核電站單側(cè)模板體系技術(shù)研究與應(yīng)用

張仔紅

【摘 要】漳州某核電站是目前我國(guó)自主研發(fā)的第三代壓水堆核電站，該堆型核電站避免大飛機(jī)撞擊，設(shè)計(jì)為雙殼結(jié)構(gòu)，各廠房均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，工程量大、工期緊。廠房布置緊湊、墻體厚度大、樓層高且各廠房相鄰墻體之間設(shè)置了伸縮縫，伸縮縫不能出現(xiàn)任何剛性連接。受到以上因素的限制，相鄰廠房間墻體無(wú)法設(shè)置對(duì)拉螺桿抵抗混凝土的側(cè)壓力，同時(shí)各工序施工過(guò)程中反復(fù)搭拆操作平臺(tái)，施工持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，存在較大的安全隱患。為解決施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，提高墻體模板施工安全和質(zhì)量，文章對(duì)單側(cè)模板體系進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)的“大模板+拉環(huán)+鋼管”基礎(chǔ)上，提出了“板面系統(tǒng)+支撐系統(tǒng)+預(yù)埋固定系統(tǒng)”的整體單側(cè)模板體系，并進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，“板面系統(tǒng)+支撐系統(tǒng)+預(yù)埋固定系統(tǒng)”的整體單側(cè)模板體系能夠更好地滿足現(xiàn)施工質(zhì)量要求。該模板體系在漳州某核電站得到成功應(yīng)用，并不斷改進(jìn)和優(yōu)化，形成一套完整的施工技術(shù)，對(duì)后期優(yōu)化提供了技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】核電站;單側(cè)模板體系;支撐

【中圖分類號(hào)】TU755.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2022）04-0047-03

0 前言

目前，我國(guó)積極推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。核電作為清潔能源之一，技術(shù)成熟，三代壓水堆核電站是我國(guó)目前主推的堆型之一，在建項(xiàng)目有4～8臺(tái)。漳州某核電站采用了該堆型，堆型廠房布置緊湊、墻體厚度大、樓層高且各廠房相鄰墻體之間設(shè)置了伸縮縫，伸縮縫不能出現(xiàn)任何剛性連接。傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)無(wú)法滿足混凝土側(cè)壓力的要求，所以迫切需要研究一種新的單側(cè)模板體系。結(jié)合前期核電施工經(jīng)驗(yàn)，以一種模板系統(tǒng)、單側(cè)支架系統(tǒng)、埋件系統(tǒng)組合的工裝體系，在漳州某核電站進(jìn)行試驗(yàn)，形成一整套施工工藝。

1 工程概況

漳州某核電站核島廠房布置緊湊，14個(gè)廠房之間均設(shè)置了伸縮縫，伸縮縫寬度為100～350 mm，水平長(zhǎng)度約410 m。樓層最高高度達(dá)到6 m，涉及單側(cè)模板區(qū)域面積約10 250 m2。伸縮縫內(nèi)使用密封材料和背襯材料共同作用，保證整個(gè)伸縮縫具有氣密、水密、防火、耐輻照等功能。故需重點(diǎn)控制伸縮縫處墻體截面尺寸、表面平整度、外觀等。同時(shí)，各廠房相鄰墻體施工邏輯存在相互制約，交叉作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，施工緩慢。采用傳統(tǒng)的小模板拼裝、扣件式鋼管作為支撐體系的模式需要大量的人工倒運(yùn)，各工序作業(yè)過(guò)程中需要反復(fù)搭拆操作平臺(tái)，施工進(jìn)度緩慢，安全隱患頻發(fā)，出現(xiàn)漲模、錯(cuò)臺(tái)等質(zhì)量缺陷，已經(jīng)無(wú)法滿足新型核電堆型建設(shè)的工期、質(zhì)量、安全要求。因此，迫切需要對(duì)模板體系進(jìn)行優(yōu)化。先施工的墻體側(cè)采用定型大模板，后施工的墻體側(cè)采用單側(cè)模板體系。

