狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)裝配式可伸縮模板施工技術(shù)研究

邰政陽(yáng) 賈少偉 劉錄剛

摘? 要：依托橫畈污水處理廠一期工程，對(duì)狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)裝配式可伸縮模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)行研究。研發(fā)裝配式可伸縮模板組合體，配備模板安裝約束機(jī)構(gòu)和鉸支鎖定體系，能夠保證組合結(jié)構(gòu)在合模狀態(tài)下保持幾何不變體狀態(tài)，同時(shí)能夠在拆模階段將模板組合體轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀慰勺凅w狀態(tài)，通過(guò)裝配相應(yīng)尺寸的模板系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)不同斷面尺寸混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑，滿足不同工況需求，高質(zhì)高效、綠色環(huán)保。

關(guān)鍵詞：狹長(zhǎng)形；小空間；裝配式；環(huán)保；可伸縮模板

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）06-0038-04

Abstract： Based on the first phase of the Hengfan Sewage Treatment Plant project， research is conducted on the design and construction technology of the prefabricated expandable formwork structure for narrow， long and small space structures. We have developed an assembly type expandable template combination， which is equipped with a template installation constraint mechanism and a hinge support locking system， thereby can ensure that the combined structure remains geometrically unchanged in the closed state. At the same time， it can transform the template combination into a geometrically variable state during the dismantling stage. By assembling the corresponding size template system， we can achieve the pouring of concrete structures with different cross-sectional sizes， meeting different working conditions， with high quality and greenness.

Keywords： narrow， long; small space; assembly type; environmental protection; retractable template

隨著城市發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，污水處理廠的布置形式從初期的全地上式發(fā)展到半地下及全地下式[1]。其中，半地下式污水處理廠可以綜合地上式及全地下式污水處理廠的特點(diǎn)，投資小，施工方便，兼并景觀效果，適用性廣而被廣泛應(yīng)用[2]。但半地下式全封閉污水處理廠結(jié)構(gòu)較分離式、開(kāi)放式污水處理廠的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，設(shè)備安裝難度也更大，對(duì)污水處理廠結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)施工提出了更高要求[3]。由于污水處理的功能性需求，生反池、高效沉淀池、反硝化濾池常見(jiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：斷面小，高度高，內(nèi)部作業(yè)空間有限，常規(guī)模板無(wú)法滿足需求。因此，本文結(jié)合杭州市臨安區(qū)橫畈污水處理廠一期工程，探討了半地下式全封閉污水處理廠的精細(xì)化施工問(wèn)題，由于我國(guó)地下式污水處理廠的發(fā)展還處于起步階段[4]，相關(guān)設(shè)計(jì)及建設(shè)施工的規(guī)范還不健全[5]，本研究成果不僅對(duì)完善半地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)理論有著重要意義，而且對(duì)今后類(lèi)似工程的建設(shè)也具有積極的參考價(jià)值。

1? 工程概況

橫畈污水處理廠一期工程位于臨安區(qū)青山湖街道雅觀大道與通運(yùn)路交匯東北側(cè)，中苕溪以南，現(xiàn)狀橫畈污水處理廠西南側(cè)，集污水處理、倉(cāng)儲(chǔ)、公交停保多功能于一體，是狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)施工的重要實(shí)踐。橫畈污水處理廠采用半地下封閉式結(jié)構(gòu)，生反池、高效沉淀池、二沉池、反硝化濾池和粗細(xì)格柵等狹長(zhǎng)形豎井狀結(jié)構(gòu)累計(jì)達(dá)79處，其中二沉池池花墻結(jié)構(gòu)平面尺寸僅為1 m×1.5 m，常規(guī)模板無(wú)作業(yè)空間，給施工帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2? 裝配式可伸縮模板組合體研發(fā)

