無(wú)托架無(wú)拉桿防撞墻模板體系在城市高架工程中的應(yīng)用

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 工程概況

1.1 研究背景

隨著城市市政公路的飛速發(fā)展，特別是近幾年來(lái)，引進(jìn)了定型化、模具化的施工技術(shù)，成熟模板體系在大型公路市政項(xiàng)目中越來(lái)越廣泛的使用，在大量鋼模板體系形成使用的同時(shí)，對(duì)于防撞墻這一類(lèi)實(shí)用構(gòu)造物的美觀程度控制的更加嚴(yán)格，隨著各類(lèi)模板體系的形成與發(fā)展，防撞墻鋼模板體系需兼顧考慮安全及簡(jiǎn)便實(shí)用，于是對(duì)鋼模板的要求提出了新的理念。

比如在昆山市中環(huán)快速化改造工程中，全線的邊置防撞墻長(zhǎng)度接近120 km，并且防撞墻模板需無(wú)拉桿（圖1），于是怎樣做出一套效率高、安全性好、剛度符合要求的模板成為了本次防撞墻施工的一個(gè)難題。

圖1 高架防撞墻成品效果圖

1.2 防撞墻施工技術(shù)現(xiàn)狀

目前，對(duì)于類(lèi)似無(wú)拉桿的模板體系一般有2 種方法：一是在箱梁施工完成落架時(shí)，保留防撞墻部位的支架暫不拆除，開(kāi)始進(jìn)行防撞墻的施工、防撞墻模板利用支架作為支撐；二是采用“一字架”的托架形式，在托架上進(jìn)行鋼模板的安裝。以上2 種處理方法有以下缺點(diǎn)：

（a）利用支架進(jìn)行防撞墻模板安裝，易造成支架拆除時(shí)間滯后，成本高，而對(duì)于互通立交等箱梁較高且層次多的系統(tǒng)，存在支架高寬比過(guò)大的安全隱患，或者存在需要2 次支架搭設(shè)的措施要求；

（b）采用“一字架”作為托架再支設(shè)模板的方法，對(duì)于配套的用鋼量會(huì)增大，并且“一字架”在安裝過(guò)程中及完成后會(huì)出現(xiàn)螺絲脫落、托架上材料堆放多易造成高出物體墜落打擊的安全隱患，且該工藝需在箱梁上設(shè)置2 道對(duì)穿螺絲孔，容易造成滲水等質(zhì)量問(wèn)題。

1.3 無(wú)托架無(wú)拉桿防撞墻鋼模板體系

為解決上述問(wèn)題，我們自主研制出一種外包F架形式的無(wú)托架、無(wú)支架的模板系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容包括：根據(jù)設(shè)計(jì)混凝土的重力及側(cè)向壓力計(jì)算出鋼模板的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)模體系；根據(jù)外模重力、混凝土重力及側(cè)向力計(jì)算外側(cè)F架的材料形式及焊接要求；根據(jù)底面?zhèn)认蛄τ?jì)算膨脹螺絲的間距及滴水線封頭鋼板厚度；內(nèi)側(cè)采用槽鋼支架上焊接連接板，連接板上設(shè)置4 個(gè)螺栓孔作為與外包F架的鏈接，固定牢固后，最后澆搗結(jié)構(gòu)混凝土（圖2）。

2 主要施工技術(shù)難點(diǎn)[1,2]

2.1 防撞墻混凝土側(cè)向壓力大，對(duì)模板體系受力要求高

圖2 無(wú)托架無(wú)拉桿鋼模板剖面

高架防撞墻的設(shè)計(jì)位置是懸挑在箱梁翼緣板上的，同時(shí)防撞墻外側(cè)的設(shè)計(jì)形狀為往外突出的圓弧形，底部較寬，這樣就導(dǎo)致防撞墻混凝土往外的側(cè)向壓力較大，容易產(chǎn)生模板的側(cè)翻；與此同時(shí)，防撞墻外側(cè)沒(méi)有任何有效的力的支撐，這樣就對(duì)鋼模板本身的整體性要求較高。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)圓弧箱梁較多，模板拼接難度大

由于我公司在昆山市中環(huán)快速化改造工程中承建的高架部分包括一座互通立交，該互通立交包括8 條轉(zhuǎn)彎匝道，現(xiàn)場(chǎng)上圓弧箱梁較多，由于防撞墻的弧度變化較大，防撞墻的內(nèi)外模板無(wú)法拼接到位，易造成漏漿，影響防撞墻的外觀質(zhì)量。

2.3 防撞墻外觀質(zhì)量要求高

防撞墻作為高架橋面系的最后一道混凝土構(gòu)造物，其外觀沒(méi)有任何裝飾，防撞墻的外觀質(zhì)量將直接影響箱梁的質(zhì)量。因此，對(duì)防撞墻外觀質(zhì)量要求較高。

