“外懸臂+內(nèi)臺(tái)車”組合鋼模體系在大型渡槽后澆帶施工中的應(yīng)用

楊 鵬

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

采用傳統(tǒng)的止水絲桿對(duì)拉木模加固體系存在以下主要問(wèn)題：① 過(guò)多的止水絲桿將影響到后澆帶側(cè)墻混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和穩(wěn)定性；② 后澆帶預(yù)埋件眾多，木模板上開(kāi)孔過(guò)多會(huì)影響承載力和表面平整度，且難以精準(zhǔn)定位和加固；③ 側(cè)墻及底板采用木模板會(huì)因?yàn)轭A(yù)埋件眾多而造成安裝工序繁瑣，拉桿梁采用木模板，則需要另行搭設(shè)滿堂支架支撐，上下交叉作業(yè)相互影響較大，嚴(yán)重制約施工進(jìn)度；④ 開(kāi)孔過(guò)多造成木模板消耗量大，周轉(zhuǎn)降為1～2次，不利于節(jié)約工程成本。本文介紹一種大型渡槽后澆帶支模施工技術(shù)，創(chuàng)造性地采用“外懸臂+內(nèi)臺(tái)車”組合鋼模體系進(jìn)行模板安裝[1-7]，有效解決了傳統(tǒng)施工技術(shù)存在的問(wèn)題。

1 工程概況

湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程2016年第3標(biāo)段七方(方寨)～七方(王坡)渡槽施工項(xiàng)目，共有渡槽134跨，單跨渡槽長(zhǎng)度均為30 m，其結(jié)構(gòu)為單孔梁式預(yù)應(yīng)力矩形槽，結(jié)構(gòu)形式為三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆施工，最大架空高度約為18 m。為適應(yīng)環(huán)境溫度變化、混凝土收縮、結(jié)構(gòu)不均勻沉降以及為便于安排預(yù)應(yīng)力張拉施工[8]，各跨渡槽之間設(shè)置后澆帶，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為1.1 m，結(jié)構(gòu)斷面尺寸為8.6 m×7.0 m(寬×高)，內(nèi)凈空尺寸為 6.4 m×4.9 m(寬×高)，底板厚為 0.6 m，邊墻厚為 0.5 m(如圖1～圖2所示)。

圖1 渡槽后澆帶主視示意(單位：mm)

圖2 渡槽后澆帶側(cè)視示意(單位：mm)

2 模板施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 “外懸臂+內(nèi)臺(tái)車”組合的鋼模板加固體系

根據(jù)渡槽后澆帶結(jié)構(gòu)尺寸、外表輪廓以及澆筑順序等先確定模板分塊和模板外表面開(kāi)孔。由于后澆帶作為槽身的一部分，為避免整跨后澆帶1次性澆筑混凝土對(duì)模板產(chǎn)生過(guò)大側(cè)壓力和便于振搗混凝土，后澆帶也按照槽身的分倉(cāng)方式分為下上2倉(cāng)進(jìn)行混凝土澆筑(分倉(cāng)線為后澆帶底板以上1 m處)。

后澆帶第1倉(cāng)(下倉(cāng))模板分塊參數(shù)見(jiàn)表1，第1倉(cāng)混凝土模板分塊及安裝示意如圖3所示。模板安裝順序?yàn)椋捍罅簝?nèi)側(cè)模板(M4.1，M4.2)→底板承重模板→外側(cè)模(M4.3)→內(nèi)倒角模板(M4.6)→底模凹槽模板(M4.7，M4.8)。

表1 第1倉(cāng)模板分塊參數(shù)

圖3 第1倉(cāng)混凝土模板分塊及安裝示意

內(nèi)外模板(M4.3，M4.6)上部端口采用精軋螺紋鋼對(duì)拉安裝在模板上部端口的“┘└”形拉筋座進(jìn)行加固，第1倉(cāng)側(cè)墻外側(cè)模(M4.3)在設(shè)計(jì)位置開(kāi)孔并隨混凝土澆筑預(yù)埋L形高強(qiáng)螺栓(螺栓規(guī)格及數(shù)量通過(guò)計(jì)算選定[9]，如圖4所示)，預(yù)埋螺栓分為活動(dòng)端和固定端，活動(dòng)端可拆卸并重復(fù)使用，固定端隨混凝土澆筑錨固在后澆帶側(cè)墻中。底板以下大梁側(cè)模(M4.1，M4.2)采用PVC管套精軋螺紋鋼對(duì)拉固定，底板承重木模可通過(guò)在墩帽上搭設(shè)滿堂支撐架或其他合理支撐方式進(jìn)行支承。底板凹槽模板(M4.7，M4.8)與內(nèi)倒角模(M4.6)之間通過(guò)螺栓連接，同時(shí)，為避免新澆混凝土的浮力對(duì)凹槽模板的影響，需采取合理有效的抗浮措施。

