玻璃鋼-木復(fù)合模板施工技術(shù)在童家湖泵站工程中的應(yīng)用

(湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430034)

在泵站施工中，流道為大體積、變截面的異型普通混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)，長期以來，施工中易出現(xiàn)裂縫、蜂窩麻面、平整度差等質(zhì)量問題。這些問題常常是由模板材質(zhì)、模板工藝和立模技術(shù)所造成，將對(duì)水泵裝置性能和運(yùn)行效率產(chǎn)生顯著影響。

1 工程概況

童家湖泵站位于武漢市黃陂區(qū)府河左堤童家湖堤段樁號(hào)2+530處，設(shè)計(jì)排水流量60m3/s。泵站為堤后式，配套3臺(tái)1800HLQ20-7型立式混流泵，裝機(jī)容量3×1800kW。主泵房總長29.00m，泵房寬26.60m。進(jìn)口流道底板高程13.20m，泵房處于堤內(nèi)二級(jí)平臺(tái)，安裝間平面尺寸為 17.0m×17.4m。副廠房位于主泵房左側(cè)，平面尺寸為 19.90m×17.40m。出水壓力箱涵共分 6 節(jié)，單節(jié)長 10m，總長 60.00m，一聯(lián) 6 孔，單孔凈尺寸2.5m×3.8m。

2 玻璃鋼-木復(fù)合模板應(yīng)用情況

童家湖泵站進(jìn)水流道為肘形，出水流道為駝峰形。在泵站施工過程中，流道為大體積、變截面的異型普通混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)，模板工程施工技術(shù)難度較大。傳統(tǒng)的施工方法是以木模為主骨架，面層有純木面板，也有鋼木混合面板，但縫面處理方法多樣，難度大，如縫面刮膩?zhàn)臃酆桶姿唷①N薄鐵皮或軟塑料等，但效果均不理想，容易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、麻面、皺褶、平整度差等質(zhì)量問題，直接影響流道的過流能力，高速水流時(shí)容易造成混凝土面的汽蝕，影響建筑物的使用壽命。因此，模板縫面處理技術(shù)是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一。

玻璃鋼學(xué)名纖維增強(qiáng)塑料，俗稱FRP(Fiber Reinforced Plastics)，即纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。根據(jù)采用纖維的不同分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料(GFRP)、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料(CFRP)、硼纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料等。它是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂做基體材料的一種復(fù)合材料，具有表面光滑不吸水、無接縫、抗拉強(qiáng)度高、不易破碎脫落、整體性能好等特點(diǎn)，而木模有易于制作拆除、結(jié)構(gòu)自重輕、造價(jià)低等特點(diǎn)。兩者有機(jī)結(jié)合，將玻璃鋼作為木模面層，形成玻璃鋼-木復(fù)合模板，不僅可滿足模板的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，還可大大改善混凝土的外觀質(zhì)量。雖然玻璃鋼在建筑行業(yè)中應(yīng)用較多，但在水利行業(yè)用于模板工程未見有資料介紹，因此，決定在1號(hào)機(jī)組出水流道駝峰段進(jìn)行試驗(yàn)性施工(模板面積54.8m2)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

泵站流道玻璃鋼-木復(fù)合模板施工工藝流程見圖1。

圖1 泵站流道玻璃鋼-木復(fù)合模板施工工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 模板設(shè)計(jì)、制圖

模板設(shè)計(jì)仍然按傳統(tǒng)方法進(jìn)行，即根據(jù)流道設(shè)計(jì)圖及內(nèi)力計(jì)算，采用正交流道中軸線切斷面的方法，將流道分為若干斷面，形成斷面圖。每個(gè)斷面由內(nèi)支撐、直線段排架、圓弧段排架、面板和玻璃鋼復(fù)合層組成，需要注意以下兩點(diǎn)：?木模結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，要扣減玻璃鋼面層厚度；?模板結(jié)構(gòu)單元要便于分塊運(yùn)輸。

根據(jù)查閱玻璃生產(chǎn)工藝資料，結(jié)合生產(chǎn)廠家經(jīng)驗(yàn)，決定采用五層無堿玻纖布作為增強(qiáng)材料，面層噴涂雙組分聚氨酯漆。

3.2.2 木模制作安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在木工廠內(nèi)將木模制作拼裝完成，具體流程如下：

根據(jù)流道斷面圖，繪制各個(gè)斷面構(gòu)件圖，按構(gòu)件圖下料，準(zhǔn)備下步的拼裝。構(gòu)件制作完成后，要按圖紙采用紅油漆編號(hào)，便于下步拼裝及模板拆除后的重復(fù)利用。

完成構(gòu)件下料后，根據(jù)構(gòu)件連接圖進(jìn)行連接，各節(jié)點(diǎn)間采用松木連接板連接。構(gòu)件拼接成排架后，在排架標(biāo)識(shí)中心點(diǎn)，便于后期排架定位。

