工字木梁懸臂模板在閘墩中施工的應(yīng)用

于付川

(中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東118000)

0 前 言

溢洪道位于主壩右岸，距壩頭約350 m的一天然山溝內(nèi)。溢洪道工程包括進(jìn)口引渠、堰體控制段、陡槽及出口明渠段和出口防護(hù)工程5 部分組成［1］。

堰體控制段為(a)型駝峰堰，堰頂高程76.0 m，堰高3.0 m，堰長(zhǎng)31.0 m，堰前后底板高程均為73.0 m，底板厚為3.0 m。溢洪道共設(shè)5 孔弧形閘門，尺寸為11．5 m×12.5 m。溢洪道凈寬為57.5 m，堰體分縫，中墩厚2.5 m，邊墩頂寬2.5 m，閘墩頂部高程為97.4 m。

控制段閘墩向來(lái)都是溢洪道工程的重中之重，由于其會(huì)受到高速水流沖刷，因此表面平整度要求高。若按照常規(guī)技術(shù)手段和材料施工，很難滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)多種方案比較，選用了采用維薩板作面板的懸臂大模板來(lái)進(jìn)行閘墩施工［2］。

1 懸臂模板的構(gòu)造

懸臂模板由模板系統(tǒng)、支架系統(tǒng)和埋件系統(tǒng)組成。詳見(jiàn)圖1。

1.1 模板系統(tǒng)

面板采用芬蘭進(jìn)口的WISA 板，為雙面覆膜優(yōu)質(zhì)膠合板，厚21 mm。面板高度統(tǒng)一為4.16 m，寬度則根據(jù)閘墩的結(jié)構(gòu)形式定，標(biāo)準(zhǔn)的為2.44 m寬。模板在背楞的支撐下有足夠的強(qiáng)度和剛度。面板板面不平整度＜1‰，邊框平整度＜1‰，對(duì)角線偏差＜1‰，連接孔直徑Φ21 ±0.3，間距300 ±0.3，連接孔到板面距離68 ±0.3。裁口及面板開(kāi)孔處涂防水膠進(jìn)行密封。周轉(zhuǎn)次數(shù)≥40 次。

面板后側(cè)是高200 mm的工字木梁，面板通過(guò)Φ5×60 mm自攻螺釘固定在工字木梁上。螺釘外露面略低于模板表面，并用專用膠抹平。工字木梁間距為300 mm。

水平背楞為雙12#槽鋼，通過(guò)連接爪與工字木梁連接。

模板之間通過(guò)芯帶及楔形芯帶銷將水平背楞連接成整體。雙槽鋼背楞端部50 cm長(zhǎng)范圍內(nèi)均勻開(kāi)長(zhǎng)圓形孔;芯帶由兩塊鋼板焊接而成，長(zhǎng)0.82 m，可插進(jìn)雙槽鋼中間的空隙內(nèi)，芯帶上也與水平背楞一樣，開(kāi)等間距的長(zhǎng)圓孔;連接時(shí)，將芯帶插入雙槽鋼空隙內(nèi)，確保芯帶在兩塊模板中的長(zhǎng)度一樣，然后將芯帶銷自上而下插入，每端各插入兩個(gè)［3－4］。

閘墩轉(zhuǎn)角部位采用斜拉桿與堵頭模板連接。

1.2 支架系統(tǒng)

支架系統(tǒng)包括上平臺(tái)、主平臺(tái)、吊平臺(tái)等組成。

1.2.1 上平臺(tái)

上平臺(tái)由Φ48 鋼管焊接而成，在模板頂部用螺栓與工字木梁連接。施工時(shí)，鋪設(shè)腳手板，作為上部作業(yè)平臺(tái)。

圖1 懸臂模板構(gòu)造圖

1.2.2 主平臺(tái)

主平臺(tái)相對(duì)比較復(fù)雜，包括主梁三角架、豎向主背楞、底梁、斜撐等組成。

1)主梁三角架:

主梁三角架主要起到承重、懸臂支撐和作業(yè)平臺(tái)的作用。每塊模板有兩個(gè)主梁三角架。

上部模板及結(jié)構(gòu)重量直接全部傳遞到主梁三角架上，然后三角架再將全部重力荷載傳遞到埋件系統(tǒng)上［5］。

三角架底部為懸臂部位，頂在底部已澆筑完的混凝土面上，起到穩(wěn)定模板的作用。

主梁三角架由矩形管焊接而成，起到懸掛模板、懸臂支撐作用。

主梁三角架上滿鋪腳手板，作為主作業(yè)平臺(tái)。

2)豎向主背楞:

