船閘閘室輸水廊道整體移動(dòng)模板系統(tǒng)施工技術(shù)

卜星瑋，彭真，任凱

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430012）

0 引言

閘室是船閘的重要組成部分，其防滲效果的好壞將直接影響船閘功能的實(shí)現(xiàn)。因此，船閘閘室輸水廊道施工工藝的先進(jìn)性與否，將直接影響船閘工程質(zhì)量、安全和進(jìn)度。通過(guò)對(duì)船閘閘室輸水廊道整體移動(dòng)模板系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)船閘施工顯得尤為重要。

1 工程概況

江西贛江新干航電樞紐工程船閘閘室采用分離式結(jié)構(gòu)，墻體內(nèi)布置輸水廊道及側(cè)向分散出水口，閘室結(jié)構(gòu)有效凈尺寸為230 m×23.2 m（長(zhǎng)×寬），閘室共有12段，具體布置為（28+10×17.4+28）m，閘室底板厚1.0 m，閘墻高21.95 m，每段閘室均設(shè)有輸水廊道，輸水廊道1號(hào)及12號(hào)段為變截面段，2～11號(hào)段為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，共20段，截面尺寸為4.5 m×4.5 m，如圖1所示。

圖1 船閘閘室斷面圖Fig.1 Sectional view of lock chamber

2 施工工藝對(duì)比

常見(jiàn)輸水廊道施工方法有兩種，一種為側(cè)墻與頂板分開(kāi)澆筑；另一種為側(cè)墻與頂板同時(shí)澆筑。

1）側(cè)墻與頂板分開(kāi)施工，先施工側(cè)墻，強(qiáng)度達(dá)到要求后再施工頂板。側(cè)墻采用大塊定型模板加對(duì)拉桿施工或者大塊定型鋼桁架背帶模板施工，如圖2所示。

圖2 側(cè)墻與頂板分開(kāi)澆筑圖Fig.2 The side wall and roof separately poured

①側(cè)墻采用大塊定型模板加對(duì)拉桿施工，強(qiáng)度達(dá)到要求后拆除模板，然后在廊道內(nèi)搭設(shè)滿(mǎn)堂支撐架，采用小塊組合鋼?；蛑衲z板作為頂板底模，澆筑頂板混凝土，強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后拆除模板及滿(mǎn)堂支撐架，進(jìn)行下一節(jié)段廊道施工。

該施工方法簡(jiǎn)單，但存在許多缺點(diǎn)。側(cè)模采用對(duì)拉桿加固，后期需對(duì)拉桿孔進(jìn)行防滲處理；側(cè)墻與頂板分開(kāi)澆筑，接縫處需要進(jìn)行止水處理；頂板滿(mǎn)堂支撐架及模板需反復(fù)拆除安裝，工效低且易造成材料上的損耗。

②側(cè)墻采用大塊定型鋼桁架背帶模板施工，與上面工藝基本一樣，不同之處通過(guò)桁架背帶增加模板的整體強(qiáng)度，不需拉桿進(jìn)行加固，減少后期拉桿孔防滲處理，但同樣存在止水處理及滿(mǎn)堂支撐架的反復(fù)拆裝和安裝問(wèn)題。

2）側(cè)墻與頂板同時(shí)澆筑。側(cè)墻外模采用大塊定型鋼桁架背帶模板，內(nèi)模采用小塊組合鋼?；蛑衲z板，頂板采用滿(mǎn)堂支撐架支撐，安裝完成后同時(shí)澆筑側(cè)墻及頂板混凝土，強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后拆除模板及滿(mǎn)堂支撐架，進(jìn)行下一節(jié)段廊道施工。

側(cè)墻與頂板同時(shí)施工，減少了施工接縫，保證了廊道防滲要求，但模板及滿(mǎn)堂支撐架需反復(fù)拆除安裝，工效低且易造成材料上的損耗。

根據(jù)調(diào)研對(duì)比分析，傳統(tǒng)的施工方法可以滿(mǎn)足廊道施工要求，但整體工效較低，易對(duì)混凝土后期外觀、抗?jié)B造成不利影響。因此結(jié)合橋梁液壓頂升模板工藝，對(duì)廊道模板加以改進(jìn)，形成了整體移動(dòng)模板系統(tǒng)，通過(guò)采用該模板系統(tǒng)施工廊道，保證質(zhì)量，提高工效。

3 整體移動(dòng)模板系統(tǒng)研究

新干船閘項(xiàng)目采用整體移動(dòng)模板系統(tǒng)施工廊道側(cè)墻及頂板，模板系統(tǒng)采用小塊組合鋼模分塊拼裝可伸縮箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)滿(mǎn)堂架支撐及型鋼骨架承重體系，系統(tǒng)可整體移動(dòng)，重復(fù)使用。