2.4 防撞墻屬于高空作業(yè)，施工期間安全風(fēng)險(xiǎn)大

高架防撞墻是在箱梁外側(cè)進(jìn)行懸挑施工，屬于高空作業(yè)，本工程的互通立交區(qū)域箱梁普遍較高，防撞墻施工最高處達(dá)到了24 m；同時(shí)陸地上亦有其他的施工作業(yè)人員或者通行的社會(huì)車(chē)輛，存在很大的高空墜物的風(fēng)險(xiǎn)，因此施工期間的安全風(fēng)險(xiǎn)非常大。

3 主要施工技術(shù)措施[3,4]

3.1 進(jìn)行受力計(jì)算，加固鋼模板體系

在鋼模板體系設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)鋼模板體系進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的受力計(jì)算分析，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工因素考慮一定安全系數(shù)，從而有效地確保鋼模板體系受力達(dá)到要求。

經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在防撞墻鋼模板外側(cè)采用外包F架的形式對(duì)鋼模板進(jìn)行加固，內(nèi)外側(cè)F架通過(guò)連接板上的 4 個(gè)螺栓進(jìn)行連接固定，其中F架的材質(zhì)為12#槽鋼。

3.2 縮小鋼模板標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度

根據(jù)防撞墻的自身特點(diǎn)以及施工的操作簡(jiǎn)便性，防撞墻鋼模板標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度設(shè)置為2 m，每節(jié)鋼模板之間通過(guò)定位銷(xiāo)進(jìn)行連接，但是由于圓弧箱梁上的防撞墻弧度變化較大，防撞墻內(nèi)外側(cè)的半徑大小不一樣。這樣一來(lái)，2 m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)不能滿(mǎn)足圓弧箱梁防撞墻的施工要求，施工時(shí)常常會(huì)發(fā)生外模板無(wú)法拼接嚴(yán)密的情況。

為了確保圓弧箱梁上防撞墻鋼模板拼縫的嚴(yán)密性，根據(jù)圓弧箱梁的弧度大小，對(duì)該段的鋼模板標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度進(jìn)行重新調(diào)整，調(diào)整后的長(zhǎng)度為1 m。這樣就有效解決了因?yàn)殇撃０彘L(zhǎng)度偏大導(dǎo)致的外模拼縫不嚴(yán)密的情況，減少了混凝土的漏漿現(xiàn)象，提高了防撞墻的外觀質(zhì)量。

3.3 鋼模板日常維護(hù)措施

鋼模板作為目前建筑施工中定形化程度比較高的模板材質(zhì)，然而要用該定形鋼模澆筑出外觀質(zhì)量較高的混凝土表面也并不是一件容易的事，防撞墻鋼模板通常存在以下2 個(gè)問(wèn)題影響混凝土的表觀質(zhì)量：鋼模板本身的變形影響防撞墻的線型，特別是上口收頭的部位以及沉降縫的封頭鋼板的變形；鋼模板的銹蝕影響混凝土的外觀。

針對(duì)以上防撞墻鋼模板存在的問(wèn)題，我們加強(qiáng)了對(duì)鋼模板的日常維護(hù)保養(yǎng)，并安排專(zhuān)人對(duì)封模前的鋼模板質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。

主要做好以下2 個(gè)方面：現(xiàn)場(chǎng)上采用叉車(chē)對(duì)鋼模板進(jìn)行吊裝和拆除的過(guò)程中做到輕拿輕放，現(xiàn)場(chǎng)上鋼模板一旦發(fā)生變形及時(shí)進(jìn)行更換或者安排鋼模板加工廠家進(jìn)行維修；加強(qiáng)對(duì)鋼模板的打磨、除銹、清洗及涂油工作，鋼模板在封模前必須采用磨光機(jī)進(jìn)行打磨和除銹，打磨完成后采用洗滌精對(duì)鋼模板進(jìn)行拖洗，然后再用清水對(duì)鋼模板進(jìn)行沖洗，最后涂刷精制油，確?；炷恋谋碛^質(zhì)量。

3.4 高空作業(yè)，安全防護(hù)措施

作為在箱梁外側(cè)進(jìn)行懸挑施工的防撞墻，施工高度較高（最高為24 m），同時(shí)用于配合鋼模板安裝的掛籃小車(chē)也是懸挑作業(yè)，以上充分說(shuō)明防撞墻施工期間的風(fēng)險(xiǎn)較大。

針對(duì)防撞墻的施工特點(diǎn)，我們從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)安全防護(hù)的措施，具體為：掛籃小車(chē)體系在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)掛籃小車(chē)體系進(jìn)行受力分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇材料；掛籃小車(chē)用于人工操作的吊籃四周采用密目綠網(wǎng)封閉，底部采用木模板封閉，保證工人操作安全的同時(shí)也避免了高空墜物；鋼模板在澆筑混凝土?xí)r，上口的外側(cè)每隔1 m設(shè)置一道高90 cm的鋼管，鋼管縱向通過(guò)繩索連接，從而確?；炷琳駬v施工人員的安全。