圖4 第1倉(cāng)混凝土模板預(yù)埋L形螺栓示意

第2倉(cāng)(上倉(cāng))模板安裝之前，先拆除第1倉(cāng)的內(nèi)外模板，在第一倉(cāng)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度要求后按照“先裝的后拆，后裝的先拆”原則[10]，采用吊車配合人工進(jìn)行拆除和周轉(zhuǎn)。第2倉(cāng)模板安裝順序?yàn)椋号_(tái)車→內(nèi)側(cè)凹槽模板(M4.9)→外側(cè)模(M4.4，M4.5)→拉桿梁模板(M4.10-M4.13)，第2倉(cāng)模板分塊參數(shù)見(jiàn)表2，分塊及安裝如圖5所示。

表2 第2倉(cāng)模板分塊參數(shù)

圖5 第2倉(cāng)混凝土模板分塊及安裝示意

外側(cè)模(M4.4)下部端口通過(guò)先澆混凝土中的預(yù)埋L型螺栓鎖緊加固，上部端口采用PVC管套精軋螺紋鋼對(duì)拉固定。人行道外側(cè)模(M4.5)通過(guò)精軋螺紋鋼對(duì)拉安裝在其上的拉筋座進(jìn)行加固。臺(tái)車與內(nèi)側(cè)模及拉桿梁底模之間采用可調(diào)橫梁、可調(diào)螺桿等進(jìn)行支撐固定。為使預(yù)埋螺栓和橡膠止水帶延伸至人行道頂面以提高后澆帶抗?jié)B性，需在拉桿梁兩端各留出一定的操作空間，即圖5中所示陰影部位，此部位用木模板搭設(shè)形成凹槽。

當(dāng)整跨后澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模要求并拆除模板后，采用丙乳砂漿[11]對(duì)預(yù)埋L螺栓固定端處及穿墻對(duì)拉孔進(jìn)行回填修補(bǔ)及封堵。

2.2 模板承載能力校核

由于第2倉(cāng)側(cè)墻外側(cè)模(M4.4)為懸臂模板，且其尺寸最大，在第2倉(cāng)混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土側(cè)壓力也最大，故需對(duì)其進(jìn)行承載能力校核，并根據(jù)校核結(jié)果決定是否需要采取相關(guān)措施以保證結(jié)構(gòu)施工安全。

外側(cè)模(M4.4)由面板(厚度t=5 mm)、背肋([6.3槽鋼)和背楞([12.6雙拼槽鋼)組成，其截面特性參數(shù)應(yīng)參照相關(guān)規(guī)范取值[12]?，F(xiàn)按下列2式計(jì)算新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，并取其中的較小值[13]。

F=0.22γct0β1β2v1/2

(1)

F=γcH

(2)

式中:

F——新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力,kN/m2；

γc——混凝土的重力密度,kN/m3；

t0——新澆混凝土的初凝時(shí)間,h，可按實(shí)測(cè)確定。當(dāng)缺乏實(shí)驗(yàn)資料時(shí)，可采用t0=200/(T+15)計(jì)算(T為混凝土的溫度，℃)；

v——混凝土的澆筑速度，m/h；

H——混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m；

β1——外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2；

β2——混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30 mm時(shí)，取0.85；當(dāng)坍落度為30～90 mm時(shí)，取1.0；當(dāng)坍落度大于90 mm時(shí)，取1.15。

按照上述公式求出混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，再參照相關(guān)規(guī)范選取荷載分項(xiàng)系數(shù)[14]，求出混凝土側(cè)壓力設(shè)計(jì)值，然后將面板、背肋和背楞分別合理轉(zhuǎn)化為計(jì)算簡(jiǎn)化模型，求得各內(nèi)力參數(shù)，再進(jìn)行抗彎強(qiáng)度和剛度校核。經(jīng)過(guò)計(jì)算，第2倉(cāng)側(cè)墻外側(cè)模的抗彎強(qiáng)度和剛度滿足要求。

