定型大鋼模板在渡槽施工中的應(yīng)用

袁 剛

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 工程概況

桂中治旱樂灘水庫引水灌區(qū)工程設(shè)計灌溉面積8.6萬hm2，灌區(qū)渠首取水口設(shè)計引水流量為70 m3/s，屬大（2）型灌區(qū)，為Ⅱ等工程，其中遷江分干渠I標(biāo)段輸水線路總長16.35 km。包含以下主要建筑物：輸水明渠、輸水隧洞、輸水渡槽、暗涵、倒虹吸、水閘、分水閘、排洪涵洞、排水溝、泄水側(cè)堰、洪水入渠、交通橋12座、明渠下渠階梯以及路網(wǎng)遷改等。本項目為線性工程，路線較長。其中主要工作量為輸水渡槽，總長10.669 km，渡槽主要斷面尺寸：內(nèi)徑2.1 m、外形尺寸5.42 m×4.19 mm。渡槽及模板斷面見圖1。

圖1 渡槽及模板斷面

2 適用范圍及工藝原理

定型大鋼模板適用于線路長、規(guī)格統(tǒng)一的渡槽槽身施工，其技術(shù)經(jīng)濟效果明顯。

定型大鋼模板由鋼模板、連接件和支撐件三部分組成。鋼模板由連接件連接后通過支撐件將荷載下傳到持力層。

本工程定型大鋼模板根據(jù)渡槽槽身結(jié)構(gòu)尺寸及施工特點，對模板設(shè)計、制作和組裝，模板尺寸按照滿足結(jié)構(gòu)施工和操作便捷的要求進行制作；根據(jù)模板結(jié)構(gòu)尺寸將支撐件、模板骨架、內(nèi)外模等制作成標(biāo)準(zhǔn)件，所有成品標(biāo)準(zhǔn)件的強度剛度均驗算確定。

3 主要施工方法和技術(shù)要點

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

認(rèn)真熟悉設(shè)計圖紙，確定合理的大模板布置方案。選擇合格模板制作廠家按設(shè)計圖紙加工模板及配件。選擇便于吊運或堆放的堆場，并做好防護。

對渡槽槽身下部土方進行整平碾壓，使該部位0～80 cm范圍內(nèi)土方壓實度達到90%，澆筑15 cm厚C15混凝土墊層，嚴(yán)格控制并及時養(yǎng)護，確保滿足支架整體穩(wěn)定及基礎(chǔ)強度的要求。

3.2 定型大鋼模板的施工要求

3.2.1 模板安裝

滿堂架支撐體系搭設(shè)完畢后,按照先橫后豎原則進行吊裝，用支撐架調(diào)節(jié)模板的垂直度、平整度，安裝好牽拉、支撐件。交接處利用法蘭連接，安裝時應(yīng)先臨時固定，再加固校正。

定型大鋼模板外模安裝完成后，進行渡槽槽身鋼筋的綁扎安裝，經(jīng)由監(jiān)理、業(yè)主及質(zhì)監(jiān)部門驗收合格后，再進行外模的安裝及加固校正。

為了防止渡槽槽身底部的空氣無法排出，在內(nèi)鋼模，預(yù)留排氣孔，間距2 m左右,砼振搗完成以后,使用鋼模蓋板封閉。定型大鋼模板內(nèi)外模與混凝土接觸面應(yīng)清理干凈并滿涂脫模劑，模板內(nèi)雜物清理干凈、接觸縫采用玻璃膠條填塞密實并用膩子刮平。

3.2.2 混凝土澆筑

鋼筋隱蔽驗收后、進行內(nèi)模封閉和模板驗收，然后進行混凝土澆筑施工。

渡槽混凝土采用一級配C30混凝土，抗?jié)B等級W6，經(jīng)實驗室試配后交由商品混凝土攪拌站拌制。由于砼需求量大且較分散，施工強度大，因此，混凝土由混凝土拌和站集中用運輸車運至澆筑現(xiàn)場邊，利用砼泵車HP30泵直接輸送入倉。并且人工進行平倉，振搗器快插慢拔振搗密實。

止水和預(yù)埋件周圍用人工送料填滿，嚴(yán)禁直接下料，以免止水片側(cè)壓卷曲，預(yù)埋件位移或損壞，并造成其底部混凝土架空。

混凝土澆筑完畢后，一般在混凝土澆筑完成12 h～18 h后開始養(yǎng)護，混凝土養(yǎng)護時間按規(guī)范規(guī)定時間，一般應(yīng)達21 d。

