模板優化設計

王德強（中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司，四川成都610000）

模板優化設計

王德強（中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司，四川成都610000）

新建陽泉北至大寨鐵路項目第五標段蔭營河特大橋為陽大線路的節點工期控制工程，墩柱數量多、墩高分布范圍寬，墩柱模板的配套成為施工成本控制的關鍵。通過對該橋的工期、墩柱分布及模板廠家的實際技術產能，為節約成本投入，陽大五標項目試驗、實踐了該優化設計，為類似工程提供了借鑒依據。

模板；成本；高墩；工期；利用率

1 工程概況

蔭營河特大橋起訖里程為DK30+057.6～DK32+346.06，共2.288km。橋跨結構形式為（2-24m+58-32m）單線簡支T梁、1-（40+64+40）m和1-（48+80+48）連續梁，本橋為單線橋。位于-11‰、-15‰、-5‰坡道及R=10000m曲線。橋臺均采用單線T形橋臺，橋墩采用單線圓端形實體墩和空心墩，共計65個墩柱。

2 墩身模板

目前鐵路橋墩施工時，普遍采用整體式鋼模板，主要受墩柱坡度、及墩身結構影響，鋼模板在加工時，考慮其整體性，一般的只能做成一個整體的結構。使用整體鋼模板結構進行墩身施工時，主要有以下優點：

（1）整體鋼模板的剛度、強度和模板平整度好，施工完成的墩身混凝土結構外觀平整度好、圓弧段線性流暢、墩柱錯臺較小。

（2）整體鋼模板在安裝、校核時較方便，可操作性高，節約時間。

（3）在墩高坡比一致時，可循環利用的次數多。

2.1 模板選擇

陽大五標蔭營河特大橋墩身施工前在模板策劃時考慮采用的墩身模板即為整體式鋼模板。蔭營河特大橋墩身分空心墩和實心墩，實心墩分35：1、45：1、50：1三種。空心墩分35：1/ 80：1、45：1/80：1、60：1/85：1三種。計劃進場的模板共計11套，計劃進場時間為2016年2月20日。

（1）按照7#、39#墩身制作3整套模板，28個墩身共用，計劃工期84d。

（2）按照47#墩身制作一套整模板與48#墩身共用。按照46#墩身制作一套模板，平模4節，與49#墩身共用。工期36d。

（3）按照17#墩身制作圓弧端模板（墩頂以下17.5m段），平模制作4節，與20#墩身共用，墩頂17.5m以下模板與18#墩身模板共用。按照18#墩身制作圓弧端模板（一模到頂），平模制作8節，與19#墩身共用。工期73d。

（4）按照21#墩身制作2整套模板（一模到頂），15個墩身共用，計劃工期96d。

（5）按照24#、25#墩身制作2套模板，圓弧段一模到頂，平模16節，14個墩身共用。計劃工期103d。

表1 墩身模板類型表

2.2 模板利用率

2.2.1 實心墩模板利用率

蔭營河特大橋 35：1實心墩共計28個，平均墩高為：12.73m，為其配套的模板共3套，模板制作高度為墩柱中高度排前三位的三個墩柱。模板最大循環利用率K為：

K=墩柱數量/模板套數=28/3=9.33，模板的利用率較高，所以35：1實心墩模板的配置合理。

另外：45：1和50：1實心墩各兩個墩，平均墩高為9.5m和8m，各配置1套模板，因墩柱數量限制，其利用率K值僅為2偏低。

2.2.2 空心墩模板利用率

（1）蔭營河特大橋35：1/80：1的空心墩共計4個，因其位于連續梁位置，考慮工期配置2套模板。模板最大循環利用率K為：

K=墩柱數量/模板套數=4/2=2，模板的利用率底，配置不合理，需要優化。

（2）蔭營河特大橋45：1/80：1的空心墩共計14個，考慮配置2套模板，模板最大循環利用率K為：

K=墩柱數量/模板套數=14/2=7，模板的利用率較高，配置較合理。

（3）蔭營河特大橋60：1/80：1的空心墩共計15個，考慮配置2套模板，模板最大循環利用率K為：

K=墩柱數量/模板套數=15/2=7.5，模板的利用率較高，配置較合理。

3 墩身模板再優化

3.1 優化思路主要依據

（1）蔭營河特大橋的實際施工工期。

（2）模板廠家實際設計制作水平。

3.2 優化內容介紹

在考慮蔭營河特大橋35：1/80：1墩柱施工時，連續梁主墩施工周期為制約工期，但邊墩施工不受工期制約，可適當的放慢速度。

通過對模板廠家的調研及對墩柱試題結構的分析，我們最后選擇一種在市政建設中常見的模板，即可調半徑鋼模板，可調半徑鋼模板的工作原理是基于鋼模板面板的韌性基礎上，通過模板背部豎向肋桿上設置的調節螺栓及對應的調節塊來實現模板的可調節性能。之所有可以用在墩柱上，主要是由墩身坡比的統一性，通過不斷調整調節螺栓及增減調節塊將模板的半徑調節為墩身施工時所需的坡比。