2 單側(cè)模板體系工藝原理

單側(cè)模板體系是采用型鋼和連接件制作形成的一個(gè)工具式支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)與配套拼裝式模板結(jié)合的模板體系，其主要由板面系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、預(yù)埋固定系統(tǒng)和附件組成。施工過(guò)程中，支撐系統(tǒng)可作為單獨(dú)的操作平臺(tái)使用，也可同板面系統(tǒng)等組成單側(cè)模板體系共同抵抗混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生的側(cè)壓力[1]。當(dāng)混凝土接觸到墻體模板板面時(shí)，側(cè)壓力開始作用于模板板面，板面通過(guò)背楞將均布荷載轉(zhuǎn)為線荷載，進(jìn)而由三角形架體支撐體系進(jìn)行力的傳遞，支撐體系下端直角部位有提前預(yù)埋的埋件固定系統(tǒng)產(chǎn)生的支座反力使架體不能后移。隨著混凝土澆筑高度的增加，模板受力上移，因模板已固定不能后移，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向后的側(cè)壓力，傳遞于三角形架體的支撐系統(tǒng)上，最終將受力傳遞至地面?；炷恋膫?cè)壓力最終由埋件固定系統(tǒng)抵消。

3 單側(cè)模板體系施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 單側(cè)模板體系施工工藝流程

施工工藝流程：板面系統(tǒng)拼裝→支撐系統(tǒng)拼裝→標(biāo)準(zhǔn)單元拼裝→板面系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)連接→單側(cè)模板體系施工。

3.2 板面系統(tǒng)拼裝

板面系統(tǒng)組成：?jiǎn)蝹?cè)模板由“工”字木梁、膠合板、高強(qiáng)拉桿、錐體、蝶型螺母、墊片、鋼楔及組裝的螺栓、鋼背楞、補(bǔ)模連接件、吊耳組成。

拼裝平臺(tái)安裝：按模板規(guī)格制作拼裝臺(tái)[2]，拼裝臺(tái)高0.3 m，寬5 m，長(zhǎng)度根據(jù)車間空間可以延伸，一般不超過(guò)10 m。平臺(tái)主要采用型鋼進(jìn)行組合，采用工具式螺栓組裝為3塊模塊，每塊模塊重量不超過(guò)0.5 t，組裝時(shí)保證各構(gòu)件之間的水平誤差控制在2 mm以內(nèi)。3塊模塊之間進(jìn)行扣接，便于快速地拆除和采用垂直運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行吊裝。平臺(tái)作為模板制作的支撐，連接牢固、安全、平穩(wěn)，對(duì)應(yīng)的各構(gòu)件平行且確保在同一水平面上，對(duì)角線長(zhǎng)度保持一致。

“工”字梁、背楞組裝：把背楞排放在平臺(tái)上，拉準(zhǔn)對(duì)角線，讓任意兩條背楞構(gòu)成的長(zhǎng)方形對(duì)角線相等。先在背楞兩端各放1根木梁，拉準(zhǔn)對(duì)角線，讓2根木梁對(duì)角線相等，然后用連接爪固定。依此2根木梁為基準(zhǔn)線，將其他木梁依此排放，并用連接爪固定牢靠;最后安裝吊耳，吊耳采用Q335級(jí)鋼制作，采用螺栓安裝在型鋼上。

面板鋪設(shè)：將面板鋪設(shè)在木梁上，并用螺釘固定。接縫處采用雙面膠帶或玻璃膠密封，模板兩側(cè)面板伸出“工”字梁外邊緣20 mm。

護(hù)邊保護(hù)角鋼等安裝：“工”字梁底部采用螺栓將防護(hù)角鋼與其連接，端頭木方與“工”字梁頂部連接牢靠。

板面系統(tǒng)檢查：板面系統(tǒng)拼裝完成后，由內(nèi)部質(zhì)量技術(shù)人員進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