3.2.3 定型大鋼模板拆卸

當(dāng)槽身砼強度達到設(shè)計及規(guī)范要求時，方可拆除大模板。模板拆除順序與混凝土澆筑順序一致，即先澆筑先拆除、后澆筑后拆除。單片大模板先拆平模，后拆角模。不得在槽身上晃動或用大鐵錘進行敲砸。

3.3 模板的保養(yǎng)與維修

組裝大鋼模板的標(biāo)準(zhǔn)件進場后，應(yīng)將螺栓涂刷防銹劑，模板的混凝土接觸面涂刷脫模劑。拆模后將表層灰渣清理干凈，并再次對接觸面涂刷脫模劑待用。模板重復(fù)使用后應(yīng)檢查有無過大變形及損壞，并及時維修。

4 定型大鋼模板選材、驗算與設(shè)備

4.1 主要材料

定型大鋼模板選用6 mm厚熱軋Q235鋼板作為面板；用扁鋼（-10*80熱軋Q235）作為豎邊框，用槽鋼（[8#熱軋Q235）作為橫邊框；用槽鋼（[8#熱軋Q235）作為橫肋；用雙槽鋼（[12#熱軋Q235）作為骨架；用雙槽鋼（[14#熱軋Q235）作為立柱；用4.8級普通M20×65螺栓作為連接螺栓。

拉桿：模板只布上拉桿，由于渡槽上部有橫向連接14#槽鋼，能起到牽拉作用，對拉螺桿選直徑20 mm作為拉桿即可。

支架：采用滿堂腳手架，由Ф48 mm×3.5 mm鋼管和碗扣組成。以上材料主要從材料經(jīng)濟實用、采購方便、安全可靠等方面考慮選購。本項目位于來賓市遷江鎮(zhèn)，有泉南高速直通南寧及來賓市區(qū)，且距離南寧鋼模板制作加工廠較近，運輸方便。該工程為線性項目，線路長，主要結(jié)構(gòu)為規(guī)格統(tǒng)一的渡槽，采用鋼模板可增加周轉(zhuǎn)次數(shù)，尺寸標(biāo)準(zhǔn)、安裝簡易效率高，且外觀整齊。在保證工程質(zhì)量及安全的前提下，需對其強度和剛度進行驗算。

4.2 計算參數(shù)及模板尺寸

混凝土：容重25 kN/m3、塌落度160 mm～180 mm、澆注入模溫度25℃；澆注速度2 m/h、外加劑影響系數(shù)取1.2；風(fēng)力：8級風(fēng)。定型大鋼模板尺寸見圖2、圖3。

圖2 模板立面圖

圖3 模板側(cè)面圖

4.3 計算指標(biāo)

γ為混凝土密度取25 kN/m3；T為混凝土溫度取25℃；t0為混凝土初凝時間取t0=6 h；H為混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度取3.69 m；V為混凝土澆灌速度（取值現(xiàn)場提供）不大于為2 m/h；β1為外加劑影響修正系數(shù)，無外加劑取1.0，加緩凝劑取1.2，該項目按1.2計；β2為坍落度影響系數(shù)，坍落度小于100 mm時，取1.10，大于等于100 mm，取1.15。本次驗算按塌落度最大值180 mm計算，取1.15。

F1=0.22β1β2γt0V1/2=0.2 2×1.2×1.15×25×6×21/2=64.4 kN/m2（按照砼澆筑時有效壓頭計算模板側(cè)壓力）

F2=γH=25×3.69=92.25 kN/m2（按照澆筑高度全部液態(tài)化砼計算模板側(cè)壓力）

模板所承受的混凝土水平側(cè)壓力取較小值（F=64.4 kN/m2）作為側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)混凝土澆筑達到有效壓頭（h=64.4/25=2.6 m）2.6 m時水平側(cè)壓力達到峰值，再繼續(xù)澆筑側(cè)壓力保持不變。

泵送澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平活荷載按4 kN/m2計。

振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值4 kN/m2(作用在有效壓頭之內(nèi))。

4.4 模板承受水平側(cè)壓力的荷載組合：

混凝土澆筑時荷載分項系數(shù)：活荷載分項系數(shù)r2=1.4，恒荷載分項系數(shù)r1=1.2；總水平側(cè)壓力的設(shè)計值：F設(shè)=（4+4）×1.4+64.4×1.2=88.5 kN/m2；對模板進行變形分析時，計算模板水平側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值為：F標(biāo)=64.4×1=64.4 kN/m2；以上水平側(cè)壓力計算值用于鋼模板的剛度及強度的驗算。