3.3 平模優化

平模在實際施工中，利用率普遍比圓模利用率高，在承臺、橋臺、墩身、連續梁、現澆梁的平面位置均有使用實例。

因此平模尺寸選擇時，我們制定了統一的平模制作標準：

（1）適當的增加平模剛度、強度，以提高平模循環利用次數。使平模在多次使用后，平模的變形情況仍在誤差要求范圍內。

（2）平模尺寸控制：平模加工成固定的單元板（高度×寬度：2×1及其他小型號配板）。平模出廠時根據墩型，由廠家將平模組裝成型，并運至施工現場。

3.4 圓端模板優化

坡比35：1/80：1空心墩模板由原先的一模到頂 （整體鋼模板）方案，修改為可調節模板。墩柱施工速度為1m/d，詳見圖1～2。其中：

外模：單節高度2m，每套3節，共制作2套；

內模：單節高度2m，每套3節，共制作2套。

圖1 可調半徑圓端模板原理圖

圖2 可調半徑圓端模板實體圖

4 優化成果

4.1 模板重量對比

模板優化設計主要針對35：1墩身模板進行優化，優化后墩身模板重量對比情況如表2。

表2 墩身模板類型表

4.2 施工效果對比

4.2.1 施工速度對比可調半徑模板施工周期在隊伍施工水平保證的前提下：

速度為0.8m/d，熟練程度提高后可達到：1.0～1.5m/d。相對整體

鋼模板速度較慢，且對隊伍施工熟練度有較高要求。

4.2.2 墩身效果對比

可調半徑模板在混凝土施工完成后相對整體鋼模存在如下缺點：

（1）墩身外觀質量存在接縫多；

（2）錯臺位置較多（該項可加強施工隊伍施工水平來控制）；

（3）局部外觀線性較差（該項可由測量精度水平來控制）。

圖3 可調半徑模板混凝土外觀施工效果

圖4 整體鋼模板混凝土外觀施工效果

圖5 可調半徑模板與整體鋼模板混凝土外觀施工效果對比

4.3 相關指標、要求

陽大五標模板優化主要就墩身模板進行了優化，此次優化提高了模板重復利用率。

4.3.1 使用變徑模板的主要優點

（1）在墩身施工時，提高了模板的機動性，不必考慮因流水施工沖突而引起模板短缺，從而使墩身施工工期得到了充分保證。

（2）此模板可利用率相對較高，能在不同坡比、不同截面圓弧半徑的墩柱上使用。因此在維護保養措施到位的情況下，循環利用率將會更高。

（3）對施工場地空間要求底，因可調半徑模板數量相對整體鋼模板的數量少很多，因此對現場的空間要求低，對現場文明施工干擾很少，且模板倒運成本降低。

（4）墩身平模方面，不論空心墩或者實心墩，均采用標準單元板，為平模的二次使用做了準備，為類似的工程間使用提供了極大便利。

4.3.2 施工管理和架子隊施工水平要求

（1）模板采用變徑圓模，在每一循環的墩身翻模施工中，必須對模板半徑進行調整。在每一次半徑調整中都必須要求項目技術員、測量班親自監督、檢查、復核。

（2）變徑模板相對整體鋼模，在混凝土外觀上較差。因此在翻模施工前必須保證模板的平整度、清潔度滿足相關要求。

（3）施工隊伍方面，要選用責任心強、經驗豐富、技術嫻熟的工人進行操作，以避免操作不當引起的不可預見后果。

（4）在模板進場后，必須要求廠家安排專業的技術人員對模板的使用、維護、保養等進行交底。另外：模板的易損配件要求廠家在模板進場時必須按量足額提供，以資備用。

（5）模板單重指標

平模單重：130～140kg

圓模單重：110～125kg

目前，蔭營河特大橋變徑模板施工的墩柱已經完成，施工過程中監測混凝土外觀、墩身坡比均未發現任何問題。

[1]實用五金手冊（第八版）.上海科學技術出版社.

[2]可調圓弧鋼模板在淺埋暗挖地鐵施工中的應用.西部探礦工程，2007（3）.

[3]中華人民共和國鐵道部.《鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》.北京：中國鐵道出版社，2014.

U415

A

2095-2066（2016）32-0183-02

2016-11-3

王德強（1979-），男，工程師，大學本科，主要從事施工技術及管理工作。