船閘施工中組合鋼模板應(yīng)用分析

摘 要：文章以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，介紹了一般部位和特殊部位的鋼模板設(shè)計方案，提出了在鋼護木位置的模板上設(shè)置鋼護木預留縫、浮式系船柱槽異型模板設(shè)計中使用預留插筋V型槽等施工工藝。所設(shè)計使用的組合鋼模板拼裝效率和周轉(zhuǎn)率高，能有效降低施工成本，易于打磨清理，可為類似船閘工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：船閘；組合鋼模板；特殊結(jié)構(gòu)；施工

中圖分類號：U641.5A622153

0 引言

“十三五”以來，我國水運事業(yè)得到大力發(fā)展，內(nèi)河航道和航運進入高速發(fā)展期。但是內(nèi)河航道發(fā)展受現(xiàn)有通航建筑物影響難以有效發(fā)揮運力，受國土資源緊張影響，新建船閘實施困難。在此背景下，隨著我國在水上運輸工程、水利工程等方面的快速發(fā)展，規(guī)模逐步增加、新技術(shù)、新工藝普遍應(yīng)用，原址擴容改造船閘逐漸增多。為進一步提升內(nèi)河水上運輸安全及航行效率，在長江、西江等內(nèi)河流域重新興建船閘工程。

汪潔［1］介紹了三峽一期工程混凝土圍堰施工中組合大模板在施工中的應(yīng)用情況。晏正根［2］以D22K后傾式多卡模板為例，介紹了多卡懸臂模板在三峽工程中的應(yīng)用，對多卡懸臂模板的結(jié)構(gòu)、安裝特點和施工中應(yīng)注意的有關(guān)問題及在三峽工程中的應(yīng)用情況進行了分析。馬躍剛等［3］針對三峽永久船閘輸水系統(tǒng)南坡豎井的特點，比較了施工中三種非常規(guī)混凝土模板（滑框翻模、自升式筒模、懸臂模板），論述了其構(gòu)造和施工注意事項，并比較了其優(yōu)缺點。丁玥等［4］介紹了船閘閘室墻移龍門整體大鋼模工法的施工。李冰黎等［5］針對草街船閘工程，以模板環(huán)節(jié)保證工程質(zhì)量，降低工程成本，確保施工安全，從混凝土結(jié)構(gòu)的分層、模板的設(shè)計、制作及支立等方面分別進行了闡述。卜星瑋等［6］針對江西贛江新干航電樞紐工程船閘閘室輸水廊道標準節(jié)段的施工，通過對傳統(tǒng)支撐體系的改進，采用整體移動模板系統(tǒng)，在傳統(tǒng)模板施工的基礎(chǔ)上增加了模板伸縮系統(tǒng)、模架承重系統(tǒng)、模架整體移動系統(tǒng)，解決了廊道側(cè)墻及頂板一次性澆筑難的問題。以上都是針對船閘圍堰、閘室及豎井等分項工程的模板的使用，但是沒有針對船閘施工中某些特殊部位模板的設(shè)計和施工方法，而這些特殊部位往往卻是施工中的難點所在。

針對以上難點，本文以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，從一般部位鋼模板設(shè)計和特殊部位的鋼模板設(shè)計兩個方面進行了闡述，介紹了在鋼護木位置的模板上設(shè)置鋼護木預留縫、在浮式系船柱槽異型模板設(shè)計中使用預留插筋V型槽的工藝。

1 依托概況

貴港二線船閘設(shè)計等級為Ⅰ級通航建筑物，設(shè)計最大通航船舶等級為3 000噸級，船閘規(guī)模為280 m×34 m×5.8 m（閘室有效尺度×門寬×最小檻上水深），主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年，船閘總平面如圖1所示。

上閘首平面外輪廓尺寸為46.0 m×68.2 m（長×寬，下同），頂面高程為50.0 m，門檻頂高程為35.3 m；下閘首平面外輪廓尺寸為51.5 m×68.2 m，頂面高程為50.0 m，門檻頂高程為23.20 m。閘室墻長272.0 m，間距布置為16 m×17 m，凈寬為33.0 m，墻頂高程為50.0 m，墻頂寬6.4 m。貴港二線船閘閘首、閘室墻等主體結(jié)構(gòu)均屬于大體積混凝土，且混凝土方量大，結(jié)構(gòu)強度要求高，擬采用組合鋼模板進行安裝施工。