3.3 支撐系統(tǒng)拼裝

單側(cè)模板體系支撐系統(tǒng)主要由豎向主背楞、斜撐、地梁、模板調(diào)節(jié)器及對(duì)應(yīng)連接銷組成。

支撐系統(tǒng)各構(gòu)件在車間進(jìn)行制作，制作完成后進(jìn)行拼裝。先將地梁與豎向主背楞采用連接銷固定牢固。斜撐上下采用連接銷分別與豎向主背楞、地梁進(jìn)行固定。根據(jù)墻體的高度，主要制作3.660 m、4.800 m兩種模數(shù)模板體系。3.660 m的單側(cè)模板體系設(shè)置1道斜撐，4.800 m的模板體系設(shè)置2道斜撐。施工需要作業(yè)平臺(tái)時(shí)，可在豎向主背楞上部安裝操作平臺(tái)，用螺栓將操作平臺(tái)支架與模板“工”字梁連接，鋪設(shè)踢腳板并安裝防護(hù)欄桿，所有的跳板及踢腳板必須加固保持穩(wěn)定，嚴(yán)禁有探頭板。便于施工過(guò)程中單側(cè)模板平直度、垂直度調(diào)節(jié)，采用螺栓將模板調(diào)節(jié)器安裝在豎向主背楞上（如圖1所示）。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)單元拼裝

將拼裝好的單榀支架豎立起來(lái)，搭設(shè)斜撐做好臨時(shí)加固。2～3榀為一個(gè)整體，采用扣件式鋼管連接為一個(gè)支撐系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)單元。

3.5 板面系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)連接

單側(cè)模板體系支架和模板的連接主要通過(guò)背楞扣件進(jìn)行水平連接（如圖2所示），然后通過(guò)調(diào)節(jié)模板調(diào)節(jié)器對(duì)模板進(jìn)行校正。單側(cè)支架單元與模板連接好后便形成獨(dú)立的單側(cè)模板單元。

3.6 單側(cè)模板體系施工

組裝好的單側(cè)模板體系支撐系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)單元通過(guò)支架主背楞頂部吊點(diǎn)吊裝到需要施工的墻體位置。施工前需注意以下幾點(diǎn)：①在澆筑下一層樓板前，必須先準(zhǔn)確預(yù)埋好地腳螺栓，螺栓距離墻邊350 mm，螺栓傾角為45°，并控制好露出高度和水平間距。②鋼筋綁扎好后，墻體鋼筋必須臨時(shí)固定牢固。③墻體根部雜物清理干凈，必要時(shí)用砂漿找平。④對(duì)板面進(jìn)行清理和刷脫模劑，并按照要求對(duì)板面系統(tǒng)進(jìn)行吊裝。⑤按照排版吊裝單側(cè)模板體系支撐系統(tǒng)，并用鋼管進(jìn)行連接。吊裝后主背楞和板面系統(tǒng)用扣件連接牢固。⑥安裝壓梁、連接螺母和外連桿，緊固每根埋件螺桿，并進(jìn)行檢驗(yàn)。⑦檢查單側(cè)模板體系無(wú)誤后，方可進(jìn)行墻體混凝土澆筑施工。

3.7 單側(cè)模板體系可旋轉(zhuǎn)操作支撐架與墻體的施工

單側(cè)模板體系可旋轉(zhuǎn)操作支撐架用于現(xiàn)場(chǎng)墻體模板支設(shè)前的墻體施工，施工人員通過(guò)在支撐系統(tǒng)上的可旋轉(zhuǎn)操作支撐架鋪設(shè)跳板，從而形成墻體與單側(cè)模板支撐系統(tǒng)間的站立平臺(tái);站立平臺(tái)可供施工人員進(jìn)行墻體鋼筋綁扎施工等活動(dòng)，待墻體鋼筋綁扎施工完成后，收起可旋轉(zhuǎn)操作支撐架，方可進(jìn)行墻體模板支設(shè)。可旋轉(zhuǎn)操作支撐架施工細(xì)節(jié)如下：將組裝好的支撐系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)單元上的主背楞頂部吊點(diǎn)吊裝到需要施工的墻體位置，通過(guò)與預(yù)埋的地腳螺栓（或膨脹螺栓）固定好單側(cè)模板支撐體系，拔出可旋轉(zhuǎn)操作支撐架限位插銷，放下可旋轉(zhuǎn)操作支撐架并鋪設(shè)跳板，跳板與操作支撐架采用鐵絲綁扎固定，通過(guò)檢驗(yàn)可負(fù)載使用后，方可上人進(jìn)行墻體鋼筋綁扎施工，待墻體鋼筋綁扎施工完成后拆除跳板，并向上收起可旋轉(zhuǎn)操作支撐架于單側(cè)模板體系主背楞間，插上限位插銷。通過(guò)吊裝模板板面系統(tǒng)與支撐系統(tǒng)進(jìn)行連接。

