多卡懸臂模板技術在引淮供水灌溉工程中的應用

摘要：為深入探究多卡懸臂模板技術在水利工程水閘等大體積混凝土施工中的應用效果，以大別山革命老區引淮供水灌溉樞紐工程為例，采用受力計算軟件分析、實驗研究和工程實踐等手段，全面評估多卡懸臂模板技術在水閘施工應用中的可行性與經濟性，分析其在提高施工效率、降低成本及保障工程質量和工期等方面的優勢。結果表明：多卡懸臂模板在水利工程高擋水進水口、高墩類混凝土結構模板施工中具有快速、高效、安全、適用、周轉率高的特點。該技術可為水閘等大體積混凝土結構外觀質量、總體質量的提高等提供有力保障。

關鍵詞：多卡懸臂模板； 混凝土澆筑； 質量控制； 進度控制； 引淮供水樞紐工程

中圖法分類號：TV544

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.008

文章編號：1006-0081（2024）S1-0023-04

0 引 言

水利工程建設中，高擋水建筑物施工占據了很大一部分比例，而在高擋水建筑物混凝土施工中，模板的規劃和設計方案又是混凝土工程施工的重點，影響著混凝土的施工質量、安全及施工進度。隨著施工技術進步及計算機軟件三維計算模型的普及，大升層多卡懸臂模板已經逐步在大壩、橋墩、混凝土擋土墻和進水塔中應用。該模板系統的混凝土側壓力全部由預埋件承擔，不設置拉模筋，確?；炷翝仓瓿珊蟮谋砻婀鉂嵠秸嵘嘶炷镣庥^質量，是一種理想的墻體模板支撐系統。在大別山引淮樞紐節制閘施工過程中，通過引入該套模板系統，提高了混凝土的外觀質量、加快了施工進度，為水利工程高擋水混凝土建筑物施工提供了有力的技術保障。

1 工程概況

大別山引淮供水樞紐工程是河南省大別山革命老區引淮供水灌溉工程的核心，工程建于淮河息縣水文站下游約6.7 km處，設計洪水標準50 a一遇，校核洪水標準200 a一遇。樞紐節制閘由閘室、左右岸翼墻、上游鋪蓋、護底、下游消力池、海漫、上下游拋石防沖槽、左右側導流堤、上下游引河等組成。

節制閘閘室每孔凈寬15.0 m，共26孔，總凈寬390.0 m，總寬469.5 m，閘底板頂高程29.0 m。閘室采用鋼筋混凝土開敞式結構，二孔一聯整體式底板，閘墩分縫，底板厚3.0 m；閘室順水流方向長31.0 m；閘墩頂高程47.30 m，中墩厚2.50 m，縫墩厚3.6 m，邊墩厚1.80 m。

由于傳統的升層懸臂模板不能滿足大別山革命老區引淮供水灌溉工程樞紐節制閘混凝土澆筑施工進度的需要，為確保在4個月的非汛期內能夠將閘墩47.5 m高程以下的部分全部施工完成，同時滿足混凝土外觀工程質量要求，經參建各方研究決定采用4.5 m大升層混凝土澆筑方法進行26個閘墩混凝土的施工，其中模板采用多卡懸臂模板系統。

2 多卡懸臂模板原理及特點

閘墩規劃采用4.5 m澆筑升層施工，模板采用多卡懸臂模板施工，模板總體荷載較大，因此，模板錨固系統安全設計尤為重要，須滿足高升層、大荷載條件下施工安全和模板變形控制要求［1］。采用SAP2000三維結構整體性能分析與設計計算軟件，按最不利荷載組合理論計算模型分析多卡懸臂模板結構體系軸力、剪力、彎矩、變形，根據軟件輸出的結果數據進一步分析驗證，提供理論技術支撐。

多卡懸臂模板錨固系統設計采用“M36定位錐+D25高強蛇形筋（≥450 mm）+高強螺栓”，使用強度等級為10.9級的高強螺栓及蛇形筋。經計算，混凝土澆筑工況下，錨固系統均具有較大安全系數。為進一步確保施工安全，實施前先進行了模擬狀態錨固系統拉拔力試驗，試驗結果表明該方案可滿足模板錨固系統受力計算2倍安全系數的要求。

閘墩多卡懸臂模板設計、制作整套模板由面板系統、支撐系統、錨固系統及輔助系統組成，具體結構示意見圖1。

（1） 面板系統。多卡懸臂模板主要為3.0 m×4.6 m規格，共307塊，其余規格及數量詳見表1。多卡模板的面板采用整體式面板，在加工場內加工成型，制作面板所使用的鋼板厚度為5 mm，邊框和肋板采用6 mm鋼板。豎圍檁與面板通過D15加長鉤頭螺栓裝配，各模板單元間通過標準件連接。

