水工混凝土懸臂模板施工工法

吳金華 裴利民 于忠金

(中國水利水電第六工程局有限公司 丹東 118002)

水工混凝土懸臂模板施工工法

吳金華 裴利民 于忠金

(中國水利水電第六工程局有限公司 丹東 118002)

水工混凝土懸臂模板主要應(yīng)用于建筑物中對外觀質(zhì)量要求較高的水工混凝土工程，模板依靠預(yù)埋件及支架抵抗混凝土澆筑時(shí)所產(chǎn)生的側(cè)壓力，組成上、中、下三層帶有護(hù)欄的施工平臺，支立速度快、精度高，在保證了混凝土“外光內(nèi)實(shí)”的基礎(chǔ)上達(dá)到了清水混凝土標(biāo)準(zhǔn)，該工法技術(shù)先進(jìn)，在多個(gè)工程成功應(yīng)用，取得了良好的效果。

懸臂模板 混凝土 爬升 澆筑

1 前言

懸臂模板，又稱爬升模板，是一種依靠預(yù)埋件及支架抵抗混凝土澆筑時(shí)所產(chǎn)生的側(cè)壓力，維持模板自身穩(wěn)定及混凝土結(jié)構(gòu)物形體尺寸的模板，支立模板時(shí)不需要另外的加固措施。具有模板面積大，操作簡單、迅速等特點(diǎn)，拆模后的混凝土結(jié)構(gòu)物表面光潔，是一種理想的墻體模板體系，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

在同等混凝土施工條件下，采用此種懸臂模板施工工法澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)物與采用組合鋼模板澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面相比較，具有混凝土表面平整度高、光滑無錯(cuò)臺、支模速度快、施工投入少等優(yōu)點(diǎn)，使混凝土施工工序達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效，在混凝土結(jié)構(gòu)物“外光內(nèi)實(shí)”的質(zhì)量前提下，進(jìn)一步提高了混凝土外觀質(zhì)量，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

2 工法特點(diǎn)

2.1 施工特點(diǎn)

a．模板依靠預(yù)埋件及支架抵抗混凝土澆筑時(shí)所產(chǎn)生的側(cè)壓力，以維持模板自身穩(wěn)定及混凝土結(jié)構(gòu)物形體尺寸，支立模板時(shí)不需要另外的加固措施。

b．模板各處構(gòu)件均由銷子連接，安裝、拆除方便，提高了支、拆模的效率及支模質(zhì)量。

c．懸臂模板中可以組成上、中、下三層帶有護(hù)欄的施工平臺，使工作人員在施工作業(yè)中的安全有了保障。

d．模板板面大，需借助起重設(shè)備吊裝就位，依靠模板支撐構(gòu)件進(jìn)行人工調(diào)校，支立速度快、精度高。

e．在保證了混凝土“外光內(nèi)實(shí)”的基礎(chǔ)上達(dá)到了清水混凝土標(biāo)準(zhǔn)，減少或避免了進(jìn)行后期修補(bǔ)，達(dá)到了免裝修效果。

2.2 混凝土成型質(zhì)量特點(diǎn)

a．采用懸臂模板施工后的混凝土結(jié)構(gòu)物全高立面垂直度良好，并將偏差控制在最小。

b．混凝土表面平整光潔，不產(chǎn)生錯(cuò)臺掛簾現(xiàn)象，杜絕了蜂窩麻面現(xiàn)象，減少了表面氣泡。

c．與采用普通模板支模相比，大大降低了結(jié)構(gòu)物表面缺陷處理工作量，使混凝土外觀質(zhì)量達(dá)到了清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)

a．減少模板拉條用量，節(jié)約資金投入。

b．提高工作效率。

c．減少輔助工序，節(jié)約材料投入，提高施工進(jìn)度。

3 適用范圍

本工法適用于建筑物中對外觀質(zhì)量要求較高的水工混凝土工程，也適用于工民建、橋墩、閘墩、混凝土擋墻、隧道直邊墻、地下廠房邊墻混凝土襯砌等結(jié)構(gòu)的模板施工。