3.8 單側(cè)模板體系拆除

待混凝土澆筑完畢且強(qiáng)度達(dá)到拆模要求后，調(diào)節(jié)斜撐，使得模板表面脫離墻體，再拆除底部外連桿和壓梁，最后使用吊鉤吊住豎向主背楞吊點(diǎn)將單側(cè)模板單元整體吊離至下一處施工段。

4 施工要點(diǎn)及難點(diǎn)

施工要點(diǎn)及難點(diǎn)：①單側(cè)模板支撐系統(tǒng)的下部主要受力部件是預(yù)埋固定系統(tǒng)，預(yù)埋時(shí)要準(zhǔn)確就位，并在下一層樓板混凝土澆筑時(shí)采取措施固定牢靠，保證混凝土澆筑過(guò)程中不產(chǎn)生移位。②預(yù)埋固定系統(tǒng)施工時(shí)，還應(yīng)保證固定端螺紋全部裸露在混凝土的外面，所有預(yù)埋件豎直、水平位置要保證在同一直線上。③預(yù)埋固定系統(tǒng)在預(yù)埋前要對(duì)螺紋采取保護(hù)措施，用塑料薄膜包好并綁定。④預(yù)埋固定系統(tǒng)時(shí)，相鄰間距要計(jì)算準(zhǔn)確，預(yù)埋時(shí)嚴(yán)格按規(guī)定數(shù)量預(yù)埋。⑤連接螺母在連接埋件螺桿時(shí)一定要緊固，澆筑混凝土?xí)r需要專人看護(hù)。⑥碰到陰角部位架體沖突時(shí)，需要用其他方法加固。⑦模板校正垂直時(shí)，允許模板向內(nèi)側(cè)誤差，不允許向外側(cè)誤差。⑧必須確保地梁基層堅(jiān)實(shí)，有足夠的承載力，地梁后部不允許出現(xiàn)懸空現(xiàn)象。⑨混凝土澆筑時(shí)必須分層進(jìn)行澆筑，混凝土澆筑速度不宜大于1.3 m/h。

5 理論計(jì)算

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要對(duì)單側(cè)模板支撐系統(tǒng)各桿件的應(yīng)力、變形量進(jìn)行分析，并對(duì)預(yù)埋固定系統(tǒng)強(qiáng)度、錨固強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算[3]。此處以4.880 m單側(cè)模體系進(jìn)行計(jì)算。

5.1 混凝土側(cè)壓力計(jì)算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666—2011）規(guī)定，混凝土側(cè)力按下列公式計(jì)算，并取其最小值。

F=0.28γct0 βV1/2=0.28×25×4×1×1.31/2=31.92 kN/m2

F=γcH=25×5.0=125.0 kN/m2

取二者中的較小值作為模板驗(yàn)算的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，G4k=31.92 kN/m2。

考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0.9和荷載組合分項(xiàng)系數(shù)1.35后，模板驗(yàn)算的荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值G4=0.9×1.35×31.92=38.82 kN/m2。

5.2 架體荷載計(jì)算

單側(cè)支架主要承受混凝土側(cè)壓力，側(cè)壓力設(shè)計(jì)值取F1=38.82 kN/m2，有效壓頭高度h=1.550 m。架體影響間距L=1.220 m，所以單個(gè)架體的線荷載Q1=F1L=38.82×1.22=47.36 kN/m。