4 實(shí)施過(guò)程[5,6]

4.1 防撞墻施工流程

橋面鋼筋混凝土橋面鋪裝層澆筑→放置控制線→鋼筋綁扎、電焊→預(yù)埋件安裝→內(nèi)模安裝矯正→外模安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)

4.2 輔助設(shè)備

4.2.1 工作掛籃

工作掛籃以16a#槽鋼為主，工作掛籃底部鋪設(shè)多層膠合板，工作掛籃外側(cè)面包阻燃密目網(wǎng)。工作掛籃配重用預(yù)制混凝土塊，每只工作掛籃配重為300 kg，工作掛籃結(jié)構(gòu)斷面如圖3所示。

圖3 掛籃剖面示意

工作掛籃使用至少配備3 名施工人員，1 名施工人員在工作掛籃內(nèi)進(jìn)行弧形裝飾的鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐架的安裝。施工操作人員的保險(xiǎn)帶掛鉤扣在橋面預(yù)埋鋼筋上，不得將保險(xiǎn)帶掛扣在工作掛籃。橋上2 名施工人員幫助移動(dòng)工作掛籃、傳遞工具及施工材料等，移動(dòng)工作掛籃由2名施工人員撬動(dòng)。

4.2.2 安裝機(jī)械

防撞墻施工采用小型叉車(chē)在橋面上直接起吊安裝。

4.3 鋼模板安裝

安裝模板前，對(duì)銜接部分進(jìn)行鑿毛并清理雜物；內(nèi)埋管線（具體包括照明管線、聲屏障基礎(chǔ)、網(wǎng)精科技的管線以及標(biāo)示標(biāo)牌等）、接線箱、出水口等預(yù)埋件到位。

（a）測(cè)量定位，根據(jù)防撞墻頂面標(biāo)高，定位內(nèi)模于橋面，預(yù)留2 cm的調(diào)節(jié)高度，然后分別用可調(diào)節(jié)鋼管斜撐和花籃螺桿與內(nèi)模上口固結(jié)，同時(shí)校正內(nèi)模的垂直度。直線段每次安裝內(nèi)模以一個(gè)內(nèi)模2 m（1 塊）計(jì)一單元，即每次安裝2 m長(zhǎng)的內(nèi)模。圓弧段每次安裝內(nèi)模以一個(gè)內(nèi)模1 m（1 塊）計(jì)一單元，即每次安裝長(zhǎng)1 m的內(nèi)模。

（b）內(nèi)模根部亦采取可調(diào)節(jié)的鋼管支撐頂緊內(nèi)模根部。

（c）用吊車(chē)就位外模，操作人員在外側(cè)吊籃內(nèi)進(jìn)行安裝拼接外模。直線段每次安裝外模以2 m（1 塊）計(jì)一單元，即每次安裝長(zhǎng)2 m的外模。圓弧段每次安裝外模以1 m（1 塊）計(jì)一單元，即每次安裝長(zhǎng)1 m的外模（圖4）。

圖4 外模板的安裝（利用叉車(chē)和自制吊籃）

（d）外模上口標(biāo)高同內(nèi)模，用對(duì)拉螺栓對(duì)內(nèi)外模上口的定位槽鋼緊固，此時(shí)必須校正外模垂直度（圖5、圖6）。

圖5 外模上口標(biāo)高同內(nèi)模

圖6 對(duì)拉螺栓緊固

（e）最后再次核對(duì)防撞墻模板標(biāo)高，校正內(nèi)外模垂直度，調(diào)順滴水線形（圖7）。

（f）沉降縫采用2 塊5 mm的鋼板中間夾1 塊擠塑板分隔（拆除時(shí)先拆擠塑板，然后將2 塊5 mm的鋼板合攏后抽出，這樣可以確保不破壞防撞墻的棱角），封頭板采用10 mm的鋼板進(jìn)行封閉（圖8）。

圖7 安裝后鋼板模板線形

圖8 防撞墻伸縮縫

5 結(jié)語(yǔ)

該無(wú)拉桿無(wú)托架防撞墻鋼模板模板體系具有高效、安全性能高、剛度好及成品質(zhì)量高的特點(diǎn)，對(duì)高架現(xiàn)澆防撞墻的施工具有一定的推廣價(jià)值。防撞墻鋼模板的自身材質(zhì)和質(zhì)量是影響防撞墻外觀質(zhì)量的關(guān)鍵因素，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼模板必須要事先進(jìn)行預(yù)拼裝，在大規(guī)模施工時(shí)需要進(jìn)行首件制的試驗(yàn)與總結(jié)。