4 工藝原理

采用懸臂模板施工提高混凝土質(zhì)量，其支模、拆模及模板維護(hù)要求均較高，工藝原理如下：

a．根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對不同部位的結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行模板設(shè)計(jì)，模板均采用大模板，其面板采用高質(zhì)量的維薩板(又名“WISA”板)，保證面板強(qiáng)度、彈性、韌性、耐磨性及加工精度，保證表面光潔、無明顯模板接縫痕跡。

b．通過試配，選取最優(yōu)配合比，所選混凝土拌和物的原材料均要滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

c．施工過程中控制混凝土的和易性及入倉坍落度、澆筑層厚、混凝土含氣量、復(fù)振時(shí)間等的倉面工藝來保證混凝土內(nèi)氣泡的排出，以保證混凝土表面的光潔平整度。

d．混凝土澆筑完后，采取灑水等措施進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

懸臂模板混凝土澆筑的施工工藝流程與傳統(tǒng)混凝土施工流程基本一致。其不同點(diǎn)在于減少了模板拉條的用量。詳見圖1。

圖1 懸壁模板混凝土施工工藝

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 施工準(zhǔn)備

5.2.1.1 人員及設(shè)備進(jìn)場

根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，提前安排人員及設(shè)備進(jìn)場，在項(xiàng)目開工前，相應(yīng)的工種人員、混凝土運(yùn)輸及澆筑設(shè)備必須按時(shí)到場。

5.2.1.2 模板設(shè)計(jì)及制作

混凝土的澆筑對模板要求很高，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)物形狀有針對性地設(shè)計(jì)模板，并在加工廠加工制作成型，并保證模板的加工質(zhì)量。模板加工完成后，運(yùn)至現(xiàn)場利用吊車配合人工進(jìn)行支立。

5.2.1.3 原材料及配合比的準(zhǔn)備

a．原材料。根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，對進(jìn)場原材料及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。

b．配合比?；炷敛捎玫拇旨?xì)骨料級配較好，粉煤灰質(zhì)量優(yōu)良，外加劑性能穩(wěn)定，使混凝土拌和物滿足設(shè)計(jì)要求，且拌和物的坍落度、含氣量、凝結(jié)時(shí)間等各項(xiàng)性能也很容易保持穩(wěn)定，混凝土的力學(xué)性能、耐久性和熱學(xué)性能均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)及國家標(biāo)準(zhǔn)、水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為保證混凝土施工質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.2.1.4 基面處理及第一層準(zhǔn)備

在混凝土澆筑前要保證基礎(chǔ)面無欠挖，并將基礎(chǔ)面沖洗干凈，確保混凝土與基巖接觸良好。然后根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行基礎(chǔ)找平，并開始進(jìn)行第一層混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作，做好第一層三角架支立固定的預(yù)埋件。

5.2.2 懸臂模板施工

5.2.2.1 懸臂模板組成

懸臂模板主要由面板、主背楞、可調(diào)斜撐(即花籃螺桿)、主梁三角架、吊平臺、挑架等主要部件組成，如圖2所示。

圖2 懸壁模板組成

懸臂模板的面板采用高密度木制維薩板，該模板表面光滑、平整，且模板表面有抗磨層，具有較高的強(qiáng)度;主背楞為鋼件，是用來連接模板、主梁三角架和可調(diào)斜撐的主要構(gòu)件，其上設(shè)有托板，可調(diào)節(jié)模板使其上下移動(dòng);可調(diào)斜撐(即花籃螺桿)用來調(diào)節(jié)模板的傾斜度;主梁三角架主要承受混凝土對模板的側(cè)壓力以及作為連接吊平臺，其前端設(shè)有微調(diào)裝置，用來調(diào)節(jié)模板水平移動(dòng);吊平臺主要用于處理預(yù)埋螺栓孔以及混凝土表面的缺陷;挑架主要是操作人員的施工平臺。