4.5 模板構(gòu)件計算

4.5.1 面板驗算

按單向板結(jié)構(gòu)計算，橫肋槽鋼最大間距400 mm，面板按4等跨連續(xù)梁簡化計算。

面板幾何性質(zhì)，取1 mm寬為計算單元。

截面系數(shù)：W=Bh2/6=1×62/6=6 mm3；Kmx=0.07，查《建筑工程模板施工手冊》表5-9-11。

驗算強度：δ=Mmax/W=Kmx×F設(shè)×L2/W=0.07×0.0885×4002/6=165.2≤215 N/mm2，滿足使用。

驗算撓度：均布荷載下的最大撓度在梁的跨中,

Ymax=5Fl4/（384EI）=5×0.0885×4004/（384×2.1×106×18）=0.78 mm，其中，I=bh3/12=18，Ymax=0.78 mm＜1.5 mm，滿足使用。

豎肋驗算：橫肋采用8#槽鋼，豎向間距L1=400 mm，骨架12#槽鋼左右間距L2=910 mm。

幾何性質(zhì)：W=25300 mm3；I=1010000 mm4。

Q1=F標(biāo)×L1=0.0644×400=25.76 N/mm；Q2=F設(shè)×L1=0.0885×400=35.4 N/mm。

驗算強度：δ=Mmax/W=Q1×L22/8÷W=0.125×25.76×9102÷25300=105.4≤215 N/mm2。滿足使用。

驗算撓度：跨中：Ymax=0.677×Q2×L4/（100E×I）=0.677×35.4×9104/（100×2.06×105×1010000）=0.79 mm＜2 mm，滿足使用。

4.5.2 支架驗算

支架采用12#B槽鋼跟14#雙槽鋼焊接而成。

幾 何 性 質(zhì) ：W=57700 mm3；I=3460000 mm4；Q1=0.0885 ×910=80.54 N/mm

驗算強度：δ=Mmax/W=Q1×L22/8÷W=（0.125×9102×80.54）/57700=144.4≤215 N/mm2；滿足使用。驗算撓度：Ymax=0.677×Q2×L4/（100E×I）=1.35 mm＜2 mm；滿足使用。

拉桿計算：由于渡槽上部有橫向連接14#槽鋼，能起到牽拉作用，對拉螺桿選直徑20 mm即可。

模板支架：該渡槽模板支撐利用滿堂腳手架，縱橫雙向立桿間距均為60 cm，橫桿步距1.2 m，每五步設(shè)置斜向交叉支撐桿，用以保證支撐架整體穩(wěn)定性。支架由Ф48 mm×3.5 mm鋼管和碗扣組成。

計算槽身對底模，支撐鋼橫梁及支架的豎向荷載，取槽身最大截面驗算。該渡槽槽體長14.96 m，截面面積2.8 m2，鋼模重量38 t。

槽體自重G=26×14.96×2.8=1089.1 kN；槽體 +鋼模G=1089.1+380=2226.1 kN；槽體對滿堂支架的均布荷載：G均=G/s=2226.1/（4.8×14.96）=31.0 kN/m2；

每根鋼管承受的載荷=0.6×0.6×31000=11160 N；

支柱所受壓力 =11160/0.681×424=38.7 MPa＜215 MPa；滿足要求。

經(jīng)過上述驗算，該定型鋼模板所用材料均滿足使用要求。

5 結(jié)語

通過定型鋼模板施工及分析得出如下結(jié)語：

由于本工程為線性工程，路線較長，模板使用過程搬遷較多，實用該類型模板可多次利用，不易損壞，增加周轉(zhuǎn)次數(shù)，同時減少了人工投入，提高機械化施工程度，節(jié)省施工成本、加快施工進度，使施工面外表美觀，具有良好的經(jīng)濟效益和安全效益。其特點總結(jié)如下：

1）定型大鋼模板在工程建設(shè)中具有經(jīng)濟耐用、操作簡便的特性；其通用性強、拆裝便利、整體剛度大、接縫少。

2）施工技術(shù)易掌握、可靈活安排，大大提高機械化施工水平，便于施工管理。定型鋼模板能多次周轉(zhuǎn)、節(jié)省材料，可以在類似工程中推廣使用。