（2） 支撐系統。支撐部分選用D22支撐系統，該系統主要包括懸臂支架、圍檁支撐、軸桿支撐、連接模件、懸桿及旋入架等部分。懸臂支架的水平架、斜壓桿、豎直桿間通過高強螺栓連接成整體，也可根據現場需要拆分使用。懸臂支架與下部懸桿間采用螺栓連接，均可拆開單獨使用，其余各部件由軸銷和螺栓連為一體，通過錨固部分的約束和塔吊的配合，可安全、便捷地實現模板作業［1］。

（3） 錨固系統。錨固部分包括爬升錐、B7螺栓、預埋錨筋、密封殼。其中，預埋錨筋和密封殼為一次性消耗件，每套模板每澆筑層高需消耗兩套，其他部件為重復使用件。① 高強螺栓M36力學性能參數：強度等級10.9級，抗拉強度σb≥1 000 MPa，屈服強度σs≥900 MPa。② 蛇形筋D25（≥450 mm）力學性能：強度等級10.9級，σb≥1 000 MPa，σs≥900 MPa。③ 定位錐M36/D25力學性能：σb≥600 MPa，σs≥400 MPa。

（4） 輔助系統。輔助部分主要有鋼板網工作平臺、組裝鋼管、組裝扣件等部件，通過螺栓與支撐部分連為一體，組裝穩固的空間受力桁架。上、中兩層工作平臺可為清理修整模板面板、調整模板、安裝配件、修整混凝土表面及混凝土施工作業提供足夠的安全作業空間［2］。

3 多卡懸臂模板系統施工

3.1 多卡懸臂模板施工規劃

按照大別山革命老區引淮供水灌溉工程節制閘閘室結構設計要求，為確保閘墩混凝土施工質量，保證混凝土澆筑后結構物外部尺寸、輪廓線、平整度、垂直度、整體外觀符合設計規范要求，結合施工進度計劃，對閘墩模板進行總體規劃。

按照9個閘墩進行閘墩模板配置，根據施工進度計劃要求，1～5號、10～13號閘室閘墩先進行施工，6號閘室模板由2號閘室模板周轉、7號閘室模板由3號閘室模板周轉、8號閘室模板由11號閘室模板周轉、9號閘室模板由12號閘室模板周轉。具體模板數量配置詳見表1。

3.2 多卡懸臂模板施工過程

首倉無腿模板拆模后，將多卡模板在空閑位置組裝完成，準備多卡模板施工。

3.2.1 模板初次懸掛

根據現場計劃澆筑混凝土的倉位平面圖確定多卡模板配板圖及預埋錨筋布置圖，底部首倉混凝土澆筑時提前預埋定位錐、錨筋及B7型號螺栓，確定好第一層懸掛錨固點。

根據多卡模板配板圖將依次拼裝好的多卡模板固定到測量放樣模板位置。首層模板立模固定時，使用水平儀、鉛垂線等測量設備精確校準，以確保底部立模時多卡模板位置準確。

3.2.2 模板調節

（1） 多卡模板懸掛固定牢固后，根據測量放樣點，調節軸桿控制模板的傾斜度，并用高度調節件進行豎向位置調整，同時用錘子敲打固定楔塊，使模板和混凝土面貼緊，按照以上方法校正多卡模板就位，模板標準單元之間采用標準卡扣件連接固定，多卡模板中間縫隙部位粘貼雙面膠，確保密封。

（2） 將中部及頂部對拉拉條依次加固，同時測量檢查校核多卡模板內部凈空尺寸。

（3） 模板第一次立模時，多卡模板緊貼在已經澆筑的混凝土面上，模板面板涂刷脫模劑，安裝好定位錐和預埋錨筋，調整固定抗傾裝置，全面檢查多卡模板系統并驗收合格后，準備開倉混凝土澆筑。

3.2.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑過程中加強巡視、檢查模板各部件的工作情況、受力移動變形等情況，注意避免對模板產生振動沖擊。

3.2.4 模板提升

第二層澆筑完成后，拆模、提升模板并依次懸掛在第三層懸掛錨固點上。

（1）拆除模板面板上的B7螺栓，并拆除模板面板之間的U型卡，依次拆除三角楔塊，將其插入連接模件另一孔中，用錘子敲打，使模板底部脫離混凝土面，調節軸桿，使面板后傾后徹底脫離混凝土面，將B7螺栓旋入定位錐（第二個懸掛錨固點）。

（2） 用塔吊起重吊鉤鉤住豎圍檁專用起吊點（起吊角度小于60°），將模板懸掛到第二個懸掛錨固點上，松開安全銷，起吊整套模板單元。

（3） 固定安全銷，松開吊鉤，松開連接模件插銷，操作軸桿，模板向后傾斜，清理干凈模板表面后，同樣按以上步驟調節固定模板，測量校準檢查后，完成倉面準備工作，準備澆筑第三層混凝土。