模板單重：4.880 m高度單側(cè)單重為1.22×4.88×0.7=4.17 kN。

挑架平臺(tái)：采用鋼跳板作為平臺(tái)走道板，面荷載為0.3 kN/m2轉(zhuǎn)換為平臺(tái)線荷載為Q2=F2L=0.3×1.22=

0.366 kN/m。

挑架平臺(tái)最大允許承載1.5 kN/m2影響間距為1.220 m，轉(zhuǎn)化為線荷載為QL=1.5×1.22=1.83 kN/m，平臺(tái)寬度為0.750 m。

經(jīng)計(jì)算，豎向背楞處變形量為0.647 mm。綜合應(yīng)力和變形的分析，單側(cè)模板支撐體系在施工過(guò)程中的受力、變形均符合要求。

5.3 埋件強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)計(jì)算可以知道，預(yù)埋件拉力最大出現(xiàn)在3.66 m高單側(cè)支架施工受力時(shí)，F(xiàn)錨=187.34 kN，共有2個(gè)埋件承擔(dān)，其中單個(gè)埋件最大拉力F=187.34/2=93.67 kN，預(yù)埋件為Ⅱ級(jí)螺紋鋼（d=25 mm），埋件最小有效截面積A=3.14×102=314 mm2，軸心受拉應(yīng)力強(qiáng)度σ=F/A=

93.67×103/314=298.31 MPa<f=320 MPa，符合要求。

5.4 埋件錨固強(qiáng)度驗(yàn)算

對(duì)于彎鉤螺栓，其錨固強(qiáng)度的計(jì)算只考慮埋入砼的螺栓表面與砼的黏結(jié)力，不考慮螺栓端部的彎鉤在砼基礎(chǔ)內(nèi)的錨固作用。

錨固強(qiáng)度：F=πdhτb=3.14×25×550×3.5=151.1 kN>

F=93.67 kN，符合要求。

6 效益分析

單側(cè)模板體系應(yīng)用在漳州某核電站核島土建工程，解決了核電站建造過(guò)程中在操作空間受限的情況下，墻體采用單側(cè)模板系統(tǒng)支設(shè)時(shí)，不需要單獨(dú)設(shè)置對(duì)拉螺桿和預(yù)埋錐體，即可完成模板支設(shè)的難題。單側(cè)模板支撐體系現(xiàn)場(chǎng)安拆方便，可多次周轉(zhuǎn)、重復(fù)利用，能極大地提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率，縮短現(xiàn)場(chǎng)模板支設(shè)工期。墻體采用單側(cè)模板系統(tǒng)支設(shè)時(shí)，可節(jié)省對(duì)拉螺桿和錐體等材料購(gòu)買和加工費(fèi)用，減少了大量人工投入，1 000 m的墻體使用單側(cè)模板體系后，不僅可以提高工程進(jìn)度、質(zhì)量和施工安全性，還可以產(chǎn)生93.3萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，單側(cè)模板體系應(yīng)用降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了混凝土外觀質(zhì)量，提高了核電建設(shè)的整體建造工藝，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析單側(cè)模板體系技術(shù)的工藝、組裝要點(diǎn)、理論核算、工藝操作要點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能夠應(yīng)用于核電單側(cè)模板墻體施工，能夠有效地保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。同時(shí)，單側(cè)模板體系在漳州某核電站應(yīng)用取得了良好的效果，克服了墻體中無(wú)法設(shè)置拉桿的問(wèn)題。整體體系采用垂直吊裝設(shè)備就位，減少了施工難度，滿足混凝土澆筑要求，提高了施工質(zhì)量，為后續(xù)同類工況施工提供了參考。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]《建筑施工手冊(cè)》編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]翁培鋒.狹小空間處剪力墻模板單側(cè)加固施工[J].基層建設(shè)，2019（3）：15-18.

[3]GB 50017—2017，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].