將拼裝好的木模，分塊運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行就位安裝，見圖2。

圖2 泵站流道玻璃鋼-木復(fù)合模板安裝

3.2.3 刮原子灰

清除流道木模表面油污、灰塵、水分，保持流道木模干燥。

將主灰和固化劑按100∶1.5～100∶3(重量計(jì))調(diào)配均勻，用刮刀將調(diào)好的原子灰涂刮在流道木模面板間隙和明顯凹陷部位表面，如需厚層涂刮，分多次薄刮至所需厚度。涂刮時(shí)若有氣泡滲入，必須用刮刀徹底刮平，以確保具有良好的附著力。刮灰2～3h后進(jìn)行打磨，打磨好后除掉表面灰塵。

3.2.4 手糊玻璃鋼

原子灰刮涂完成后，按下列步驟在流道木模表面進(jìn)行復(fù)合玻璃鋼層施工：

a.材料準(zhǔn)備。主要材料包括不飽和聚酯樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、無堿玻纖布等。

b.膠液配置。膠液配置前需要做凝膠試驗(yàn)，掌握促進(jìn)劑用量，把握配置量和凝膠時(shí)間。在涂刷前按使用要求和程序進(jìn)行調(diào)配，充分?jǐn)嚢瑁仧o堿纖維布時(shí)按比例加入促進(jìn)劑。

c.手糊玻璃鋼。玻璃鋼采用手糊成型法。首先在流道木模上刷一層膠液，然后鋪一層無堿玻纖布進(jìn)行排氣，再刷第二次膠液，鋪第二層布，用刮板輕輕將布刮平，排出氣泡，防止無堿玻纖布皺褶，以此類推進(jìn)行操作，鋪布5層，至厚度達(dá)到3mm。無堿玻纖布鋪設(shè)采用縱橫交叉法，搭接長度為50mm，每層布的搭接縫錯(cuò)開，在整個(gè)成型過程中，含膠量控制在50%以內(nèi)，樹脂無淤積和漏膠現(xiàn)象。

d.固化成型。在室外溫度20～30℃情況下，一般12h可達(dá)到所要求的強(qiáng)度，溫度越低，固化成型時(shí)間越長。

e.玻璃鋼表面打磨修整。玻璃鋼成型后，表面采用砂紙打磨，去除毛刺，涂刷膠液，再用水砂磨光，使其表面光滑平順。

3.2.5 玻璃鋼面層油漆

玻璃鋼表面處理完成后，在表面噴涂雙組分聚氨酯漆，其漆膜堅(jiān)韌、光澤度高、附著力好，耐侵蝕、耐油、耐水性能優(yōu)良，可進(jìn)一步增強(qiáng)玻璃鋼表面的光潔度(見圖3)。

圖3 噴涂雙組分聚氨酯漆

4 材料、設(shè)備及勞動(dòng)力配置

4.1 材料與設(shè)備配置

4.1.1 材料選用

所需材料包括4cm×8cm矩形截面、2.5cm厚松木板、圓釘、φ18圓鋼、φ48鋼管腳手架、原子灰、不飽和聚酯樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、無堿纖維布、雙組分聚安酯漆。

4.1.2 設(shè)備配置

所需設(shè)備包括電焊機(jī)、木工電鋸、曲面鋸、木工電刨、鐵木榔頭、拖線板、錘、斧、尺、毛刷、刮刀、經(jīng)緯儀、水平尺、空壓機(jī)、8t平板拖車、20t汽車吊。

4.2 勞動(dòng)力組織

泵站流道玻璃鋼-木復(fù)合模板工程需配置管理人員1人、測(cè)量人員2人、木工3人、電工1人、架子工2人、玻璃鋼裱糊與油漆工3人、輔工3人。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

a.木模材料選擇Ⅱa或以上等級(jí)木材，保障結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性，板材應(yīng)有樹種證明文件，按規(guī)范驗(yàn)收后方可進(jìn)場(chǎng)使用。

b.排架制作是模板整體質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格按照模板構(gòu)件圖尺寸制作，減小制作誤差。

c.裝訂面板時(shí)要避免通縫，防止出現(xiàn)薄弱部位。

d.木模制作過程中，要注意防雨及遮陽，避免模板內(nèi)部水分變化過大，造成變形。

e.無堿玻纖布的裁剪按流道形體尺寸和鋪蓋層進(jìn)行，按順序?qū)⒉季幪?hào)，擺放整齊，以便使用。

f.手糊玻璃鋼前需做凝膠試驗(yàn)，掌握促進(jìn)劑用量，把握配置量和凝膠時(shí)間。

g.手糊玻璃鋼現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)避免風(fēng)沙、灰塵、油污和水氣侵入，并安裝通風(fēng)設(shè)備。

