◎ 陳波 中交四航局第二工程有限公司

斜坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)頂部多設(shè)胸墻用于防止海浪越過堤頂侵入后方陸域，從而對(duì)護(hù)岸后方建筑物形成保護(hù)。對(duì)于海浪條件惡劣，堤頂越浪量控制要求較為嚴(yán)格的護(hù)岸工程，當(dāng)采用直立式胸墻時(shí)，需要建設(shè)頂部高程較高的胸墻才能滿足堤頂越浪量控制要求，這勢(shì)必導(dǎo)致胸墻工程量增大，增加工程投資和施工難度。有關(guān)研究表明，采用圓弧式胸墻可以有效降低波浪在護(hù)岸前的爬高高度、減少堤頂越浪量，從而降低護(hù)岸堤頂高程以及胸墻頂高程，減少建設(shè)工程量，進(jìn)而降低工程造價(jià)[1-2]。本文主要對(duì)某項(xiàng)目護(hù)岸工程的大直徑圓弧懸挑式胸墻鋼模板設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析和研究。

1.工程概況

某項(xiàng)目位于福建省某海島上，為防止臺(tái)風(fēng)、海嘯等惡劣天氣對(duì)護(hù)岸后方構(gòu)筑物產(chǎn)生危害，確保島上設(shè)備設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障極端惡劣天氣下人民財(cái)產(chǎn)的安全，在海島沿岸修筑了斜坡式護(hù)岸工程。護(hù)岸使用規(guī)格石料填筑、理坡形成堤身結(jié)構(gòu)，海側(cè)安裝一層扭王字塊體作為護(hù)面塊體，護(hù)岸頂部設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土胸墻作為防浪結(jié)構(gòu)。由于項(xiàng)目所在地風(fēng)浪條件較為惡劣，受臺(tái)風(fēng)及季候風(fēng)影響較大，且護(hù)岸頂部不允許越浪，經(jīng)綜合考慮，在受海浪侵襲風(fēng)險(xiǎn)最大的護(hù)岸區(qū)域頂部設(shè)置大直徑圓弧懸挑式胸墻。胸墻位于沉箱上部，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，胸墻分段施工，每段長度為19m，整體高度為12.5m，底部高程為+14.0m，頂部高程為+26.5m，胸墻海側(cè)采用圓弧懸挑式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)凹圓弧直徑高達(dá)7.5m，圓弧頂部水平懸挑部分的長度為2.5m，高2m。由于海側(cè)為臨空面，臨空高度高達(dá)18m；胸墻海側(cè)圓弧頂部水平懸挑結(jié)構(gòu)混凝土正下方為扭王字塊體護(hù)面結(jié)構(gòu)，其表面為棱角、錯(cuò)臺(tái)、孔洞，平整度極差，無法采用常規(guī)的腳手架支撐模板體系；且內(nèi)凹圓弧直徑大，懸挑高度高，懸挑部分荷載大，無法采用常規(guī)的模板方案，這給模板設(shè)計(jì)及施工帶來很大挑戰(zhàn)。

2.大直徑圓弧懸挑式胸墻模板設(shè)計(jì)總體思路

由于胸墻斷面為半圓弧內(nèi)凹型結(jié)構(gòu)，且頂部懸挑結(jié)構(gòu)長度大，若采用整體模板一次性澆筑成型，則模板拆除的難度極大，安全風(fēng)險(xiǎn)極高；另外由于胸墻懸挑混凝土結(jié)構(gòu)自重荷載大，為確保施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全，該部分的底模必須要等待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆除，這將使模板拆除時(shí)間大大延長，不利于形成施工流水作業(yè)，也不利于施工人員、設(shè)備等施工資源的組織和協(xié)調(diào)。綜合考慮施工安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、施工技術(shù)難度以及施工經(jīng)濟(jì)性等因素后，在進(jìn)行胸墻模板設(shè)計(jì)時(shí)，考慮分三層進(jìn)行模板裝拆施工，采用組合式桁架結(jié)構(gòu)鋼模板以確保模板剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性滿足施工要求，并在下層結(jié)構(gòu)混凝土中設(shè)置預(yù)埋螺栓作為上層結(jié)構(gòu)模板的安裝固定措施。