3.1 模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）模板系統(tǒng)組成

整體移動(dòng)模板系統(tǒng)由組合鋼模系統(tǒng)、滿(mǎn)堂支撐系統(tǒng)以及門(mén)架行走系統(tǒng)三部分組成，模板系統(tǒng)斷面見(jiàn)圖3、圖4?；炷翝仓r(shí)，通過(guò)千斤頂將門(mén)架行走系統(tǒng)頂起離地，此時(shí)由滿(mǎn)堂支撐系統(tǒng)受力；模板系統(tǒng)行走時(shí)，收起千斤頂，門(mén)架行走系統(tǒng)著地，同時(shí)調(diào)節(jié)頂托，使?jié)M堂架離地通過(guò)鐵葫蘆固定在門(mén)架行走系統(tǒng)上面，由門(mén)架行走系統(tǒng)受力。

圖3 滿(mǎn)堂支撐系統(tǒng)及組合鋼模系統(tǒng)斷面圖Fig.3 Sectional drawing of full support system and composite steel die system

組合鋼模系統(tǒng)由鋼面板、模板肋板組成。鋼模面板厚4 mm，模板肋板尺寸為5 cm×0.5 cm，布置間距為30 cm×30 cm，模板內(nèi)楞采用 [8型鋼，按照35 cm一道沿豎向布置，模板外楞采用[10/[16a型鋼，頂模沿橫向70 cm、側(cè)模沿橫向60 cm間距布置。頂模中間及側(cè)模底部采用可拆卸模板，方便模板拆除。

圖4 門(mén)架行走系統(tǒng)及組合鋼模系統(tǒng)斷面圖Fig.4 Sectionaldrawingofdoorframetravelsystemand compositesteeldiesystem

滿(mǎn)堂支撐系統(tǒng)為扣件式滿(mǎn)堂支撐架，縱橫向間距為70cm×70cm，步距為60cm。上下左右都安裝可調(diào)節(jié)的頂托，方便模板支撐體系的伸縮。

門(mén)架行走系統(tǒng)由5榀門(mén)架組成，間距4.5m，槽10焊接而定，底部裝滾輪，方便模板系統(tǒng)行走。

2）關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)計(jì)算

①鋼面板計(jì)算

鋼面板采用δ=4mm的Q235鋼板，肋板縱橫向布置間距為30cm，采用四邊簡(jiǎn)支雙向板簡(jiǎn)化計(jì)算。荷載計(jì)算如下：

應(yīng)力、變形驗(yàn)算：

經(jīng)計(jì)算，鋼模面板強(qiáng)度、剛度滿(mǎn)足施工要求。

②滿(mǎn)堂支撐架計(jì)算

通過(guò)建立midas滿(mǎn)堂支撐架模型進(jìn)行分析。經(jīng)計(jì)算，滿(mǎn)堂架穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求。

③門(mén)架計(jì)算

通過(guò)建立midas門(mén)架模型進(jìn)行分析。

根據(jù)GB50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》6.1.5，在梁的腹板計(jì)算高度邊緣處，若同時(shí)受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力（如連續(xù)梁中部支座處）時(shí)，其折算應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，門(mén)架強(qiáng)度、剛度滿(mǎn)足施工要求。

3.2 模板系統(tǒng)施工

1）模板系統(tǒng)加工

鋼模系統(tǒng)在加工場(chǎng)模架上統(tǒng)一加工制作，制作中注意減小焊接變形，保證面板表面平整、光滑、無(wú)銹蝕，接縫平順、嚴(yán)密、不漏漿，外表面涂刷防銹漆。成品驗(yàn)收并試拼好后，運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，用塔吊或履帶吊進(jìn)行吊裝，人工配合安裝模板。注意頂模中間及側(cè)模底部采用可拆卸模板，方便模板拆除。滿(mǎn)堂支撐系統(tǒng)和門(mén)架行走系統(tǒng)先將原材料運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，然后在現(xiàn)場(chǎng)加工安裝。

2）模板系統(tǒng)安裝

模板系統(tǒng)安裝時(shí)，先拼裝組合鋼模并加固背楞，將拼裝成大塊的組合鋼模放置在門(mén)架系統(tǒng)上，同時(shí)將手拉葫蘆固定在模板及門(mén)架系統(tǒng)上，安裝滿(mǎn)堂支撐架并與門(mén)架固定，滿(mǎn)堂架上下及左右兩端分別安裝頂托，用以調(diào)整模板定位及加固，形成整個(gè)模板系統(tǒng)。

在門(mén)架底部縱梁下采用10個(gè)千斤頂將整個(gè)模板系統(tǒng)頂升至設(shè)計(jì)高度（此時(shí)10個(gè)行走輪離地），并安裝鋼支腿；利用頂托將頂模及側(cè)模調(diào)整至設(shè)計(jì)位置并定位；最后安裝頂模中間及側(cè)模底部的3塊可拆卸的調(diào)節(jié)小模板，使整個(gè)模板系統(tǒng)伸展到位，系統(tǒng)精調(diào)完成并加固支撐架。

