馮德全，常瑞峰，徐云飛，李 軍

（天津市水利工程有限公司，天津 300222）

以往國(guó)內(nèi)現(xiàn)澆箱涵的模板支撐體系參照房屋建筑施工經(jīng)驗(yàn)，多采用“支撐體系反復(fù)安拆”施工方法，每澆筑一節(jié)安裝一次支架，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，拆除支架并轉(zhuǎn)運(yùn)到下一節(jié)再次安裝。該方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，工效低，且每次架體的安裝質(zhì)量差異較大。

根據(jù)部分水利工程線狀施工、箱涵大部分為標(biāo)準(zhǔn)斷面的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)箱涵支撐體系進(jìn)行改進(jìn)，主要分2 種：一種是鋼臺(tái)車(chē)桁架結(jié)構(gòu)作為支撐體系配合預(yù)埋軌道進(jìn)行移動(dòng)；另一種是整體式鋼管扣件腳手架支撐體系配合滾輪、槽鋼及牽引裝置進(jìn)行移動(dòng)。2 種方案均可實(shí)現(xiàn)模板支撐體系一次成型、重復(fù)利用的目的，但需要機(jī)械牽引，單靠人工無(wú)法移動(dòng)，機(jī)動(dòng)性差。第一種方案鋼臺(tái)車(chē)桁架結(jié)構(gòu)本身成本較高，對(duì)預(yù)埋軌道安裝精度要求高，若施工過(guò)程出現(xiàn)偏移，則將進(jìn)一步加大鋼臺(tái)車(chē)桁架結(jié)構(gòu)移位難度；第二種方案需要拆除頂模及側(cè)模，只保留架體移動(dòng)，仍需耗費(fèi)較多人工安拆頂模與側(cè)模。

在獨(dú)流減河倒虹吸工程中，經(jīng)過(guò)不斷摸索、試驗(yàn)，結(jié)合箱涵結(jié)構(gòu)模板支撐體系施工特點(diǎn)，將整體式鋼管扣件腳手架支撐體系以3 m 為單位進(jìn)行分節(jié)，配合滾輪運(yùn)輸車(chē)，設(shè)計(jì)出便捷式鋼模支撐體系。該體系具有穩(wěn)定可靠、機(jī)動(dòng)靈活、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，可供類(lèi)似箱涵工程施工借鑒。

1 工程概況

工程位于天津市濱海新區(qū)北大港水庫(kù)北圍堤與萬(wàn)家碼頭泵站間，設(shè)計(jì)流量30 m3/s，年設(shè)計(jì)引水量3 億m3，主要建設(shè)內(nèi)容包括：輸水箱涵（包括獨(dú)流減河倒虹吸干線箱涵3 152.43 m及供水聯(lián)絡(luò)線箱涵551.33 m）興建；北大港水庫(kù)穿堤閘（包括箱涵段、閘室段、消力池段、引渠段和連通段）及萬(wàn)家碼頭泵站出水池改造。新建獨(dú)流減河倒虹吸干線箱涵上接“津石高速公路與獨(dú)流減河左堤路堤共建段水利設(shè)施改造工程”中在建的洪泥河穿堤涵閘工程，終點(diǎn)入北大港水庫(kù)；供水聯(lián)絡(luò)線箱涵上接“津石高速公路與獨(dú)流減河左堤路堤共建段水利設(shè)施改造工程”中在建的獨(dú)流減河倒虹吸預(yù)留段工程，終點(diǎn)為干線連接井。

輸水箱涵和穿堤閘閘室段均為三孔（3.5 m×3.5 m）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。箱涵結(jié)構(gòu)共243 段箱涵，結(jié)構(gòu)形式為A2轉(zhuǎn)彎段、A3轉(zhuǎn)彎段、A型箱涵、B1型箱涵、B2型箱涵、斜坡段箱涵、通氣孔和連接井，單段長(zhǎng)度10～18.9 m。典型斷面A型箱涵橫斷面，如圖1所示。

圖1 典型斷面A型箱涵橫斷面

2 模板選型與設(shè)計(jì)

2.1 模板選型

倒虹吸工程箱涵為地埋式低流速過(guò)水箱涵，是天津市重點(diǎn)水利工程，按照2021 年度汛“6·30”節(jié)點(diǎn)要求，混凝土澆筑工期極為緊張，需采用多作業(yè)面流水作業(yè)方可按時(shí)完工。外墻為平面墻體，內(nèi)部為3.5 m×3.5 m 倒角正方形流道，對(duì)內(nèi)外墻混凝土外觀質(zhì)量要求較高。模板施工以人工為主，配備1臺(tái)25 t汽車(chē)吊進(jìn)行運(yùn)輸。綜合考慮工程特點(diǎn)、施工質(zhì)量、成本、進(jìn)度等，采用穩(wěn)定性好、周轉(zhuǎn)率高的組合鋼模板。面板以厚3 mm 的P6015 普通組合鋼模板為主，配合部分P3015、P1015普通鋼模板，邊框、筋板分別采用4 mm×52 mm、3 mm×52 mm 扁鋼，橫肋采用2.75 mm×50 mm×50 mm 方管，底板、頂板倒角部位根據(jù)模數(shù)采用定制尺寸鋼模板。頂板采用U形頂托和雙木方作龍骨，木方尺寸為40 mm×90 mm，側(cè)墻采用壁厚3 mm的Φ48 普通鋼架管作主龍骨，模板間采用對(duì)拉螺桿和“山”字形卡對(duì)拉緊固。

