水利水電工程中大型模板施工技術

潘 宇

（湖南省水利水電工程總公司 長沙市 410007）

1 大型模板概述

通常我們把長度、寬度大于3 m的模板稱之為大型模板。常見的有尾水管大型模板、蝸殼大型模板、流道漸變段大型模板、隧洞襯砌模板以及壩體大型懸臂模板等。下面結合多年的水利水電工程施工經驗對尾水管大型模板以及適用于水工大體積混凝土施工的大型懸臂模板施工技術作出簡單的闡述。

2 尾水管模板

2.1 尾水管結構

尾水管一般由錐管段、彎管段、擴散段組成，外形示意圖見圖1。上段稱錐管段，由于流速較高，一般都采用鋼內襯，無需另做模板；下段稱擴散段，其截面為矩形，寬度、高度呈直線變化，中間常有隔墩，上口與彎管段相聯，其模板與一般平面模板設計相同；中段稱彎管段，其形狀由多種幾何面組合而成，剖面呈肘彎形。

圖1 一般尾水管外形示意圖

2.2 尾水管模板結構及分類

一般將彎管段模板沿高度分為上下兩段。上彎段上游側為斜圓錐面，承受混凝土側壓力；上彎段的下游側為圓環面和斜平面，模板承受混凝土側壓力和豎向荷載。下彎段的上游側呈反弧狀圓柱面和垂直圓柱面，模板承受混凝土的側壓力和浮托力；下彎段的下游側為水平面和垂直面，模板承受側壓力和豎向荷載。

尾水管彎管段模板的結構類型較多，一般根據材料來源和施工單位的習慣與施工經驗而定，以木結構居多，也有鋼木混合結構。一般采用整體式模板和分層式模板。整體式模板：當彎管段的高度小于4 m時，可以整體設計一次安裝，可采用水平桁架加豎向支撐，其圓環面部位的骨架按輻射形排列，支承于格形梁系及立柱上；倒懸弧面模板等懸出部位，用支撐桿和拉條固定在已澆混凝土的埋件上。一般結構形式見圖2。

圖2 整體式彎管段模板結構示意圖

分層式模板：對于高度（5～8）m的彎管段模板，宜分兩層制作與安裝。第一層為倒懸弧面模板，其承重桁架垂直布置，并用水平梁連成整體，面板上留有活動倉口，底面可以不裝模，以利混凝土下料、振搗和抹面。用支撐和拉條固定，以防模板浮動變形；第二層桁架按徑向垂直布置，呈水平對撐，并與第一層支撐體系聯為整體。此外還可設置中心體構架以加強模板的整體性。一般結構形式見圖3。

圖3 分層式彎管段模板結構示意圖

支撐結構除倒懸弧面模板外一般采用內部支撐體系，對于尺寸較大的彎管段可以多層外支撐體系。外支撐鋼桁架按環向布置在已澆混凝土面的埋件上，用來支撐和固定模板，一層混凝土澆完后再裝上一層的外支撐，各層外支撐鋼桁架隨混凝土澆筑而埋入其中。

2.3 尾水管模板制作及安裝

尾水管整體式模板，全部在加工廠內制作，現場一次吊裝完成。根據吊裝要求和運輸條件，同時也考慮到制作方便，減少復雜工藝，整個尾水管模板可分為A、B、C、D四部分構件（圖4）。D構件即擴散段模板，它與一般平面模板設計相同，在現場搭設承重支撐系統安裝面板，面板采用組合鋼模配梯形補差木模板。支撐體系采用桁架或者滿堂紅承重架。A、B、C構件構成彎管段模板，它們在廠內分層加工，其中A、B構件不規則曲面較多，全部采用木面板和木骨架；C構件采用木骨架和部分木面板，鉛垂側面預留出規則位置安裝鋼模；A、B、C構件又分為若干組件構成，見附表。

圖4 尾水管模板各構件

附表 組件構成

模板加工完成后在廠內進行整體試拼裝，對接縫、錯臺進行修補，然后根據運輸條件拆成若干組件運至工地組裝成構件等待安裝。具備安裝條件后利用布置在廠房上游壓力引水管上可以沿廠房縱向軌道自由行走的自升高架門機進行吊裝就位，校正后進行加固，并在面板上鋪釘薄鐵皮，尾水管模板即安裝完畢，可進入下一道施工工序。

2.4 施工工藝流程

制作工藝流程：模板設計→制作技術交底→制作放大樣→制作樣板→制作→廠內構件組裝→廠內整體試拼裝→修補→分拆成組件→運至工地等待吊裝。

安裝工藝流程：組件組裝→測量放樣→焊接承重架→吊裝構件C→吊裝構件B→對構件B焊頂撐加固→吊裝構件A→測量、校正→加固→測量檢測→鋪釘薄鐵皮→驗收后進入下一道工序。

3 大型懸臂模板

大型懸臂模板一般采用鋼材制作，因其不用拉條，便于機械化施工，可為大體積混凝土快速施工創造條件。采用這種模板混凝土澆筑塊的高度一般不超過3 m，其面板多用定型鋼模板組裝；其懸臂支撐系統一般可分為型鋼梁和桁架梁兩種。現以湖南省水電總公司使用的G-70北新大型懸臂模板為例進行闡述。

3.1 大型懸臂模板結構組成

大型懸臂模板包括面板體系、支撐體系和錨固聯接件。

面板采用標準鋼模板，包括平面模板、陰陽角模、連接角模、調節縫板等。其平面模板規格如下：（600 mm，300 mm，250 mm，200 mm，150 mm，100 mm）×（900 mm，1 200 mm，1 500 mm）。