5.2.2.2 模板施工

鋼筋及模板安裝前需測量放線，給出各邊各角的控制點(diǎn)，以保證鋼筋綁扎及模板支立的精度。

a．第一層施工。在懸臂模板施工前，先在其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)層上按40cm間距預(yù)埋地腳螺栓，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，將底梁用［10槽鋼和D20螺栓連接加固好后(見圖3)，再將主背楞與底梁連接好，并做好防護(hù)工作;支模前，根據(jù)測量人員放出的點(diǎn)，返出混凝邊線，并用墨斗在混凝土面上彈出邊線;模板由吊車吊起后，在模板的底部粘貼雙面膠條用來防止混凝土漏漿，當(dāng)模板按邊線調(diào)整好后，用卡扣件將模板與主背楞連接好，調(diào)節(jié)可調(diào)斜撐，使模板垂直。

模板校調(diào)好后，通過在面板上預(yù)先鉆設(shè)完的孔，將預(yù)埋件、爬錐螺栓固定在模板面上，由于爬錐屬于可重復(fù)利用的構(gòu)件，要在爬錐的錐面上涂抹幾層黃干油以方便取出，注意在涂抹時(shí)，不要污染到鋼筋和混凝土面上，預(yù)埋件施工如圖4所示。挑架安裝完后，用馬道板將挑架連接成整體形成工作平臺，同時(shí)在外側(cè)欄桿上掛安全網(wǎng)。

b．第二層施工。第一層混凝土澆筑完畢，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，模板進(jìn)入第一次爬升(即第二層混凝土模板支立階段)施工。

c．模板的拆除。首先將挑架上的工作平臺、安全網(wǎng)以及連接兩個(gè)模板的芯帶逐一拆除，然后將模板上的受力螺栓拆除;轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)斜撐，使模板上口逐漸脫離混凝土面。

為防止拆模過程中發(fā)生模板滑落的現(xiàn)象，在拆除前先用鋼絲繩將模板掛在吊鉤上，然后將連接模板的卡扣件一一拆除;模板在吊運(yùn)時(shí)，由專人指揮，吊運(yùn)前所有施工人員暫時(shí)離開該部位;拆除后的模板放在平整的場地上，疊放時(shí)加方木鋪墊以防止因模板面滑傷和受力不均而造成變形。

d．模板的爬升。第一次爬升時(shí)將先前拆下的受力螺栓安裝在預(yù)埋混凝土內(nèi)的爬錐上，并與混凝土面保持2.5～3cm的距離，以方便爬件掛設(shè)。爬件以兩個(gè)為一組進(jìn)行掛設(shè)，在掛設(shè)過程中保持爬件平穩(wěn)。在吊裝模板前，先將模板表面的雜物清理干凈，由于模板為木制材料，在清理進(jìn)程中嚴(yán)禁用尖銳物，以免劃傷模板表面，在清理完后的模板面上涂刷一層脫模劑。為避免新老混凝土接縫部位跑漿，在吊裝模板前先將雙面膠條粘貼在混凝土面上，當(dāng)模板與主背楞固定好后，通過可調(diào)斜撐(即花籃螺桿)調(diào)整模板的垂直度，通過微調(diào)裝置將模板下沿與老混凝土表面頂緊，確保不漏漿，不錯(cuò)臺(見圖5)。

圖3 底梁連接

圖4 預(yù)埋件施工

第二次爬升與第一次爬升的操作步驟相同，在模板校調(diào)完后，在爬架下安裝吊平臺(見圖6)，以便拆除可周轉(zhuǎn)的爬錐以備使用，又可以處理混凝土表面的一些缺陷。至此，懸臂模板進(jìn)入了正常的施工循環(huán)狀態(tài)。