6 安全環(huán)保措施

6.1 安全措施

a.木模板廠內(nèi)保持整潔，原材料、半成品、成品碼放穩(wěn)固，堆放高度不能超過2m，廢料廢物及時(shí)清除。

b.廠區(qū)道路平坦、安全通道暢通，彎道、交叉口和險(xiǎn)要作業(yè)地段設(shè)置明顯交通標(biāo)志和安全警示標(biāo)志。

c.木模板廠內(nèi)，物料堆放處必須在顯眼處懸掛安全生產(chǎn)警示標(biāo)志、安全生產(chǎn)守則和安全操作規(guī)程。

d.木模板廠內(nèi)，機(jī)械和工作臺(tái)等設(shè)備設(shè)施的布置，應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定，便于從業(yè)人員安全操作。

e.玻璃鋼基液、固化劑、促進(jìn)劑、油漆等化學(xué)危險(xiǎn)品設(shè)有獨(dú)立的存放場(chǎng)所，有嚴(yán)格的領(lǐng)用手續(xù)。

f.在玻璃鋼-木復(fù)合模板上安裝鋼筋過程中，出現(xiàn)不可避免的焊接作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用石棉板將鋼筋接頭與模板隔離后再焊接，避免燒傷模板，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)配備滅火器，以防復(fù)合模板起火。

6.2 環(huán)保措施

a.清理有毒有害廢棄物的施工現(xiàn)場(chǎng)，化工材料及其包裝物、容器和受污染的油手套、面紗、油漆刷應(yīng)及時(shí)清理回收。

b.玻璃鋼基液與面層油漆是揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，容易污染環(huán)境，應(yīng)盡量避免因泄露、遺灑而對(duì)環(huán)境造成污染，作業(yè)前對(duì)操作人員進(jìn)行指導(dǎo)，使用時(shí)注意涂刷均勻，不要過量，以免灑在混凝土建基面上造成污染，增加清理費(fèi)用。

7 成本分析

試驗(yàn)段模板面積54.8m2，木模制作安裝成本與常規(guī)制作安裝成本基本相同，玻璃鋼施工領(lǐng)班1人，作業(yè)工人3人，歷時(shí)4天，經(jīng)過測(cè)算，直接成本約為180元/m2。而采用縫面刮膩?zhàn)臃酆桶姿嘀苯映杀炯s為40元/m2。

從成本分析可以看出，使用該項(xiàng)工藝成本較高，可采用以下兩種方法降低成本：

a.減少無堿玻纖布層數(shù)和面層油漆組分以降低成本。木模自身強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均能滿足要求，而玻璃鋼面層是以木模為支撐骨架，只要其抗拉強(qiáng)度滿足不易破碎即可，抗折要求并不高。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)成品分析，玻璃鋼面層抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過需要，根據(jù)施工過程觀察判斷，無堿玻纖布有2～3層，面層油漆有一組分即可，成本將大幅度降低。

b.該項(xiàng)新型玻璃鋼-木復(fù)合模板技術(shù)在實(shí)際推廣應(yīng)用中，可根據(jù)商品混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)壓和抗磨要求，配置相應(yīng)的不同厚度和密度的玻纖無紡布，提高其模板面層的抗壓和抗磨能力。施工過程中使用普通木模板和使用玻璃鋼-木復(fù)合模板效果對(duì)比見圖4。

8 工藝優(yōu)點(diǎn)

a.玻璃鋼與木模板組合工藝，在施工工藝與施工技術(shù)上具有一定挑戰(zhàn)性與創(chuàng)新性。

b.玻璃鋼-木復(fù)合模板的安裝和拆除都十分簡便，免去了脫模劑，節(jié)時(shí)節(jié)工，模板表面的浮漿只需要簡單擦拭即可，模板不易錯(cuò)臺(tái)。

c.保證了泵站流道混凝土的表面水分含量，減少了混凝土水分流失，保證了混凝土強(qiáng)度。避免了由于木模板在澆筑混凝土前沒有澆水濕潤或濕潤不夠，在澆筑混凝土?xí)r，與模板接觸部分的混凝土水分被模板吸收致使混凝土表面失水過多，產(chǎn)生麻面的現(xiàn)象。

d.采用玻璃鋼-木復(fù)合模板技術(shù)澆筑的混凝土不易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、麻面、褶皺和平整度差等質(zhì)量問題，增強(qiáng)了流道的過流能力，避免了因高速水流所造成的混凝土面汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，延長了建筑物的使用壽命，提高了工程的耐久性與使用年限。

e.在玻璃鋼材料的保護(hù)下，能夠增強(qiáng)混凝土表面的光滑度，減少裂紋數(shù)量與裂紋寬度，降低工程使用風(fēng)險(xiǎn)。

9 結(jié) 語

采用玻璃鋼-木復(fù)合模板后，明顯提高了流道混凝土表面平整度和光潔度，外觀質(zhì)量得到保障。雖然該項(xiàng)工藝成本比木模板稍高，但由于縫面刮膩?zhàn)臃酆桶姿嗟裙に嚌仓幕炷帘砻尜|(zhì)量缺陷處理問題較為突出，同時(shí)，玻璃鋼-木復(fù)合模板可以通過適當(dāng)減少無堿玻纖布層數(shù)來降低成本，在木模板漸漸退出施工現(xiàn)場(chǎng)的情況下，鋼模板漸漸興起，結(jié)合玻璃鋼與木模板材料的新組合工藝能夠在使用過程中節(jié)省人力和財(cái)力，在水利水電工程異形模板(特別是機(jī)組蝸殼和流道模板)中值得推廣應(yīng)用。