如圖1所示，預(yù)應(yīng)力模板組合體由模板單元、模板安裝固定機(jī)構(gòu)和單向預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)組成。模板單元由2塊槽型模板和2塊可折疊式模板組成，槽型模板和可折疊模板兩側(cè)均預(yù)留坡口，可折疊式模板完全鋪平展開(kāi)后與槽型模板正交布置，并且能夠通過(guò)兩側(cè)的預(yù)留坡口與槽型模板實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接，保證模板系統(tǒng)密封。模板安裝約束機(jī)構(gòu)由1個(gè)上部嵌固板和2個(gè)下部支撐桿組成。嵌固板兩端各預(yù)留一道卡槽，以嵌入2塊槽型模板的上部實(shí)現(xiàn)彼此之間的剛性連接，2個(gè)下部支撐桿通過(guò)鉸鏈分別固定在2塊槽型模板的下部，使模板組合體處于幾何不變體狀態(tài)。鉸支鎖定體系由絞盤(pán)、傳力桿和若干個(gè)斜支撐桿組成，絞盤(pán)的絲杠穿過(guò)嵌固板上的絞盤(pán)絲杠孔，底部連接傳力桿軸承；斜支撐桿的一端通過(guò)單軸鉸鏈固定在傳力桿的兩側(cè)，另一端通過(guò)雙軸鉸鏈固定在可折疊模板上。當(dāng)絞盤(pán)順（逆）時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳力桿向上（下）移動(dòng)，帶動(dòng)斜撐桿將力傳遞至可折疊模板，使可折疊模板展開(kāi)（收縮），實(shí)現(xiàn)合模（脫模）作業(yè)。

3? 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)裝配式可伸縮模板施工工藝流程如圖2所示。

3.1? 施工準(zhǔn)備

狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)澆筑前，進(jìn)行鋼筋綁扎及自檢，合格后通知有關(guān)人員辦理隱蔽驗(yàn)收，檢查合格后方可進(jìn)行外模板立模，并注意鋼筋成品保護(hù)工作。

3.2? 構(gòu)件加工

將模板組合體所需配件在工廠內(nèi)加工完成，確保各組件的加工精度，如圖3所示。

3.3? 模板組合體拼裝

將模板組合體所需配件加工完成后進(jìn)行試拼裝，檢查模板之間焊縫是否完好，絞盤(pán)、軸承、絲杠等是否可以正常工作，模板組合體的各個(gè)模板單元是否表面平整，可折疊模板與槽型模板坡口連接處是否貼合密閉。試拼過(guò)程中如有加工缺陷及時(shí)進(jìn)行打磨和調(diào)整，檢查無(wú)誤后將模板組合體拼裝成型，做整體防銹處理后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，如圖4所示。

3.4? 模板組合體吊裝

采用QTZ125型塔吊進(jìn)行模板組合體的吊裝，吊裝前外模板組合體外表面涂刷脫模劑，并再次確認(rèn)模板組合體各構(gòu)件之間是否完結(jié)牢固，吊裝時(shí)吊點(diǎn)設(shè)置在模板組合體固定機(jī)構(gòu)兩端，以確保模板組合體均勻受力，避免發(fā)生失穩(wěn)、物體打擊等危險(xiǎn)。模板組合體吊裝至指定位置后及時(shí)調(diào)整模板姿態(tài)，并對(duì)模板組合體垂直度進(jìn)行測(cè)量，符合要求后進(jìn)入下一施工環(huán)節(jié)，如圖5所示。

3.5? 施加預(yù)應(yīng)力

模板組合體就位后，正向旋轉(zhuǎn)絞盤(pán)帶動(dòng)傳力桿并通過(guò)單軸鉸鏈帶動(dòng)斜撐桿向上移動(dòng)，使斜支撐桿像一支倒放的雨傘狀被撐開(kāi)，在這個(gè)撐開(kāi)過(guò)程中會(huì)對(duì)可折疊式模板產(chǎn)生向外的水平推力，并將這個(gè)推力擴(kuò)散到槽型模板上，在模板中形成預(yù)應(yīng)力，這個(gè)預(yù)應(yīng)力與模板安裝固定機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的反力相互平衡，從而保證立模過(guò)程中模板組合體的幾何穩(wěn)定性，模板組合體始終處于幾何不變體狀態(tài)，如圖6所示。