為雙12#槽鋼，模板系統(tǒng)通過(guò)背楞連接扣件與主背楞連接。

3)底梁:

底梁與豎向主背楞用銷子連接，內(nèi)部含齒輪調(diào)節(jié)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，則可以將模板靠近或者遠(yuǎn)離混凝土面［6］。

底梁底部支撐在主梁三角架橫梁上。

4)斜撐:

斜撐為用銷子固定在底梁和豎向主背楞上，通過(guò)調(diào)節(jié)絲杠，可調(diào)節(jié)模板的垂直度。

1.2.3 吊平臺(tái)

吊平臺(tái)由8#槽鋼通過(guò)螺栓連接、懸掛于主梁三腳架底部。吊平臺(tái)滿鋪腳手板，用來(lái)作為拆除預(yù)埋件、對(duì)拉螺栓孔等的作業(yè)平臺(tái)。

1.3 埋件系統(tǒng)

埋件系統(tǒng)由爬錐(D20/D20)、受力螺拴(M20)、高強(qiáng)螺拴D20、埋件板D26.5 組成。

2 懸臂模板的施工方法

本工程共有4個(gè)中墩和2個(gè)邊墩，因此施工時(shí)按2個(gè)中墩和1個(gè)邊墩一同施工考慮，共采用中墩模板2 套，邊墩模板1 套。

2.1 第一層施工

模板按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)模板加工場(chǎng)作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行組裝、編號(hào)。

面板系統(tǒng)組裝完，按模板設(shè)計(jì)圖紙，在面板上鉆好預(yù)埋定位爬錐孔及對(duì)拉螺栓孔，孔徑略大于受力螺栓直徑［7］。

第一層混凝土澆筑時(shí)，只使用模板的面板系統(tǒng)，底部用拉桿固定在預(yù)埋在基礎(chǔ)混凝土內(nèi)的插筋上，模板中間部位增加一排帶套管的對(duì)拉螺栓。

模板按設(shè)計(jì)位置安裝固定好之后，將涂滿潤(rùn)滑油的爬錐用受力螺栓固定在面板上，然后將長(zhǎng)0.3 m的D20 高強(qiáng)螺栓連接在爬錐上，并將埋件板擰在高強(qiáng)螺栓尾部。

2.2 第二層施工

第一層混凝土澆筑完拆模后，將受力螺栓擰到第一次提升時(shí)預(yù)埋的爬錐上，注意爬錐一定要擰到位，再把三腳架等組成的單元框架吊起掛于受力螺栓上(吊鉤應(yīng)吊于主背楞的吊環(huán)上)將拼裝好的三角架整體吊起，插入安全插銷［8］。

然后將豎向主背楞及底梁、斜撐和上平臺(tái)安裝在模板系統(tǒng)上，將組裝好的模板整體吊起，安裝在三角架上。用用斜撐、后移裝置將模板調(diào)整到位。

本工程閘墩混凝土澆筑4 m一層，使用的這種懸臂模板設(shè)計(jì)側(cè)壓力為40 kN/m2，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為3 m ×3.15 m，由于模板高度增大，考慮到模板系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在模板中間部位增加一排間距為90 cm的對(duì)拉拉桿。

模板加固好之后，將預(yù)埋爬錐固定在模板上。

拆模時(shí)，先將對(duì)拉螺栓、預(yù)埋爬錐固定螺栓松開(kāi)，與相鄰模板間連接的芯帶板、芯帶銷拆掉，然后調(diào)節(jié)后移裝置，將模板面脫離混凝土面，后移距離一般50 cm左右。

然后將將塔吊起吊鋼絲繩掛在吊環(huán)上，之后松開(kāi)底部安全銷，人員離開(kāi)操作平臺(tái)，即可指揮塔吊將模板吊到上一層處進(jìn)行安裝。

第三層模板安裝完之后，即可將底部吊平臺(tái)安裝上。

3 工字木梁懸臂模板的優(yōu)勢(shì)

工字木梁懸臂模板的優(yōu)勢(shì)主要有6 點(diǎn):周轉(zhuǎn)次數(shù)增加明顯、不用搭設(shè)腳手架、模板安裝速度加快、施工過(guò)程簡(jiǎn)單、保證混凝土澆筑質(zhì)量和減少后期處理工程量。

