涵身整體澆筑移動模架的應用分析

林春茂

（廣東省懷陽高速公路管理中心，廣東肇慶 526599）

1 工程概況

廣東省懷集至陽江港高速公路懷集至郁南段是廣東省高速公路網“九縱線”懷集至陽江港高速公路的重要組成部分。懷陽高速公路X1 合同段土建工程位于廣東省肇慶市境內，線路由北向南經封開縣金裝鎮及南豐鎮[1]。起止樁號為K25+200—K35+970，線路全長10.77km。全線蓋板涵洞共34 座，其中1-4×4m蓋板涵23 座。基礎、涵身采用C30 混凝土。為保證涵洞施工質量，加快涵洞施工進度，項目設計了涵身移動模架，專門用于1-4×4m 蓋板涵的施工。

2 涵身整體施工工藝

2.1 基礎處理

基礎混凝土澆筑完成后，測量放出涵身平面位置，檢查涵身位置高程情況。對涵身及基礎接觸面進行鑿毛及清理，施作模板調平層。

2.2 模板安裝及拆移

模板安裝：涵身根據各涵洞長度情況劃分節段長度，采用組合移動模板整體一次澆筑成型。將移動模架整體固定在基礎調平層上，通過調整滑塊、上吊桿及絲桿的位置將內外模板精確就位，內外側模板通過M20 精軋螺紋鋼進行緊固。墻身模板安裝時，沉降縫做到兩端豎直、平整，上下貫通，模板各部位尺寸正確、板面平整、拼縫嚴密、支撐牢固[2]。

模板拆移：移動模架向前移動時，先拆除對穿拉桿，然后收緊調節絲桿使模板與混凝土體脫離；在模架前方放置兩個手拉葫蘆，使移動模板系統平順向前移動。

2.3 混凝土施工

第一，采用罐車運送混凝土，澆筑時采用吊車和料斗配合進行施工。

第二，涵身混凝土施工時水平分層連續澆筑，每層厚度不超過30cm，并控制混凝土澆筑速度，以避免由于混凝土局部較大的集中荷載而導致模架傾斜失穩。

第三，混凝土振搗時，振搗棒要快插慢撥，振搗棒須垂直或略微傾斜插入混凝土中，確保振搗到位，減少氣泡，提高混凝土質量。

第四，混凝土澆筑期間，安排專人檢查模架系統的穩固情況，當發現有松動、變形、移位時，必須及時處理。

3 涵身整體澆筑移動模架設計及驗算

3.1 移動模架設計

涵身施工采用移動模架進行模板的安裝、調整、移動、拆除作業，該組合系統由桁架系統、模板系統和行走系統三部分組成，模板系統剛度大，能有效地加快立模、拆模速度，減少人工，確保外觀質量和結構尺寸[3]。

第一，模板系統結構：面板采用5mm 鋼板，連接法蘭為12×80 扁鋼，主筋為8#槽鋼、次筋為10×80 扁鋼；模板背桿采用雙16 槽鋼。內外模板由3～4 塊長度為6m 的模板拼裝而成，使用雙16#槽鋼作為背桿，現場焊接為一個整體，背桿的間距為900mm。采用M20 精軋螺紋鋼作為模板的對拉桿。

第二，承重及行走系統結構：門架立柱為H 鋼294×200，門架橫聯為20#工字鋼，下橫梁為雙拼20#槽鋼。

第三，吊掛系統結構：主梁（主桁架）采用雙拼20#槽鋼及16#槽鋼焊接而成，模板吊桿采用M32 精軋螺紋鋼。每套模板設置3 片主桁架，每個桁架設置4 個吊點，分別吊起兩側的內外模。移動模架設計如圖1所示。

圖1 移動模架設計圖

3.2 移動模架受力驗算

3.2.1 側壓力計算

模板的側板在澆筑時受到混凝土側壓力的作用。

根據測定，混凝土作用于模板的側壓力隨混凝土的澆筑高度而增加，當澆筑高度達到某一臨界時，側壓力就不再增加，此時的側壓力即是新澆筑混凝土的最大側壓力。側壓力達到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。通過理論和實踐檢驗，可按式（1）、式（2）進行計算，并取其最小值：