圖5 第一次爬升操作

圖6 第二次爬升操作

e．懸臂模板施工的注意事項(xiàng)：

?混凝土入倉時(shí)不要太靠近模板，避免下料過程中的沖擊力使模板產(chǎn)生不均勻變形;

?在振搗過程中，振搗器與模板要保持一定距離，避免振搗器與模板表面接觸而損壞板面;

?施工中在調(diào)整可調(diào)斜撐時(shí)，一定注意旋轉(zhuǎn)方向，避免造成模板的傾斜。

5.2.2.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑結(jié)束后要按相關(guān)規(guī)范要求及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。高溫季節(jié)采用花管噴淋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。低溫季節(jié)采取覆蓋保溫被等措施進(jìn)行保溫。

6 材料與設(shè)備

混凝土原材料與普通模板施工時(shí)相同，滿足相關(guān)規(guī)范要求即可。模板采用維薩板，每次施工時(shí)必須用刮刀將維薩板表面清理干凈，并涂刷脫模劑。

混凝土運(yùn)輸采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，混凝土入倉采用混凝土泵或起重設(shè)備吊罐，混凝土大模板的支立采用吊車或塔機(jī)配合人工完成。

7 質(zhì)量控制

7.1 管理措施

a．建立混凝土澆筑質(zhì)量保證體系，確定混凝土施工過程中的重點(diǎn)控制工序，不留質(zhì)量死角，落實(shí)各工序施工責(zé)任人，做好工序管理工作。

b．澆筑混凝土前，首先組織相關(guān)人員按施工組織設(shè)計(jì)制定的混凝土施工工藝、施工方法、技術(shù)控制要點(diǎn)等向作業(yè)班主進(jìn)行技術(shù)交底。

c．落實(shí)混凝土的供應(yīng)、混凝土澆筑振搗工藝、模板支立拆除和拌和站配料施工工藝的過程控制以保證施工質(zhì)量。

7.2 技術(shù)措施

a．模板支立前，做好測量放線工作，上下層交接部位做好防漏漿處理措施，模板支立時(shí)，相鄰兩塊模板并縫采用相關(guān)措施進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)錯(cuò)臺及漏漿。

b．模板拆模時(shí)，要注意對板面的保護(hù)，防止發(fā)生碰撞損傷模板表面，并做好模板表面的處理保養(yǎng)工作，為下次支模做好準(zhǔn)備。

c．模板支立、拆除時(shí)要嚴(yán)格按技術(shù)交底的要求進(jìn)行正序施工，杜絕由于亂序施工對模板造成的損傷。

d．混凝土澆筑時(shí)，根據(jù)混凝土級配、結(jié)構(gòu)部位分別配用手持式硬軸振搗棒或軟軸振搗棒，局部位置配用附著式振搗器，以確保混凝土振搗密實(shí)。模板附近，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)振，以減少水氣泡，提高混凝土表面質(zhì)量。

8 安全措施

a．配備安全防護(hù)設(shè)施，倉面設(shè)置安全通道和安全圍欄，模板掛設(shè)安全作業(yè)平臺，高空部位掛設(shè)安全網(wǎng)，隨倉位上升搭設(shè)交通梯，操作人員佩帶安全繩和安全帶，施工腳手架和操作平臺搭設(shè)牢固，防止安全事故發(fā)生。

b．施工中存在空間交叉作業(yè)時(shí)，設(shè)專職人員做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作，防止給空間交叉作業(yè)留下安全隱患。

c．項(xiàng)目部成立安全管理小組，針對本工程安全重點(diǎn)由技術(shù)部編制安全技術(shù)措施指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場安全管理工作，科學(xué)組織施工，確保施工安全。