3.1 周轉(zhuǎn)次數(shù)增加明顯

由于面板采用的是進(jìn)口維薩板，只要按照廠家說(shuō)明使用，可周轉(zhuǎn)次數(shù)在40 次以上。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通鋼模板及木模板。

3.2 不用搭設(shè)腳手架

閘墩使用傳統(tǒng)的組裝模板及大型鋼模板施工時(shí)，需搭設(shè)雙排腳手架，而使用此種懸臂模板，由于其背面設(shè)有作業(yè)平臺(tái)，因此可不用搭設(shè)腳手架，比較而言，可節(jié)省大量人工及腳手架管租賃等費(fèi)用。

3.3 模板安裝速度加快

懸臂模板單塊面積大，施工時(shí)整體吊裝，掛到預(yù)埋螺栓上即可，且?guī)в形⒄{(diào)裝置，便于模板的調(diào)整，而常規(guī)模板吊裝作業(yè)時(shí)需臨時(shí)加固，吊裝時(shí)間相對(duì)而言長(zhǎng)，且調(diào)整困難。

從實(shí)際使用情況來(lái)看，每個(gè)倉(cāng)面至少可縮短工期2 d左右。

3.4 施工過(guò)程簡(jiǎn)單

在施工過(guò)程中，工人只用錘子、板手等簡(jiǎn)單工具就可進(jìn)行作業(yè)。無(wú)需使用電焊機(jī)等類設(shè)備。模板安裝后調(diào)整簡(jiǎn)單迅速。

3.5 保證混凝土澆筑質(zhì)量

所使用的維薩板有足夠的強(qiáng)度和韌度，模板表面平整光滑，接縫嚴(yán)密，無(wú)漏漿現(xiàn)象?；顒?dòng)支模架結(jié)構(gòu)牢靠，變形小，從實(shí)際使用效果來(lái)看，所澆筑的混凝土表面平整光潔，外觀質(zhì)量得到監(jiān)理及業(yè)主等單位的一致肯定。

3.6 減少后期處理工程量

使用常規(guī)模板，混凝土澆筑完之后的拉筋處理工程量較大，需全面進(jìn)行處理一次。

而使用工字木梁懸臂模板施工，對(duì)拉螺栓孔及預(yù)埋爬錐孔可在模板底部的作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行處理，混凝土澆筑完，螺栓孔及爬錐孔也跟隨處理完。減少后期一起處理作業(yè)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

工字木梁懸臂模板以其方便、靈活、周轉(zhuǎn)次數(shù)上的優(yōu)勢(shì)，正廣泛地應(yīng)用于核電、建筑、橋梁等領(lǐng)域。水利工程施工使用相對(duì)較少，除可用于本文中介紹的閘墩混凝土澆筑外，混凝土壩、堤防等結(jié)構(gòu)較規(guī)則的建筑物也可采用，利用其周轉(zhuǎn)次數(shù)高，施工方便、快捷，外觀質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)?？梢哉雇ぷ帜玖簯冶勰０逑到y(tǒng)必將更廣泛地應(yīng)用于我國(guó)的水利工程建設(shè)中。

［1］陶賢勇. 工字木梁懸臂模板系統(tǒng)在薄壁高墩施工中的應(yīng)用［J］. 世界橋梁，2004(02):32 －34.

［2］崔偉. 工字木梁懸臂模板在橋梁高墩施工中的應(yīng)用［J］.價(jià)值工程，2013(21):91 －93.

［3］唐亮. 懸臂后移模架系統(tǒng)在薄壁高墩施工中的應(yīng)用［J］.河南建材，2011(02):18 －19.

［4］吳建. 垂直滑膜技術(shù)在水庫(kù)閘墩施工中的應(yīng)用［J］. 黑龍江科技信息，2013(12):172.

［5］鄭崇飛. 滑膜技術(shù)在水利水電工程閘墩施工中的應(yīng)用探討［J］. 廣東科技，2014(14):93 －94.

［6］黃贊皓. 大模板工藝在水津關(guān)電站閘墩施工中的應(yīng)用［J］. 四川水利，2014(04):28 －30.

［7］羅繼輝. 滑膜技術(shù)在閘墩施工中的應(yīng)用［J］. 廣東水利水電，2003(09):44 －45.

［8］邢軍，羅維成，應(yīng)小軍，程劍兵. 水電站閘墩懸臂大鋼模板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］. 東北水利水電，2010(03):3 －5.