內河現澆重力式碼頭水下鋼模板安裝方法

潘月華，周禮科

（1.中交天津港灣設計院有限公司，天津 300456；2.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概述

百色港田陽港區頭塘作業區位于百色市田陽縣頭塘鎮四聯村附近的右江左岸，承接右江河谷走廊內散煤、焦炭、鋁及其制品、農副產品等貨物。

該作業區擬建設9#、10#兩個泊位，碼頭為重力式結構，分兩級平臺，均為鋼筋混凝土結構，一級平臺為衡重式擋墻，二級平臺為重力式擋墻，碼頭前沿長度240 m。后方堆場、道路、停車場等面積共 8.6萬 m2，其中散貨堆場 4.8萬 m2，港區道路2.5萬m2。

碼頭結構中一級擋墻總高度為14.8 m；水下部分中底部帶前趾寬度為8.0 m，其余為6.0 m；水面以上結構逐漸縮小，頂寬為 1.2 m。二級擋墻高度為6.2 m，底部寬度為5.2 m，頂寬1.0 m。碼頭結構斷面如圖1。

一級擋墻高程 94.2～100.5 m 為水下現澆混凝土，采用定制鋼模板，為減少水下拆模的工作量，鋼模板加固采用桁架結構。模板采用岸上組裝，大型水上浮吊吊裝就位，因此，模板就位準確與否是本項目水下結構施工的關鍵之一。

圖1 碼頭結構斷面示意

本文以實際工程施工過程為例，主要對水下模板的拆除、組裝及安裝的方法進行了闡述。

2 模板設計與組裝

2.1 模板設計

模板在保證水下澆筑過程中強度、剛度、穩定性的前提下，以易于水下拆模為切入點進行設計，因此，模板采用桁架結構設計，加工及制作由專業廠家進行。模板結構如圖2。

圖2 模板結構示意

1）面板結構：表面采用厚度6 mm鋼板作為面板；邊橫豎筋采用寬度100 mm角鋼；豎肋采用10#槽鋼，間距0.4 m布置（圖3）。

2）桁架結構：水平主肋采用雙肢20#槽鋼；豎向腹桿及上旋桿采用 16#槽鋼；斜向腹桿采用 10#槽鋼。首節在面板基礎上增加水平主肋。

3）桁架角部加固采用直徑36 mm精軋螺紋鋼（圖4）。

4）三面模板時，靠近已施工完的結構側采用對拉桿對模板進行加固。

圖3 面板及桁架結構斷面

圖4 桁架解剖連接

2.2 模板組裝

現場設置模板組裝平臺，平臺尺寸為12 m×10 m，平臺表面用混凝土硬化，平臺中部預埋一定數量的帶勾鋼筋，配合鋼絲繩用于模板的臨時固定（圖5），模板組裝采用25 t汽車吊或浮吊進行。

1）為便于模板運輸，模板按照設計加工成最大高度為2 m模板塊，模板首次組裝時，根據模板分塊，從下至上依次進行起吊、組拼、緊固。

2）后續模板組裝時，模板每面均為整塊大模板，模板經水下拆模吊入組裝平臺位置后，用鋼絲繩連接平臺預埋鋼筋和模板進行固定。

圖5 模板固定示意

具體安裝順序為：后模位置固定→吊裝側模板并固定位置，與后模螺絲緊固→吊裝前模，并與側模螺絲緊固。

3 模板安裝

3.1 吊裝設計

1）本項目水下模板吊裝起吊最大重量接近60 t，為首次施工時的四面模板，因此在本地區調研，擬采用大型水上浮吊船負責水下模板的吊裝。

2）為避免模板在吊運過程中的變形，在模板頂部設計有與模板同寬的專用吊具，吊具與模板距離為1.2 m；吊具與模板連接采用4根鋼絲繩；吊具與浮吊吊勾采用鋼絲繩進行連接。模板重心，各部位起吊鋼絲繩直徑、長度、角度均經計算確定。

3）吊具長度為7.2 m，寬度6.4 m（與兩側吊點同寬），沿長度方向采用兩根 36#工字鋼，固定在兩側，中間部位采用1根22#工字鋼和1根直徑18 cm，厚度8 mm鋼管。

3.2 吊裝施工安排

水下現澆混凝土結構共240 m，為9#泊位、10#泊位結構段，共分為 24個節段，每個節段長度為10 m；模板組裝區位于擬建結構上游。結構分段平面如圖6。

圖6 結構分段平面

在水下結構施工安排時，從施工順序上考慮兩種施工方式；

1）從結構端部（即下游端）開始，隔節段進行澆筑，中間預留節段僅需安裝前、后模板即可，即跳艙施工。

2）從中間部位開始，由首次施工的中間節段為基準，向兩端依次進行施工。

綜合兩種施工順序安排，考慮到模板重量近60 t，浮吊船很難準確進行位置移動，在無明確參照物條件下單件模板定位很困難，因此從中間部位開始施工，在首節施工完成后，后續模板吊裝的一端位置已經確定，模板整體定位難度較跳艙施工大幅降低。根據此施工順序安排，首節模板四面均有模板結構，其余均為三面模板結構。

3.3 首節模板定位

首節模板重量約60 t，采用大型水上浮吊進行吊裝就位。正式吊裝前，擬施工的結構底部碎石墊層平整度、高程偏差符合規范要求。模板定位分兩步進行：粗略定位，精確定位。

1）粗略定位

模板在模板組裝區組拼完成后，吊裝至運模板駁船，駁船運至目標位置附近，最后由浮吊吊至目標位置。根據項目現有資源情況，同時考慮便于操作，在模板四角外側約1 m位置設置浮球，浮吊以駁船位置和浮球為參照，自河中心側緩慢行駛至目標位置附近，浮吊將模板由駁船吊放至四浮球內側，以此實現粗略定位。