按此工藝依次進行各層塊混凝土澆筑，并按以上程序操作，逐步澆筑混凝土上升至設計高程位置。

3.3 多卡懸臂模板使用注意事項

（1） 在錘子敲擊三角楔塊和調節模板傾斜度時，兩頭操作人員應同步進行，同時全程配合觀測檢查模板的位置。

（2） 預埋定位錐中心偏差±1.5 mm，同排保持在同一水平線上，定位錐內應涂抹黃，預埋錨筋至混凝土表面距離不應小于300 mm。涂刷多卡模板脫模劑時，嚴禁污染預埋錨筋，保證預埋錨筋錨固力滿足要求［3］，同時預埋錨筋和B7螺栓，每次安裝必須旋緊到位，要求預埋錨筋旋入定位錐長度為70 mm，B7螺栓旋入定位錐長度為40 mm。

（3） 模板周轉達到5次情況下，應認真檢查清理模板絲桿調節件（即軸桿，高度調節件，定位錐及螺栓等），并涂抹潤滑油一次。同時施工過程中經常注意檢查螺栓、標準件等的緊固情況，避免其出現松動脫落。通常模板的使用周期達到30次時，必須對模板進行整體維修保養［4］，必要時更換系統。

3.4 安全注意事項

模板安裝加固完成后，在模板背面及背架上布置變形監測點，澆筑前進行測量，記錄初始值，混凝土澆筑完成后再次復測，為下倉混凝土的體型變形提供參考預傾值。

閘墩混凝土澆筑過程中，派專人監控多卡模板體系各部件有無松動、彎曲、變形、位移等情況。檢查發現架體及構配件等存在異常情況，應及時匯報，并立即停止施工作業，將人員緊急撤離至安全區域，問題處理后方可進行混凝土澆筑等施工作業。

4 多卡懸臂模板系統使用效果

該模板系統在大別山革命老區引淮供水灌溉工程樞紐節制閘混凝土澆筑中投入使用，至2021年5月底，26孔節制閘閘墩高程47.5 m以下混凝土全部澆筑完成，累計澆筑混凝土8.8萬m3，成功實現了批量施工、安全高效的混凝土施工要求。由于減少了傳統小型模板拼縫數量，拆模后混凝土表面整體平整光潔、線型平順，錯臺、吊腳、掛簾等傳統混凝土質量通病情況顯著減少，外觀質量提升明顯，且在施工過程中模板變形小，調節靈活方便。多卡懸臂模板系統設置有上、中、下工作平臺，下層工作平臺用于作業人員拆除埋件和拆模后的混凝土缺陷處理等，作業人員操作安全方便。

對比以往的常規普通小型拼裝模板，大升層多卡懸臂模板系統的工藝參數性能、實用性及安全性等優勢主要體現在以下幾個方面。

（1） 采用4.5 m大升層多卡懸臂模板進行大體積混凝土的澆筑，替代了傳統小型拼裝模板需要設置內部拉模筋和搭設腳手架支撐等方式，減少了拉模筋的施工流程，減輕了勞動強度，提高了作業功效［5］，大幅度縮短了立模時間，減少了拉模筋和腳手架搭設的投入成本，加快了混凝土澆筑速度，在保障大升層多卡懸臂模板三層工作平臺作業人員人身安全的前提下，使整個混凝土澆筑的進度提前。

（2） 懸臂模板部分相對支撐架部分可上下左右調節，使用靈活方便，各連接件工廠加工標準化程度高，通用性強，組裝件為拼裝連接，連接靈活可靠，組裝方便，懸臂支架的斜撐可方便調整模板的垂直度，模板外側設置作業平臺，在確保作業人員安全的情況下進行埋件拆除、加固和混凝土處理。

5 結 語

大升層多卡懸臂模板在大別山革命老區引淮供水灌溉工程的應用，驗證了其具有快速、經濟、方便、高效、大批量施工、周轉率高的特點。隨著水利水電工程項目的快速發展，工程建設工期進度要求越來越高，在確保質量和安全雙控的前提下要提高混凝土工程各工序施工作業效率、合理加快混凝土工程施工進度，對模板功能的要求也越來越高，模板施工工程量大，施工難度較高。大升層多卡懸臂模板在大別山革命老區引淮供水灌溉工程中的應用，將高擋水、高墩類混凝土結構大批量澆筑的施工分層高度進一步加大，同時結合計算機軟件及受力原理進行安全穩定性分析驗算，提高了混凝土澆筑模板支撐系統技術施工效率，在高擋水、高墩類混凝土工程施工中發揮了關鍵作用。

參考文獻：

［1］ 張傳虎，余文飛，商永紅，等.雙曲拱壩混凝土液壓自爬升模板施工技術［J］.電力勘測設計，2020（12）：21-26.

［2］ 商永紅.烏東德水電站特高拱壩模板設計與應用［J］.電力勘測設計，2021（12）：7-13，19.

［3］ 薛建軍.多卡模板在茶坑水庫工程施工中的應用［J］.山西水利，2021，37（1）：39-44.

［4］ 張錦.多卡懸臂模板在汝陽石柱溝水庫碾壓混凝土大壩工程的運用［J］.建筑工程技術與設計，2018（19）：506.

［5］ 劉超.4.5 m升層懸臂大型模板的設計與應用［J］.水利水電施工，2011（4）：29-31.