帶中線以校準對軌道安裝尺寸和間距，并且對軌道做好固定。

3) 臺車在拼裝過程中應嚴格按照設計要求進行拼裝，臺車和內側模板的加固也應嚴格按照設計要求進行加固并在加固好后進行再次檢查和校核。臺車在升降和移動過程中應嚴格按照設計操作流程進行操作，禁止省略、擅自更改操作步驟。臺車軌道在鋪設好后應做好加固措施并加強檢查，防止軌道出現位移。

4) 模板每一次周轉進行下一跨渡槽后澆帶施工前，應進行模板質量復查，發現問題立即進行校核和重新加固。在施工過程中，施工人員應嚴禁擅自在模板上進行開孔和改變模板加固方式等操作。

3 技術創新

1) 該模板加固體系實現了結構過水斷面無穿墻拉桿的目的，有效提高了結構的抗滲性；

2) 第1倉混凝土強度達到拆模強度要求后，即可拆除第1倉模板，并轉移至下一跨后澆帶進行第1倉模板安裝，同時本跨后澆帶進行第2倉模板安裝，如此循環往復，形成流水施工作業，1、2倉模板之間安裝與拆卸不會相互制約，加快了施工進度；

3) 在鋼模上提前開孔預安裝預埋件，能有效保證眾多預埋件的精準定位，并在施工過程中不易跑偏和松動，確保了預埋質量(如圖6所示)。

圖6 凹槽模板安裝定位鋼板及預埋套筒(內含螺栓)

4) 利用內模臺車實現拉桿梁與后澆帶側墻整體現澆，有效保證了轉角處等結合部位的施工質量，同時也減少了2次搭設施工平臺的費用。

4 實施效果

本技術成功應用于湖北省鄂北地區水資源配置工程2016年第3標段共計138跨后澆帶。應用本施工技術實施的渡槽后澆帶質量全部評定優良，經檢驗，后澆帶實體質量和外觀質量均滿足設計和規范要求(如圖7所示，黃色框線內為后澆帶)。

圖7 后澆帶實體示意

5 結語

“外懸臂+內臺車”組合的鋼模板加固體系新技術，不僅簡化了大型渡槽后澆帶模板安裝工序，而且加快了施工進度，提高了后澆帶實體質量，降低了施工成本，可在類似后澆帶工程中推廣應用。