閘室側(cè)墻外模及出水支孔模板安裝加固，模板打磨涂油，綁扎頂板及側(cè)墻鋼筋，澆筑混凝土。

3）模板系統(tǒng)拆除

澆筑完成后覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后先拆除閘墻外側(cè)模板。廊道模板系統(tǒng)先拆除頂板中間及兩側(cè)墻底部調(diào)節(jié)小模板，滿(mǎn)堂支撐架卸荷，頂部、底部及兩側(cè)頂托全部脫離模板及地面，底部千斤頂受力，撤出鋼支腿，10個(gè)千斤頂同時(shí)緩慢下放，在自重的作用下廊道頂模隨整個(gè)模板系統(tǒng)下降脫離廊道頂板，行走輪回落至軌道上，用手拉葫蘆將側(cè)?；厥?，每邊回縮15 cm左右，此時(shí)整個(gè)模板系統(tǒng)頂模、側(cè)模及滿(mǎn)堂架全部懸掛在門(mén)架系統(tǒng)上，并與已澆筑的廊道墻體分離。

在相鄰廊道底板上安裝好地錨并鋪設(shè)軌道，采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將整個(gè)模架系統(tǒng)拉出至相鄰廊道底板上，進(jìn)行相鄰段廊道施工。

3.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）模架系統(tǒng)初拼裝

模板采用組合鋼模，初拼時(shí)保證模板連接平順，接縫緊密，防止錯(cuò)臺(tái)及漏漿；模板背楞及門(mén)架焊接牢固，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，保證模板系統(tǒng)剛度；模板使用前須打磨除銹，保證模板表面光滑平整，并涂刷脫模劑，滿(mǎn)足要求后方可使用。

2）過(guò)程控制

模板伸展及收縮時(shí)單面模板頂托控制點(diǎn)需同時(shí)進(jìn)行，防止因受力不均導(dǎo)致模板變形。

模板系統(tǒng)安裝前進(jìn)行定位放線(xiàn)，模板就位后需復(fù)核測(cè)量，保證廊道結(jié)構(gòu)尺寸。

混凝土澆筑過(guò)程中，須派專(zhuān)人監(jiān)控模板的緊固情況，做到隨時(shí)發(fā)現(xiàn)情況，隨時(shí)處理。

3）模板拆除

需等廊道頂板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上方可拆除，拆除時(shí)注意千斤頂及頂托受力的轉(zhuǎn)換，不得敲擊模板及頂撬混凝土以免對(duì)廊道混凝土造成損傷，拆模后及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。

拆除后對(duì)整個(gè)模架系統(tǒng)進(jìn)行檢修，有局部變形及松動(dòng)處應(yīng)及時(shí)處理，保證下一節(jié)段正常使用。

4）模架系統(tǒng)在正式使用前需進(jìn)行伸展、回縮、前后移動(dòng)、調(diào)節(jié)小模板安拆等操作，保證整個(gè)模板系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.4 施工效益

新干船閘項(xiàng)目通過(guò)采用整體移動(dòng)模板系統(tǒng)施工船閘閘室輸水廊道，在有限的工期內(nèi)圓滿(mǎn)的完成了閘室廊道的施工，為整個(gè)航電樞紐工程順利竣工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整體移動(dòng)模板系統(tǒng)不需要反復(fù)拆除安裝，節(jié)約了大量人力物力，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)，通過(guò)采用整體移動(dòng)模板系統(tǒng)，側(cè)墻與頂板一次性澆筑，澆筑長(zhǎng)度可超過(guò)18 m，廊道的防滲效果及外觀質(zhì)量都有較大的提高；另外，整體移動(dòng)模板系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算，整體結(jié)構(gòu)安全可靠，安全性得到保證。因此，整體移動(dòng)模板系統(tǒng)具有較大的推廣價(jià)值，社會(huì)效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

船閘廊道移動(dòng)模架施工工藝在傳統(tǒng)的施工方法上做了較大的調(diào)整和改進(jìn)，使側(cè)墻及頂板同時(shí)澆筑，減少了施工接縫及止水措施，提高了廊道的防滲功能；同時(shí)在滿(mǎn)堂架的基礎(chǔ)上增加了可調(diào)節(jié)模板、門(mén)架行走系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)的滿(mǎn)堂架施工需反復(fù)拆除安裝腳手架的弊端，提高了工效，減少了材料損耗，在工期、質(zhì)量及成本控制上都有了較大的進(jìn)步，為以后類(lèi)似項(xiàng)目提供了借鑒。