3.6? 混凝土澆筑

模板組合體調(diào)整完成后進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土選用C30混凝土，分層澆筑，澆筑過(guò)程中采用插入式振搗器振搗。

3.7? 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后采用混凝土側(cè)墻養(yǎng)護(hù)裝置進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期不少于14 d，待養(yǎng)護(hù)完成后方可進(jìn)行脫模施工。

3.8? 可折疊模板脫模

反向旋轉(zhuǎn)絞盤(pán)帶動(dòng)傳力桿向下移動(dòng)帶動(dòng)斜支撐桿收縮，對(duì)可折疊式模板產(chǎn)生向內(nèi)的水平拉力，使可折疊式模板繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到可折疊式模板脫模的目的，如圖7所示。

3.9? 槽型模板脫模

拆除槽型模板上部嵌固板，并調(diào)節(jié)槽型模板下部支撐桿的絲杠，使槽型模板收縮，達(dá)到槽型模板脫模的目的。

3.10? 模板組合體周轉(zhuǎn)

模板組合體全部脫模完成后采用QTZ125型塔吊吊裝至安全位置，清理表面污垢并檢查其功能是否完好，檢查合格后涂刷脫模劑并吊裝至下一混凝土澆筑位置就位。

4? 施工控制及保障措施

4.1? 質(zhì)量控制措施

1）建立質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格在質(zhì)量保證體系下進(jìn)行管理，成立全面質(zhì)量管理小組，對(duì)主要工序的施工質(zhì)量進(jìn)行有組織的控制。

2）嚴(yán)格進(jìn)行原材料、構(gòu)配件檢驗(yàn)、試驗(yàn)和工程試驗(yàn)。

3）實(shí)行工序質(zhì)量監(jiān)控：一是監(jiān)控工序活動(dòng)的條件，即“人、機(jī)、料、法、環(huán)”必須符合質(zhì)量要求；二是監(jiān)控工序活動(dòng)效果的質(zhì)量。

4）加強(qiáng)對(duì)成品保護(hù)，施工過(guò)程中對(duì)已完分項(xiàng)、分部工程制定防護(hù)措施加以保護(hù)；對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)，著重抓施工順序和防護(hù)措施，不顛倒工序，按正確的施工流程組織施工，防止前道工序損壞或污染后道工序。

4.2? 安全保障措施

1）做好高空、高溫等各項(xiàng)作業(yè)的三級(jí)技術(shù)安全交底工作，確保施工人員對(duì)安全操作流程充分了解。

2）模板組合體在吊裝過(guò)程中，控制好姿態(tài)，嚴(yán)防物體打擊及模板組合體傾覆造成施工人員傷害。

3）混凝土澆注時(shí)設(shè)專人看護(hù)，如發(fā)現(xiàn)模板組合體傾斜、位移時(shí)，立即停止作業(yè)，并及時(shí)調(diào)整。

4）凡在高處作業(yè)時(shí)，站在高凳或臨時(shí)支撐架上操作，不能在支撐架和模板組合體上集中堆放鋼筋。在高空扳彎、修整粗鋼筋時(shí)，必須系好安全帶，防止高空墜落。

4.3? 環(huán)保措施

1）建立健全環(huán)境保護(hù)及水土保持管理體系，成立項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的環(huán)水保管理領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)本工程的環(huán)境保護(hù)及水土保持管理工作；成立現(xiàn)場(chǎng)文明環(huán)保小隊(duì)，負(fù)責(zé)施工場(chǎng)地的清掃。

2）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置固定廢棄物堆放點(diǎn)，廢棄物指定地點(diǎn)分類(lèi)堆放、分類(lèi)處理。

3）施工場(chǎng)界噪聲按《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》的要求，夜間施工經(jīng)批準(zhǔn)領(lǐng)取“夜間施工許可證”。