支撐體系包括橫向圍檁和豎向圍檁。橫向圍檁采用截面尺寸100 mm×50 mm壁厚3.2 mm的矩形鋼管，長度2.8 m；豎向圍檁即懸臂架，其中連接桿G和下斜壓桿K是可以拆卸的，桿件G、K拆除后的懸臂架適用于建基面或起始部位裝模。上斜桿D可以調節伸縮，從而調整豎圍檁和模板的垂直度或者外傾角度；橫桿F上裝有調整螺桿，可調節支承體系和模板前后滑動。模板的可調節范圍是：向外可調傾斜角度 0°～15°，向外水平調節距離（0～24）cm。安裝示意見圖5。通過以上調節裝置，不僅可以適用特殊部位的裝模要求，而且能夠使模板與混凝土面輕松脫離。

錨固聯接件用來聯接模板和已澆混凝土，并且將模板和支撐體系聯接成整體，提高模板的剛度。包括預埋拉桿、Φ12 mm圓鋼插銷、J03A鋼卡、J06板銷、騎馬螺栓等，其中以預埋絲桿最為重要，抗拉強度要求高，一般采用Φ22的圓鋼，上接內絲套筒，通過螺栓緊固將支撐體系與預埋絲桿錨固。施工中應根據新澆混凝土對模板的側壓力校核預埋絲桿的強度。模板與模板之間通過插銷和板銷聯接，模板與橫向圍檁之間用鋼卡聯接，橫向圍檁與縱向圍檁通過騎馬螺栓聯接。

圖5 大型懸臂模板安裝圖

3.2 大型懸臂模板施工

模板組裝單元：大型懸臂模板施工可先就近選取場地組裝單元。單元塊尺寸一般高度為 2 700 mm，寬度3 000 mm；選取7P6015和7P6012規格的模板各5塊錯縫拼裝，拼裝示意見圖6。各模板縱模肋板之間用Φ12插銷聯接，橫向圍檁布置4排，第一排距底部200 mm，以上間距分別為600 mm、800 mm、900 mm。用鋼卡J03A將橫圍檁與鋼模聯成一體。再在橫向圍檁上垂直于橫圍檁左右各放置豎圍檁A桿，使其左右邊距為750 mm，中間間距1 500 mm。在每根橫圍檁與豎圍檁相交處，均用2Φ12騎馬螺絲與8 mm厚鋼壓板聯接好，使豎橫圍檁聯接成一體。用Φ30連接銷將圍檁A與上撐桿D及橫桿F聯接成上剖三角形結構，同時將Φ8開口銷插入連接銷Φ10孔中，使其牢固聯接，再聯接連接桿G和下撐桿K。這樣一榀高2 700 mm、寬3 000 mm的大型鋼模便組裝好，其總重800 kg左右。

圖6 大型懸臂模板組裝單元示意圖

立模：在施工現場，用起吊設備將每個模板單元逐一吊至預埋好的螺栓上依次就位，并擰緊螺栓，然后調整橫桿F上的調整螺桿M和上撐桿D，使各單元鋼模上下口均能在同一條直線上，保持一個平面。各大鋼模兩側用J06板銷連接，兩塊模板單元塊間用4根長1 700 mm、斷面尺寸高90 mm、寬50 mm的杉木或雜木枋作加強橫圍檁，擱于左右側豎圍檁A間，并置于橫圍檁B上，該加強木圍檁與豎向圍檁之間有1 cm間隙，用木鴨婆尖墊緊，最后安裝防護欄桿E和鋪設腳手架板。安裝示意見圖5。拆模：已澆混凝土強度達到3.5 MPa后，不承重的側向模板便可拆除。先將加強木橫圍檁兩端的鴨婆尖拆除，取下加強木橫圍檁和相鄰大型鋼模之間的連接板銷J06，然后松開聯接豎桿A與預埋絲桿的緊固螺桿，再調整橫桿F上的調整螺桿M和上斜桿D使模板單元塊與混凝土面脫離，逐一往上提升模板單元塊，進行下一個倉面的安裝。

受拉螺栓的預埋：受拉螺栓（即預埋拉桿）的埋設與固定，是大型懸臂模板能否成功安裝的關鍵。因為新澆混凝土對每塊大型懸臂模板的水平側壓力和模板單元的固定全靠4根預埋受拉螺栓承擔。要求其牢固可靠，而且埋設位置要求精確，制作和安裝見圖7。把預埋固定構件安裝在大型懸臂鋼模上，利用每一塊大鋼模的模數和孔位相對固定性，減少預埋件的預埋誤差。經工程實踐應用，取得了令人滿意的效果。

圖7 受拉螺栓的制作和安裝

3.3 大型懸臂模板施工的優點

混凝土外觀質量好；施工快速，在吊裝能力滿足要求的前提下，模板以單元塊為單位整體上升，工序少、安裝快、工效高；用料省。因其懸臂結構，倉內不設拉條，能夠節省90%以上的鋼材。而且懸臂架上設置操作平臺和防護欄桿，能夠節省大量裝模腳手架；周轉次數多；機械化施工程度高。

4 結語

尾水管大型整體模板與尾水管常規裝模方法相比，大大縮短了安裝工期，且安裝精度高，混凝土面光滑。

大型懸臂模板能夠為機械化施工創造條件，適用于大壩、船閘、閘墩、防洪墻等部位施工，無論在混凝土施工進度、混凝土質量上都較普通平面模板有比較明顯的優勢，是大中型水利工程模板施工的發展趨勢。