9 環(huán)保措施

a．施工安排得當(dāng)，做到交通、水、電暢通，不發(fā)生切斷和阻塞現(xiàn)場交通的情況，不發(fā)生堵塞施工現(xiàn)場排水的現(xiàn)象。

b．用行之有效的手段減少施工現(xiàn)場的噪音、粉塵，加強(qiáng)施工道路的養(yǎng)護(hù)。

10 效益分析

10.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用懸臂模板施工工法澆筑水工混凝土與傳統(tǒng)混凝土施工工法相比，解決了傳統(tǒng)混凝土施工中的模板底部漏漿、混凝土面模板拼縫明顯、混凝土錯(cuò)臺、混凝土表面起砂、起皺、混凝土表面存在氣泡，混凝土表面顏色不一致、無光澤，預(yù)埋件不平、歪斜、內(nèi)陷、對拉螺栓孔周圍漏漿等一些質(zhì)量通病，保證了混凝土外光內(nèi)實(shí)，達(dá)到了清水混凝土標(biāo)準(zhǔn)。減少或避免了進(jìn)行后期修補(bǔ)，并以其“施工方便，工藝新穎”加快了工程的施工進(jìn)度，保證了工期，提高了施工工效，降低了施工難度，提高了模板使用率，減少了材料浪費(fèi)，節(jié)約了人工費(fèi)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

10.2 社會(huì)效益

采用懸臂模板施工工法澆筑混凝土在水工建筑施工中是一次大膽嘗試，它在不附加任何條件的前提下，將混凝土的外觀質(zhì)量提高到了一個(gè)免裝修的層次。當(dāng)前，水工建筑物對混凝土除有性能要求外還有外觀的要求，如清水混凝土、鏡面混凝土等。因此采用懸臂模板施工工法澆筑混凝土是迎合這一市場需要。隨著采用懸臂模板在各種混凝土施工中的嘗試及取得成功，其施工技術(shù)日益成熟，并在其基礎(chǔ)上衍生出利用模板板面內(nèi)貼PVC板澆筑鏡面混凝土的施工工藝，使混凝土外觀質(zhì)量又上了一個(gè)層次，可在有免裝修要求或外觀質(zhì)量要求較高的混凝土施工中使用。

11 應(yīng)用實(shí)例

11.1 豐滿三期永慶反調(diào)節(jié)水庫右岸土建工程

豐滿三期永慶反調(diào)節(jié)水庫右岸土建工程位于吉林市與豐滿松花湖旅游區(qū)之間，主要由右岸重力壩段及導(dǎo)墻、低堰壩體、高堰壩體、消力池護(hù)坦、橋梁預(yù)制等組成?；炷翝仓偭繛?.1萬m3，閘墩和導(dǎo)墻混凝土澆筑量約為3萬m3。

在施工過程中閘墩和導(dǎo)墻采用水工混凝土懸臂模板進(jìn)行支模澆筑混凝土，取得了良好效果。被中國水電建設(shè)集團(tuán)公司評為2006年度優(yōu)質(zhì)工程。

11.2 尼爾基水利樞紐溢洪道下標(biāo)段土建工程

該工程位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流的中游，主要由泄槽段、渥奇段、消力池段、尾渠段四部分組成，混凝土澆筑總量為17.6萬m3。

其中邊墻混凝土總澆筑量約為5萬m3，采用水工混凝土懸臂模板進(jìn)行施工后大大提高了邊墻的外觀質(zhì)量，取得了良好的效果。得到了建設(shè)單位及監(jiān)理單位的一致好評。

11.3 雙溝水電站工程

雙溝水電站位于第二松花江上游的松江河上，工程等別為Ⅱ等，電站廠房主要建筑物為3級建筑物。混凝土總澆筑量為6.1萬m3，

尾水渠邊墻及混凝土圍堰混凝土總澆筑量約為1.1萬m3，均采用懸臂模板進(jìn)行支模施工。采用此方法提高了施工質(zhì)量及施工效率，并取得了良好的施工效果。等到了建設(shè)單位及監(jiān)理單位的高度評價(jià)。