2 模板設(shè)計

2.1 組合鋼模板設(shè)計

該組合鋼模板主要由面板、包角、縱肋、橫肋、弦桿、腹桿等構(gòu)件組成，材質(zhì)均為Q235鋼材。面板采用6 mm厚鋼板，鋼包角采用100 mm×100 mm×8 mm角鋼，橫肋采用［10槽鋼，豎肋采用-60 mm×6 mm扁鋼，外弦桿采用2［6.5槽鋼，內(nèi)弦桿采用2［8槽鋼，水平弦桿采用［10槽鋼，腹桿采用［6.3槽鋼。模板選材及布置見下頁表1。經(jīng)計算，單塊模板（6 m×3.1 m）的重量為2 972.7 kg。該組合鋼模板的設(shè)計圖如下頁圖2所示。

2.2 特殊部位結(jié)構(gòu)模板設(shè)計

貴港二線船閘閘室和閘首迎水面+28.5 m高程往上范圍均設(shè)有鋼護木結(jié)構(gòu)，間距為4.25 m，鋼護木外露面寬39 cm，突出迎水面10 cm，呈圓弧狀。為提高模板通用性，部分迎水面模板設(shè)計時，考慮在鋼護木邊界位置切除橫肋并沿豎直方向各增加1條［10槽鋼包邊，鋼護木占壓區(qū)域的橫肋向背面移出10 cm，并與兩側(cè)橫肋搭接焊牢。由于+28.5 m高程以下迎水面范圍均為平面，鋼護木位置鋼板面待混凝土結(jié)構(gòu)施工達到含鋼護木倉面時再行切除，形成鋼護木預留縫，以達到模板綜合利用的目的。

船閘閘室浮式系船柱槽內(nèi)設(shè)計預埋浮式系船柱二期混凝土插筋，單層插筋數(shù)量為14根，從高程+23.4 m～+50 m按150 mm等層距布置，若按常規(guī)做法在模板上開開孔預埋插筋，則會造成模板面形成大量預留孔洞，進而導致混凝土面漏漿，且插筋難免與模板桁架位置沖突，屆時無法保證插筋預埋位置的準確性。在本工程浮式系船柱槽異型模板設(shè)計中增加了預留插筋V型槽工藝。在面板對應(yīng)二期混凝土插筋位置沿模板豎向通長布置∟45 mm×6 mm角鋼形成模板面內(nèi)凹V型槽，二期混凝土插筋在預埋前加工成直角形狀，浮式系船柱槽模板安裝加固好之后再貼合V型槽位置預埋插筋。待模板拆除后，二期混凝土插筋位置混凝土面形成外凸V型，最終鑿除該混凝土面，調(diào)直外露插筋即可完成插筋預埋工作。該工藝既保證了模板完整性，也保證了插筋預埋的精準度。

3 組合鋼模板施工應(yīng)用

3.1 吊裝設(shè)備選用

貴港二線船閘主體結(jié)構(gòu)施工面廣，且吊裝模板作業(yè)頻繁，因此考慮使用塔式起重機吊裝模板，利于降低設(shè)備投入成本，且操作便利，提高模板吊裝效率。本項目采用QTZ6513型號塔機，安裝臂長為50 m，端部額定起重量為2 400 kg。單塊模板自重為2.9 t，以吊臂40 m范圍內(nèi)為作業(yè)半徑。塔吊覆蓋區(qū)域外利用80 t履帶吊配合吊裝。起重吊裝特種作業(yè)人員及設(shè)備均應(yīng)符合安全管理規(guī)定要求，并配備指揮手。

3.2 作業(yè)平臺安裝與加固

在下層混凝土澆筑前需在混凝土頂面以下150 mm及300 mm位置對應(yīng)模板桁架位置預埋臺型螺母，用于上層鋼模板底部加固和上層模板安裝的操作平臺吊裝加固。鋼模板背面的豎向桁架在模板底板預留長200 mm，用于與預埋的臺型螺母連接加固。

臺型螺母預埋螺桿采用A24圓鋼制作，埋入混凝土深度為40 cm，距新澆混凝土面300 mm，臺型螺母的水平間距與模板豎向桁架間距一致。臺型螺母與操作平臺桁架的豎肋采用M24螺栓及墊片鎖緊連接。操作平臺長度約6 m，寬度為1.2 m，重量約0.5 t。豎肋間距為1.25 m。安全作業(yè)平臺采用QTZ6513塔式起重機吊裝。

3.3 模板安裝與加固

模板安裝工人站在已加固好的安全作業(yè)平臺上，對鋼模板進行吊裝加固作業(yè)。以模板豎向桁架對應(yīng)的預埋臺型螺栓作為模板豎向受力支撐點。待鋼模被掛鉤起吊移至拼裝位置附近時，由人工利用牽引繩配合牽引模板靠近，模板作業(yè)人員利用撬棍調(diào)整模板位置，再利用對接螺栓進行模板縫拼接。模板在豎直方向上設(shè)置3個加固點，即模板底板采用臺型螺母鎖緊加固；距下層混凝土面往上1.5 m位置設(shè)置1層拉桿；模板頂部設(shè)置1層拉桿。拉桿在水平方向上的布設(shè)位置與鋼模板的豎向桁架位置相對應(yīng)，拉桿橫向間距為1.04 m。模板拉桿采用A20圓鋼作為拉桿，拉桿連接采用單面焊接。拉桿與鋼模板連接采用M24螺母鎖緊加固，在螺母與模板間設(shè)置鋼墊片。模板安裝和加固如圖3所示。