2.1 底層模板設(shè)計(jì)

圖1 大直徑圓弧懸挑式胸墻典型斷面圖

圖2 大直徑圓弧懸挑式胸墻分層施工示意圖

圖3 底層模板安裝斷面圖

圖4 中層模板安裝斷面圖

圖5 上層模板安裝斷面圖

工程前期在進(jìn)行沉箱施工時(shí)，已在沉箱迎浪面墻身上部預(yù)埋了兩排圓臺(tái)螺栓，胸墻坐落于沉箱結(jié)構(gòu)之上。在進(jìn)行胸墻底層施工時(shí)，利用下排螺栓安裝固定施工作業(yè)平臺(tái)，利用上排螺栓安裝固定海側(cè)模板。岸側(cè)模板為組合式桁架結(jié)構(gòu)鋼模板，下部使用頂托結(jié)構(gòu)固定模板，上部使用剛性拉桿與海側(cè)模板對(duì)拉；側(cè)模底部利用沉箱頂部預(yù)留鋼筋進(jìn)行固定，側(cè)模頂部使用拉桿對(duì)拉。相鄰模板相接位置使用斜角拉桿對(duì)拉固定。模板上安裝預(yù)埋螺栓，預(yù)埋件安裝位置根據(jù)上層模板的安裝固定位置確定。

2.2 中層模板設(shè)計(jì)

中層海側(cè)模板為弧面模板，岸側(cè)模板為平面模板，側(cè)模為異形平面模板。模板底部均通過預(yù)埋螺栓固定定位，模板頂部通過剛性拉桿與相對(duì)的模板對(duì)拉固定，模板中部設(shè)置一排拉桿以加強(qiáng)模板體系的剛度，減小模板在混凝土澆筑過程中的變形。相鄰模板相交位置使用斜角拉桿對(duì)拉固定。岸側(cè)模板背部設(shè)置長度可調(diào)節(jié)的剛性撐桿，對(duì)模板體系進(jìn)行限位，防止模板前傾，確保結(jié)構(gòu)線型。海側(cè)模板為一體式模板，由鋼桁架與弧面鋼板焊接形成，每片鋼桁架底部均焊接有一個(gè)支座，可以與安裝在底層混凝土上的支座通過插銷鉸接，從而將大部分的豎向荷載傳遞到底層混凝土上，同時(shí)采用支座鉸接連接的形式也大大降低了弧形模板的安拆施工難度。在弧形模板底部設(shè)置拉桿與底層混凝土預(yù)埋的螺栓連接，從而使弧面模板底部與底層混凝土貼合。

2.3 上層模板設(shè)計(jì)

上層海側(cè)模板分為兩部分：立模和底模。其中底模的安拆較為復(fù)雜，施工難度也最大，為降低施工風(fēng)險(xiǎn)和施工難度，將底模支撐體系設(shè)計(jì)為獨(dú)立鋼桁架組合拼裝結(jié)構(gòu)，即：先將獨(dú)立的鋼桁架分片安裝，再通過水平剪刀撐連成一個(gè)整體，增強(qiáng)桁架體系整體的剛度和穩(wěn)定性。鋼桁架連成整體后，在鋼桁架頂部布設(shè)5排工字鋼作為分配梁，工字鋼上方安裝木模板，在工字鋼和木方之間安設(shè)木楔調(diào)整模板標(biāo)高及平整度，底模安裝完成后在模板上綁扎鋼筋。胸墻上層鋼筋綁扎完成后，依次安裝海側(cè)立模、岸側(cè)模板、端頭側(cè)模，相對(duì)的模板頂部使用剛性拉桿對(duì)拉，相鄰的模板交接處使用斜角拉桿對(duì)拉，岸側(cè)模板背部使用剛性可調(diào)節(jié)撐桿固定。與中層海側(cè)模板的鋼桁架類似，上層海側(cè)模板的每片鋼桁架底部和中部均焊接有一個(gè)支座，可以與預(yù)先安裝在底層混凝土及中層混凝土上的支座通過插銷進(jìn)行鉸接，采用支座鉸接連接的形式大大降低了上層懸挑模板的安拆施工難度。