圖7 粗略定位示意

2）精確定位

模板至目標位置附近后緩慢下放至距底約0.2 m，在模板四角拉4根牽引繩，用于調整模板角度。岸上兩臺全站儀分別在模板兩垂直方向觀察模板位置（詳見圖8）。

圖8 拉繩及全站定位示意

4根拉繩在全站儀的觀察結果下由人工拉繩進行模板角度調整，通過反復調整使模板兩內側邊與全站儀視線在同一直線上，實現模板準確定位。

具體定位方法為：

1）全站儀觀察模板兩內側邊是否與視線平行；

2）用拉繩調整模板角度，使模板內側邊與全站儀視線平行；

3）全站儀觀察模板兩側邊偏差；

4）根據全站儀觀察結果調整浮吊位置、拔桿角度，即調整模板位置；

5）重復以上4步，重新調整模板。

調整模板位置到位后，模板下放至基床。

3.4 三面模板定位

三面模板吊裝以已施工完成的水下結構為基準，依據前一節段來確定模板安裝位置。

圖9 三面模板安裝示意

1）模板定位

為實現模板與已澆筑完成的結構間更方便的定位，在首節模板內表面增加鋼板凸榫，凸榫分粗凸榫和細凸榫；粗凸榫的作用為使已澆筑完成的結構形成凹槽；細凸榫的作用為插入已澆筑完的結構凹槽，實現模板的定位。

后續節段模板定位方法為：首節模板加工時，在面板表面距兩端0.2 m處設置鋼板凸榫，鋼板凸榫焊接在模板內表面，模板拆除后在兩端分別形成凹槽。采用兩套模板，分別由中間部位（即首節位置）向兩端進行施工，其它節段模板一端為細凸榫，一端為粗凸榫；預留凹槽（粗凸榫）寬度0.15～0.18 m，深度0.1 m；預留凹槽比細凸榫大約3 cm，便于模板較便利的安放。凸榫與凹槽連接如圖11。

圖10 后續節段模板定位示意

圖11 凸榫與凹槽示意

2）模板加固

三面模板在靠近與已澆筑完成的結構段設置對拉桿，代替中的角部對拉桿，抵抗混凝土澆筑過程中對模板側壓力。

同時，因三面模板一端側面無模板支撐，為避免吊裝過程中模板出現較大變形，根據模板寬度制作加固結構，加固結構材料均采用 20#槽鋼，為便于模板下放，加固結構寬度應大于已澆筑完成的結構 2～3 cm。

3）模板安放

模板安放與首節模板相同，均采用浮吊進行吊裝。具體定位安放方法如下：

①模板由浮吊吊至目標位置上方；

②緩慢下放，接近已澆筑結構時用拉繩調整模板角度，浮吊調整模板位置，使模板凸榫對準已完成結構段凹槽部位；

③凸榫進入凹槽后，模板緩慢下放，注意保持模板的平衡，使模板凸榫與已澆結構凹槽保持平行；

④距底部約0.2 m時，測量模板端部，依據測量數據，用浮吊調整模板端部位置。

3.5 模板檢查

1）模板安裝完成后，檢查平面位置、頂部高程、頂部平整度。

2）潛水員下水檢查模板底部密封情況，當模板與碎石墊層間存在空隙時，在模板內側用石子填縫。

3）對模板與已澆結構連接處對拉桿進行加固，使模板緊靠已澆筑結構。

3.6 注意事項

1）模板在吊裝過程中應保持平衡。首節模板若不平衡，安放過程中的測量結果與實際放置位置會存在偏差；其它節段模板若不平衡，模板凸榫與凹槽不平行，造成模板下放過程中模板與已施工結構間容易卡住，無法順利下放。

2）其它節段模板下放接近底時，模板與已施工結構間位置確定，但在模板另一端部可能仍存在偏差，因為模板在吊裝過程中會存在一定變形，因此，仍需拉繩進行調整。

3）結構中預留凹槽，能較好的讓模板進行定位，同時，也需抵御混凝土澆筑過程中對模板的側向壓力，混凝土的抗剪強度要足夠抵御模板側壓力，否則，會造成拉裂。

4）減少模板下放過程中模板向外擠壓、拉拽凹槽，容易造成凹槽破損。

4 結 語

1）廣西壯族自治區重力式碼頭多采用圍堰干作業方式進行，水下澆筑較為少見，尤其是在百色地區，受船閘及航道等級影響，大型起重船舶無法進入，施工方案受本地區施工船機設備影響，受較大限制。目前，內陸主要河道均已完成或正在進行梯級開發，來提升航道等級，起重船舶受樞紐中船閘寬度限制，因此，在內河進行大型模板吊裝施工，模板重量要根據可進入船舶的起吊能力確定。

2）梯級河道中水位受上下船閘控制，每天周期性起落，因此，便于模板定位，模板安裝時水位不應超過模板安裝后頂面。

3）在百色港田陽港區頭塘作業區項目施工中，首節模板定位安放用時3.5小時，其它節段模板在經過2～3次施工后，形成了一套標準的模板安放程序，后期模板吊裝定位基本控制在1小時內。

4）凹槽與凸榫的設計使模板與已澆筑結構之間較好地進行連接，并且可以較好地保持碼頭前沿線型。