3.4 模板拆除和維護

遵循“先裝后拆，后裝先拆”的原則，先拆除鋼模，最后拆除安全作業(yè)平臺。模板班作業(yè)人員利用塔吊掛鉤鋼模，在指揮手指揮機手調(diào)整鋼絲繩松緊度后，依次拆除鋼模的中部、下部、上部的拉桿及模板對接螺栓。拆除安全作業(yè)平臺時，先采用塔吊在帶力狀態(tài)下吊住平臺，從臨空側(cè)開始依次拆除螺母、墊片和螺桿，最后剩下固定作業(yè)平臺的圓臺螺母，由后期采用吊籃統(tǒng)一拆除與孔洞修復。

4 施工效果

4.1 模板剛度

船閘工程混凝土倉面多，要求模板具備足夠剛度，保證模板重復周轉(zhuǎn)不易變形，降低模板修復成本。該組合鋼模板經(jīng)2次周轉(zhuǎn)使用后，測得鋼面板平整度分別為0.4 mm、0.6 mm和0.2 mm，均滿足規(guī)范允許撓度要求。根據(jù)現(xiàn)有模板安拆條件及澆筑水平，該模板應(yīng)用效果滿足模板剛度要求。

4.2 混凝土表觀質(zhì)量

在混凝土澆筑前確保鋼模板脫模劑的完整性，特別在施工縫淋水濕潤過程中防止沖刷破壞脫模劑層，模板安裝之后應(yīng)及時驗收澆筑混凝土，若遇雨天，則應(yīng)重新涂刷脫模劑，同時確保不能污染鋼筋。模板拼接縫密封性是影響混凝土外觀質(zhì)量的關(guān)鍵。在模板吊裝前，必須在施工縫底部模板貼合面位置及模板豎向拼接縫位置張貼止?jié){條，在裝模過程中小心拼裝，對止?jié){條破損區(qū)域需重新密封處理。采用預埋臺型螺母連接拉桿，保證拉桿孔洞形狀規(guī)則及孔洞周邊的密封性。同時要保證入倉混凝土良好的和易性及正確的混凝土振搗施工。結(jié)合模板襯墊使用，有效避免氣泡產(chǎn)生，拆模后混凝土面平整美觀。

5 結(jié)語

本文以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，從一般部位的鋼模板設(shè)計和特殊部位的鋼模板設(shè)計兩個方面進行了闡述，并在鋼護木位置的模板上設(shè)置鋼護木預留縫、在浮式系船柱槽異型模板設(shè)計中使用預留插筋V型槽的工藝。所設(shè)計使用的船閘主體結(jié)構(gòu)大型組合鋼模板進行具有以下優(yōu)點：模板安裝加固工藝成熟，保障了主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑安全生產(chǎn)；模板拼裝效率高，周轉(zhuǎn)率高，有效降低了施工成本；模板易于打磨清理，提高了混凝土表觀質(zhì)量好。本文的組合鋼模板設(shè)計使用以及特殊結(jié)構(gòu)部位的鋼模板處理手段可為廣西百色水利樞紐船閘、平陸運河青年樞紐船閘等類似工程提供借鑒。

參考文獻：

［1］汪 潔.組合大模板在三峽工程一期工程中的應(yīng)用［J］.葛洲壩水電，1997（4）：77-79.

［2］晏正根.多卡懸臂模板在三峽永久船閘工程中的應(yīng)用［J］.水利水電工程造價，2003（2）：46-48.

［3］馬躍剛，宋 軍.三峽船閘南坡豎井混凝土施工的模板［J］.湖北水力發(fā)電，2004（2）：39-41.

［4］丁 玥，陳 龍，徐 榮.關(guān)于船閘閘室墻移龍門整體大鋼模工法的施工實踐［J］.中國水運（下半月），2011，11（10）：175-176.

［5］李冰黎，由廣君，毛海濱.嘉陵江草街航電樞紐船閘工程模板的設(shè)計與施工［J］.中國港灣建設(shè)，2015（2）：28-32.

［6］卜星瑋，彭 真，任 凱.船閘閘室輸水廊道整體移動模板系統(tǒng)施工技術(shù)［J］.中國港灣建設(shè)，2018（12）：48-51.20240413