3.方案實(shí)際應(yīng)用

3.1 底層模板裝拆

1）模板安裝前先使用吊機(jī)安裝作業(yè)平臺(tái)，以便于施工人員進(jìn)行模板裝拆、預(yù)埋件孔洞修補(bǔ)及混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

2）作業(yè)平臺(tái)安裝完成后先安裝兩側(cè)端模，然后安裝岸側(cè)模板。單側(cè)端模安裝就位后采用臨時(shí)加固措施防止模板失穩(wěn)（比如使用鋼絲繩將模板頂部與主筋底部連接）。兩側(cè)端模安裝就位后安裝岸側(cè)模板，岸側(cè)模板安裝就位后使用斜角拉桿將岸側(cè)模板與兩片端模連接固定成為整體。

3）岸側(cè)模板及兩側(cè)端模安裝完成后進(jìn)行海側(cè)模板的安裝。在進(jìn)行鋼模板安裝前，施工人員先將固定模板的短拉桿與沉箱預(yù)埋螺栓連接緊固，這樣既便于后續(xù)模板安裝的引導(dǎo)就位，又可以加快模板安裝的進(jìn)度。鋼模板起吊前在模板兩側(cè)設(shè)置拉繩用來控制模板在吊運(yùn)過程中的擺動(dòng)。吊機(jī)起吊海側(cè)模板緩慢進(jìn)入安裝位置，人工輔助模板就位后安裝墊片及螺母固定模板。

4）模板安裝就位后即可進(jìn)行拉桿體系的安裝及加固，同時(shí)按照施工方案的要求安裝上層模板施工用的預(yù)埋螺栓。

5）混凝土澆筑完成達(dá)到拆模強(qiáng)度后即可安排拆模。拆模前應(yīng)先拆除預(yù)埋件外部固定螺栓，然后拆除拉桿，最后使用吊機(jī)起吊模板。

3.2 中層模板裝拆

中層模板的總體裝拆順序與底層模板相同，但裝拆難度相對(duì)較大。

1）中層側(cè)模安裝前，先將固定模板底部的短拉桿與對(duì)應(yīng)的預(yù)埋螺栓連接，之后吊裝側(cè)模就位。兩端側(cè)模安裝就位后安裝岸側(cè)模板，岸側(cè)模板吊裝就位后，先將固定模板底部的短拉桿安裝到對(duì)應(yīng)預(yù)埋件上，之后再安裝可調(diào)節(jié)長度的剛性撐桿，通過調(diào)節(jié)撐桿的長度來調(diào)節(jié)模板頂部位置和模板線型。測(cè)量人員復(fù)核岸側(cè)模板安裝位置和標(biāo)高，符合要求后使用斜角拉桿將岸側(cè)模板與兩側(cè)端模連接固定。

2）兩側(cè)端模及岸側(cè)模板安裝完成后進(jìn)行海側(cè)模板的安裝。先將鋼桁架支撐底座安裝固定到底層混凝土面上，然后吊裝海側(cè)模板緩慢就位，使用插銷將鋼桁架上的底座與預(yù)先安裝到底層混凝土面上的底座連接。然后安裝弧面模板底部拉桿，之后安裝斜角拉桿將海側(cè)模板與兩端側(cè)模連接固定，最后安裝中部對(duì)拉拉桿及頂部剛性拉桿。

3）混凝土澆筑完成后，強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后才可拆模。模板拆除順序與安裝順序相反，即先拆除海側(cè)模板，然后拆除岸側(cè)模板及端部模板。海側(cè)模板拆除時(shí)需在模板下部?jī)蓚?cè)設(shè)置鋼絲繩作為遛繩，鋼絲繩另一端連接手拉葫蘆。吊機(jī)吊住海側(cè)模板后，通過調(diào)節(jié)手拉葫蘆緩慢遛放模板，防止模板突然甩出。