4）施工場(chǎng)地及道路進(jìn)行硬化及綠化，并適時(shí)灑水，做到不泥濘、不揚(yáng)塵。土、石、砂、水泥等材料運(yùn)輸和堆放進(jìn)行遮蓋，減少對(duì)空氣、環(huán)境的污染。

5? 應(yīng)用效果與應(yīng)用前景

5.1? 應(yīng)用效果

狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)裝配式可伸縮模板施工技術(shù)機(jī)械化程度高，穩(wěn)定可靠，保證了澆筑質(zhì)量，且脫模輕松方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，可循環(huán)利用，滿足了不同工況需求，節(jié)約了工程成本，踐行了綠色環(huán)保施工理念。采用該技術(shù)施工與常規(guī)支架現(xiàn)澆相比，節(jié)省了支架、模板搭設(shè)及拆模時(shí)間，工期縮短了24%，人工成本僅為支架現(xiàn)澆施工成本的33%。單體狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)施工可節(jié)約工期15 h，節(jié)約人工成本4 000元，綜合節(jié)約成本10 000元。橫畈污水處理廠一期工程共設(shè)置各類(lèi)狹長(zhǎng)形豎井狀混凝土結(jié)構(gòu)79處，累計(jì)可節(jié)省工期56 d，節(jié)約工程成本70余萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。具體經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比見(jiàn)表1。

5.2? 應(yīng)用前景

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化的迅速推進(jìn)，城市用水量不斷增加，污水排放量也不斷增加。由于杭州青山湖工業(yè)園區(qū)的開(kāi)發(fā)，居住人口日益攀升，原有的污水處理系統(tǒng)已不能滿足需求，為改善沿河生態(tài)和居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人和自然的和諧共處，杭州市開(kāi)展了河道綜合整治工程，在進(jìn)行生態(tài)水系整治的同時(shí)配套進(jìn)行河道截污工程建設(shè)。本工程集污水處理、倉(cāng)儲(chǔ)、公交停保多功能于一體，其中倉(cāng)儲(chǔ)用房與污水處理廠管理用房以及公交保養(yǎng)部分合建，公交停保站停車(chē)充電功能置于綜合車(chē)間屋頂。污水處理廠采用半地下全封閉結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)其多功能需求。我國(guó)地下式污水處理廠的發(fā)展還處于起步階段，相關(guān)設(shè)計(jì)及建設(shè)施工的規(guī)范還不健全，因此有必要對(duì)封閉式污水處理廠狹長(zhǎng)形小斷面混凝土結(jié)構(gòu)精細(xì)化施工技術(shù)展開(kāi)研究，本研究成果不僅對(duì)完善半地下式污水處理廠的設(shè)計(jì)理論有著重要意義，而且對(duì)今后類(lèi)似工程的建設(shè)也具有積極的參考價(jià)值。

6? 結(jié)束語(yǔ)

文章依托橫畈污水處理廠一期工程，對(duì)狹長(zhǎng)形小空間結(jié)構(gòu)裝配式可伸縮模板施工技術(shù)進(jìn)行研究，主要結(jié)論如下。

1）研發(fā)了裝配式可伸縮模板組合體，它配備了預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)和模板安裝約束機(jī)構(gòu)，能夠保證組合結(jié)構(gòu)在合模狀態(tài)下保持幾何不變體狀態(tài)，同時(shí)能夠在拆模階段將模板組合體轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀慰勺凅w狀態(tài)，滿足不同工況需求。

2）通過(guò)裝配相應(yīng)尺寸的模板系統(tǒng)即可滿足不同斷面尺寸混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑需求，實(shí)現(xiàn)了裝配式可伸縮模板組合體的循環(huán)利用，減少了材料消耗，且不產(chǎn)生建筑垃圾，符合綠色環(huán)保的施工理念。

3）該技術(shù)機(jī)械化程度高，免支架搭設(shè)，安拆方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，穩(wěn)定可靠，模板不易發(fā)生變形，保證了澆筑質(zhì)量，且脫模輕松方便，加快了施工進(jìn)度，提高了施工效率，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

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