2.2 模板支撐體系設(shè)計(jì)

2.2.1 荷載分析

箱涵混凝土施工分為底板和邊頂兩部分，主要考慮邊頂施工箱涵內(nèi)部支撐系統(tǒng)的施工荷載：①根據(jù)設(shè)計(jì)，箱涵頂板混凝土厚度0.55 m、長(zhǎng)14.97 m、寬12.60 m，以澆筑厚度0.55 m 鋼筋混凝土作為內(nèi)部支撐體系的基本荷載；②施工過(guò)程中工作人員及澆筑設(shè)備、工具等施工荷載；③支撐體系模板自重荷載；④新澆混凝土側(cè)壓力荷載。

2.2.2 支撐體系

本工程箱涵底板平順，單節(jié)箱涵分為底板和邊頂拱2 次施工，施工縫位于底板以上900 mm 處，底板施工采用底腋角模板拼裝澆筑，如圖2所示。

圖2 箱涵底板腋角支撐示意

箱涵內(nèi)外側(cè)墻模板均采用標(biāo)準(zhǔn)P6015 小鋼模板拼裝，以對(duì)拉螺桿固定，外側(cè)搭設(shè)雙排腳手架作為模板拼裝平臺(tái)。箱涵橫斷面支撐體系，如圖3所示。

圖3 箱涵橫斷面支撐體系

箱涵內(nèi)墻模板支撐系統(tǒng)采用鋼管扣件搭設(shè)，單節(jié)箱涵長(zhǎng)度14.97 m，單節(jié)箱涵之間設(shè)置30 mm 沉降縫。按照截面尺寸，內(nèi)部支撐系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度15 m，為方便移位，將支撐系統(tǒng)等分為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每個(gè)長(zhǎng)度3 m，不連接，如圖4所示。

圖4 箱涵縱斷面支撐體系

在設(shè)計(jì)模板時(shí)，將頂腋角轉(zhuǎn)折點(diǎn)處設(shè)置為鉸接，頂模與側(cè)模采用插銷(xiāo)連接件連接，拆模時(shí)模板可隨連接件轉(zhuǎn)動(dòng)，便于拆裝。

3 施工工藝流程及控制要點(diǎn)

3.1 工藝流程

現(xiàn)澆箱涵便捷式模板支撐體系施工流程，如圖5所示。

圖5 現(xiàn)澆箱涵便捷式模板支撐體系施工流程

3.2 模板支架搭設(shè)

根據(jù)《水利水電工程施工安全管理導(dǎo)則》（SL721-2015）和《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》，箱涵頂板面荷載超過(guò)15 kN/m2時(shí)需編制專(zhuān)項(xiàng)安全施工方案，并組織專(zhuān)家論證。根據(jù)論證通過(guò)的專(zhuān)項(xiàng)施工方案，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行交底，采購(gòu)材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)通過(guò)監(jiān)理驗(yàn)收。內(nèi)支撐體系采用Φ48、壁厚3 mm 鋼管，當(dāng)立桿采用對(duì)接接長(zhǎng)時(shí)，對(duì)接扣件應(yīng)間隔布置，兩相鄰立桿的接頭不得設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔1 根立桿的2 個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開(kāi)距離500 mm 以上，各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不大于步距的1/3，呈梅花形上下錯(cuò)開(kāi)。

腳手架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿。立桿縱橫間距按照700 mm 布置，橫縱斷面間隔1 跨設(shè)置剪刀撐，確保架體穩(wěn)定性。架體搭設(shè)完成后，對(duì)架體進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步施工。為保證作業(yè)人員安全，在箱涵兩側(cè)縱向搭設(shè)雙排腳手架，高出箱涵頂1 200 mm，每4 跨設(shè)置1 道豎向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置，架體兩端設(shè)置“之”字形剪刀撐。模板支撐體系搭設(shè)完成后，由測(cè)量員、質(zhì)量員會(huì)同監(jiān)理對(duì)模板進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)合格后進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

3.3 混凝土澆筑

鋼筋、模板、止水及其他埋件安裝完畢并驗(yàn)收合格后，由監(jiān)理下發(fā)澆筑令，進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。為保證澆筑連續(xù)性，本工程由2 家拌合站互為補(bǔ)充進(jìn)行供料。混凝土澆筑垂直運(yùn)輸采用52 m 汽車(chē)泵泵送入倉(cāng)，水平運(yùn)輸采用15 m3罐車(chē)運(yùn)料。邊墻頂板混凝土澆筑時(shí)，要確保墻體混凝土均勻上升，嚴(yán)控上升速度。在澆筑過(guò)程中，加強(qiáng)腋角模板處的振搗，保證氣泡及時(shí)排出，避免振搗不實(shí)，產(chǎn)生蜂窩麻面。