3.3 上層模板裝拆

上層模板的總體安裝順序?yàn)椋合劝惭b海側(cè)底模，再安裝兩側(cè)端模，然后安裝岸側(cè)模板，最后安裝海側(cè)立模。

1）由于上層模板安裝高度較高，為便于施工，需要先安裝兩端及岸側(cè)作業(yè)平臺(tái)。

2）施工人員先將固定鋼桁架的支座安裝到圓弧底部混凝土及圓弧中部混凝土的預(yù)埋螺栓上。之后吊機(jī)起吊海側(cè)模板鋼桁架緩慢就位，施工人員使用插銷將鋼桁架底部及中部支座與預(yù)先安裝到混凝土面上的支座連接，每安裝一片新的鋼桁架，即使用水平及豎向剪刀撐與前一片鋼桁架連接加固。

3）海側(cè)模板鋼桁架安裝完成后，在鋼桁架頂部安裝橫向工字鋼作為次梁，工字鋼上設(shè)置縱向木方作為分配梁，木方上鋪設(shè)木板作為模板。工字鋼與木方之間設(shè)置木楔用來調(diào)節(jié)模板高度及平整度。

4）海側(cè)底模安裝完成后安裝兩側(cè)端模，懸挑部分側(cè)模壓在底模之上。側(cè)模安裝完成后安裝岸側(cè)模板和海側(cè)立模，之后安裝剛性撐桿。

5）模板拆除順序與安裝順序相反，即先拆除岸側(cè)模板，再拆除兩側(cè)端模及海側(cè)立模，最后拆除海側(cè)底模。底模拆除時(shí)，先打松木楔，然后拆除工字鋼及木模板，最后利用預(yù)留吊孔逐片拆除鋼桁架。

4.經(jīng)驗(yàn)與不足

本文中的胸墻模板設(shè)計(jì)方案在實(shí)際工程中應(yīng)用效果較好，施工過程中得到的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的不足主要有以下幾點(diǎn)：

（1）在進(jìn)行模板設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)胸墻分層施工的劃分位置進(jìn)行分析論證，充分考慮模板安拆難度、設(shè)備吊裝性能要求以及模板周轉(zhuǎn)對(duì)施工進(jìn)度的影響等因素，對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比選，最終確定綜合效益較好的方案。

（2）考慮到海邊風(fēng)浪較大，本工程模板設(shè)計(jì)時(shí)采用輕量化設(shè)計(jì)，減小受風(fēng)面；模板裝拆時(shí)設(shè)置風(fēng)纜控制模板擺幅，特別是在模板拆除時(shí)需使用鋼絲繩配合手拉葫蘆精細(xì)控制模板位置。采用這些措施都是為了降低風(fēng)對(duì)模板安拆施工的影響，確保施工安全，加快施工進(jìn)度。

（3）因胸墻岸側(cè)混凝土面向海側(cè)傾斜，在進(jìn)行岸側(cè)模板安裝時(shí)，設(shè)置剛性撐桿一端與岸側(cè)模板頂部相連，另一端固定在底部已澆筑的混凝土上。在澆筑前通過調(diào)節(jié)剛性撐桿長度來調(diào)節(jié)模板頂部位置，同時(shí)拉住模板防止傾倒；在澆筑過程中，模板背面的剛性撐桿可以起到支頂作用，防止模板在混凝土壓力作用下向后移位，從而確保模板線型。

（4）該工程的模板設(shè)計(jì)方案在實(shí)施過程中用到很多預(yù)埋螺栓，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一預(yù)埋螺栓規(guī)格，避免施工人員在施工過程中用錯(cuò)預(yù)埋螺栓。另外要采取措施對(duì)螺栓外露絲頭長度和擰入圓臺(tái)螺母的絲頭深度進(jìn)行定位限制，防止施工人員誤操作，更好的確保施工質(zhì)量。

5.結(jié)語

該工程胸墻結(jié)構(gòu)形式較為特殊，其圓弧直徑和懸挑長度在國內(nèi)同類工程中均極為罕見，給工程施工帶來極大難度,采用本文中的胸墻模板設(shè)計(jì)方案良好的解決了這個(gè)施工難題，同時(shí)降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，獲得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)以后類似工程的施工有一定的借鑒意義。