式（1）～式（2）中：F為新澆筑混凝土對模板的最大側壓 力，kN/m2；γc為混凝土的重力密度，kN/m3，取25kN/m3；t0為新澆筑混凝土的初凝時間（h），當缺乏試驗資料時，可采用t0=200/(T+15)計算，取常溫為25℃，所以初凝時間為5h；V為混凝土的澆筑速度，m/h，取V=3m/h；H為混凝土側壓力計算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m），取4.8m；β1為外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻外加劑時取1.2；β2為混凝土坍落度影響系數，當坍落度小于30mm 時取0.85，在50～90mm 之間時取1，在110～150mm 之間時取1.15。

取二者中的較小值，即F=57.156kN/m2作為模板側壓力的標準值，取荷載分項系數1.2，則計算模板強度的荷載值為：q=68.4kN/m2，F=0.22。

3.2.2 面板受力計算

外模面板采用5mm 普通鋼板，被筋板劃分為許多小格（大小為0.3m×0.5m），取其中一方格計算(按兩邊固定、兩邊自由計算)。

如圖2 所示，載荷為F1=68.4kN/m2，最大的應力值為76.9MPa＜[σ]，滿足強度要求；最大的變形值為0.33mm，滿足剛度要求。

圖2 面板應力圖

3.2.3 主筋受力計算

主筋支承在背桿上，可作為支承在背桿上的連續梁計算，支點的距離等于背桿的間距，背桿的間距為0.9m。主筋采用8＃槽鋼，最大間距為300mm，其均布載荷強度計算值為：Q1=F1×h=68.4kN/m2×0.3m=20.5kN/m。如圖3 所示，最大應力值為54MPa＜[σ]，滿足強度要求；最大位移量為0.2mm，ω∕1=0.2/900＜1/400，故主筋滿足剛度要求。

圖3 主筋應力圖

3.2.4 背桿受力計算

背桿為雙16#槽鋼，按0.9m 的間距進行布置，混凝土側壓力的計算載荷為：Q2＝F1×h＝68.4×0.9＝61.56kN/m。模板的最大高度為4.8m，背桿對穿M20拉桿進行緊固。如圖4 所示，經受力分析建模可知，最大應力值為78.7MPa＜[σ]，滿足強度要求；最大位移量為0.9mm，滿足剛度要求。

圖4 背桿應力圖

3.2.5 主桁架受力計算

主桁架采用雙拼20#槽鋼及16#槽鋼焊接而成，主桁架主要懸吊兩側模板的重量，此外，在模板拆模時，要克服模板與混凝土體的黏結力[4]。如圖5 所示，單片內外模的自重為3750kg，自重分布在3 片主梁上，所以主梁承受的節點荷載為12.5kN，此處考慮模板的黏結力，節點荷載按2 倍即25kN 進行建模分析：最大應力值為83.4MPa＜[σ]，滿足強度要求；最大位移量為2.7mm，ω∕1=2.7/2000＜1/400，滿足剛度要求。

圖5 主桁架應力圖

4 結論

通過采用移動模架進行涵身整體施工，優勢明顯，具體表現在以下幾個方面：第一，模板與傳統拼裝模板相比，整體性更好，穩定牢固，接縫少，拉桿孔少，減少了涵身的施工縫，涵身、涵臺澆筑完成后表面平整、外觀質量好。第二，模板之間支撐采用工字鋼桁架及絲桿，安全穩定。第三，移動模架下方設有行走輪，移動方便快捷，且不需要吊車等機械配合，只需手拉葫蘆便可移動，減少了機械及人力投入，提高了工效。第四，混凝土澆筑完成后，只需調整絲桿及上方的手拉葫蘆便可拆模，不需機械配合，且降低了拆模的安全風險。第五，涵洞結構尺寸控制好，墻身厚度、凈寬、凈高等尺寸均滿足規范要求，且錯臺較小、線形順直。