2.3 模板選材要求

用于鋼模板加工制作的鋼材必須符合鋼模板施工圖所需用的鋼材品種規(guī)格、鋼材材質(zhì)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)普通碳素鋼Q235。用于鋼模板加工的板料，其工作面板部位嚴(yán)禁使用板面銹蝕(麻坑麻點(diǎn))、麻面或帶有搓板缺角缺邊(剪板撕邊)的次板。組合肋板角鋼槽鋼及其它型鋼必須順直無(wú)變形，主要受力處的筋肋必須選用整料，對(duì)于異形折角圓弧等無(wú)法使用整料的部位必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和相關(guān)規(guī)范要求操作。

2.4 模板施工要求

1) 每塊模板均進(jìn)行編號(hào)，安裝與拆除均應(yīng)按照規(guī)定的順序進(jìn)行。

2) 臺(tái)車模板安裝時(shí)注意提前放好渡槽后澆帶中線以校準(zhǔn)對(duì)軌道安裝尺寸和間距，并且對(duì)軌道做好固定。

3) 臺(tái)車在拼裝過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拼裝，臺(tái)車和內(nèi)側(cè)模板的加固也應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加固并在加固好后進(jìn)行再次檢查和校核。臺(tái)車在升降和移動(dòng)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)操作流程進(jìn)行操作，禁止省略、擅自更改操作步驟。臺(tái)車軌道在鋪設(shè)好后應(yīng)做好加固措施并加強(qiáng)檢查，防止軌道出現(xiàn)位移。

4) 模板每一次周轉(zhuǎn)進(jìn)行下一跨渡槽后澆帶施工前，應(yīng)進(jìn)行模板質(zhì)量復(fù)查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即進(jìn)行校核和重新加固。在施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)禁擅自在模板上進(jìn)行開(kāi)孔和改變模板加固方式等操作。

3 技術(shù)創(chuàng)新

1) 該模板加固體系實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)過(guò)水?dāng)嗝鏌o(wú)穿墻拉桿的目的，有效提高了結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性；

2) 第1倉(cāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模強(qiáng)度要求后，即可拆除第1倉(cāng)模板，并轉(zhuǎn)移至下一跨后澆帶進(jìn)行第1倉(cāng)模板安裝，同時(shí)本跨后澆帶進(jìn)行第2倉(cāng)模板安裝，如此循環(huán)往復(fù)，形成流水施工作業(yè)，1、2倉(cāng)模板之間安裝與拆卸不會(huì)相互制約，加快了施工進(jìn)度；

3) 在鋼模上提前開(kāi)孔預(yù)安裝預(yù)埋件，能有效保證眾多預(yù)埋件的精準(zhǔn)定位，并在施工過(guò)程中不易跑偏和松動(dòng)，確保了預(yù)埋質(zhì)量(如圖6所示)。

圖6 凹槽模板安裝定位鋼板及預(yù)埋套筒(內(nèi)含螺栓)

4) 利用內(nèi)模臺(tái)車實(shí)現(xiàn)拉桿梁與后澆帶側(cè)墻整體現(xiàn)澆，有效保證了轉(zhuǎn)角處等結(jié)合部位的施工質(zhì)量，同時(shí)也減少了2次搭設(shè)施工平臺(tái)的費(fèi)用。

4 實(shí)施效果

本技術(shù)成功應(yīng)用于湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程2016年第3標(biāo)段共計(jì)138跨后澆帶。應(yīng)用本施工技術(shù)實(shí)施的渡槽后澆帶質(zhì)量全部評(píng)定優(yōu)良，經(jīng)檢驗(yàn)，后澆帶實(shí)體質(zhì)量和外觀質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求(如圖7所示，黃色框線內(nèi)為后澆帶)。

圖7 后澆帶實(shí)體示意

5 結(jié)語(yǔ)

“外懸臂+內(nèi)臺(tái)車”組合的鋼模板加固體系新技術(shù)，不僅簡(jiǎn)化了大型渡槽后澆帶模板安裝工序，而且加快了施工進(jìn)度，提高了后澆帶實(shí)體質(zhì)量，降低了施工成本，可在類似后澆帶工程中推廣應(yīng)用。