振搗時(shí)使用插入式振搗器，混凝土分層厚度控制在30 cm 以?xún)?nèi)。以直線行列振搗時(shí)，插入間距不得超過(guò)作用半徑的1.5 倍，避免碰撞鋼筋、模板及預(yù)埋件，不得通過(guò)接觸鋼筋進(jìn)行振搗，鋼筋密集部位加強(qiáng)振搗，振搗棒與模板保持10 cm 距離。振搗過(guò)程中，遵循“快插慢拔”原則，一般每點(diǎn)振搗20～30 s，到混凝土不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)。

3.4 拆模移動(dòng)架體

根據(jù)混凝土試塊強(qiáng)度報(bào)告，頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%時(shí)，可以拆除底模。首先，拆除側(cè)模對(duì)拉螺桿，使側(cè)模與頂模成一定角度，約8°左右，此時(shí)側(cè)模板掛在頂模上；單節(jié)架體跨度較小，以4個(gè)角點(diǎn)可調(diào)頂絲作為支點(diǎn)，調(diào)節(jié)松動(dòng)其余可調(diào)頂絲。然后，調(diào)節(jié)4 個(gè)角點(diǎn)可調(diào)頂絲，使頂模在自重作用下脫離頂板混凝土。脫模過(guò)程中，先調(diào)節(jié)一側(cè)頂絲，一側(cè)下降30 mm，再調(diào)節(jié)另一側(cè)頂絲，另一側(cè)下降30 mm，保持模板支撐體系平衡。頂模脫離頂板后，推入根據(jù)支撐體系立桿模數(shù)間距加工而成的運(yùn)輸車(chē)。左右兩側(cè)各1輛，根據(jù)橫桿模數(shù)，將運(yùn)輸車(chē)定位到指定位置，均勻下放可調(diào)頂絲，使支架體系穩(wěn)固落坐在角鋼凹槽內(nèi)，施工人員將單節(jié)支架推運(yùn)到下一標(biāo)準(zhǔn)段箱涵底板。支架移動(dòng)到位后，安裝可調(diào)頂絲換撐，把運(yùn)輸車(chē)撤出，一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)運(yùn)輸?shù)轿缓?，再依次運(yùn)送下一節(jié)。整體安裝到位后，檢查鋼管有無(wú)彎曲變形及節(jié)點(diǎn)松動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)頂絲配合手搖千斤頂，將模板調(diào)整到位。按照上述流程，反復(fù)施工，直至最后一節(jié)施工完畢，拆除支架。支撐體系運(yùn)輸車(chē)，如圖6所示。

圖6 支撐體系運(yùn)輸車(chē)示意

4 工藝對(duì)比分析

根據(jù)箱涵結(jié)構(gòu)內(nèi)部支撐體系施工工藝，進(jìn)行定性分析，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 支撐體系方案效果分析

傳統(tǒng)施工方法機(jī)械成本主要體現(xiàn)在周轉(zhuǎn)材料水平運(yùn)輸，需要頻繁機(jī)械調(diào)運(yùn)，鋼模臺(tái)車(chē)移位需要機(jī)械牽引。便捷式鋼模支架體系與傳統(tǒng)施工方法、現(xiàn)行施工方法相比，綜合優(yōu)勢(shì)明顯，有利于箱涵結(jié)構(gòu)流水施工。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程分4 工區(qū)施工，箱涵結(jié)構(gòu)共243 段，總工期僅9 個(gè)月，還需要穿越4 道燃?xì)夤芫€，溝通協(xié)調(diào)量大，施工工況復(fù)雜。同時(shí)，箱涵施工斷面較小，標(biāo)準(zhǔn)段多，且混凝土外觀質(zhì)量要求高，工期十分緊張。經(jīng)過(guò)前期精心策劃，在原有支撐體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，采用便捷式鋼模支撐體系。該支撐體系具有操作靈活、方便、整體剛度好、體型易于控制等特點(diǎn)，結(jié)合箱涵基礎(chǔ)土方開(kāi)挖、墊層混凝土澆筑、底板混凝土施工、邊頂混凝土施工、土方回填等合理流水施工節(jié)奏控制，既縮短了工期，又有效控制了施工成本，同時(shí)降低了基坑長(zhǎng)時(shí)間暴露風(fēng)險(xiǎn)。

采用便捷式鋼模支撐體系，配合普通P6015 標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板，可以人工安裝、移位，減少大型起重機(jī)械吊裝，現(xiàn)澆混凝土表面平整、接縫平滑，基本無(wú)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。便捷式鋼模支撐體系應(yīng)用于箱涵施工具有一定的優(yōu)越性，配合流水施工作業(yè)，可有效降低成本，縮減工期，可供類(lèi)似工程參考。