超長墻體高精度模架裝備施工工藝

鄔荒耘 楊 俊 劉 星

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

航運技術與安全科研設施及基地建設項目2標，位于上海市崇明區長興鎮產業基地9號地塊，落成后將成為我國航運科技領域“航運技術與安全國家重點實驗室”新址。建設項目包括新建深水拖曳水池實驗室、航海安全水池實驗室、研發試驗樓等，總用地面積80 209.3 m2，總建筑面積約72 060.09 m2。項目施工難度相當大，其中，深水拖曳水池為長398.7 m、寬18.0 m、深10.3 m的半埋式水池，施工難度最大。深水拖曳水池具有大體量、變截面、高精度的特征，其中水池內壁平面度、“長方體特性”要求相當高。

目前，水池池壁等厚度時，一般采用滿堂腳手架＋模板施工[1-5]。如果采用該傳統施工工藝，水池墻體模板精度將無法有效控制，水池平面度得不到保障，并存在模板拆裝不便、現場作業量大、施工效率低下等問題。因此，必須在施工裝備和工藝等方面進行改進研究。

2 超長墻體高精度模架裝備系統的工藝原理

水池墻體特長，高度較大，且具有特殊的外形。為此，設計了一套門式型鋼支撐體系，結合機電液控實現對其同步的智能推移，形成超長墻體高精度模架裝備系統（圖1），包括門式模架靠山、模板、斜撐、桁架、千斤頂等。液壓動力系統啟動后開始工作，通過間歇夾緊裝置夾緊和松放軌道，配合千斤頂伸縮，將推力通過連接牛腿支座傳遞給整個模架體系，實現一個行程推進。另外，通過位移傳感器監控，門式型鋼支架可同步兩邊油缸的行程。通過以上動作反復進行，將整個模架體系移動到下一個施工位置。

圖1 超長墻體高精度模架裝備結構示意

3 超長墻體高精度施工工藝流程

超長墻體高精度施工工藝流程如下：安裝前的準備→預拼裝、吊裝固定→安裝斜撐、操作平臺和維護通道→安裝模板→采用以上類似的步驟安裝另外一幅墻體用門式模板靠山鋼架→安裝連接桁架和立式可調支撐→通過三維測量設備、應變片和位移傳感器測定模架體系位置精度，調整和固定模架裝備→監測應變和位移，澆筑混凝土并拆模→移動模架體系到下一工位。

4 超長墻體高精度施工操作要點

4.1 安裝前的準備

安裝前的準備工作具體包括施工位置放樣標定、預埋螺栓設置和地坪澆筑。先放樣標定位置，再將固定模架用的預埋螺栓與軌道鋪設用的預埋螺栓設置完成，然后澆筑地坪，使混凝土硬化達到設計要求。

4.2 門式模架靠山及附屬結構的預拼裝和安裝

1）將鋼構件運至臨時預拼裝場地，場地設置好臨時墊支的胎架。采用30 t汽車吊吊裝單元整體鋼架并采取臨時固定措施。鋼架拆除后，現場組裝單片門式模板靠山鋼架的2根豎向柱、1根橫梁以及操作平臺的橫梁。

2）將第1片門式模板靠山鋼架吊運至指定位置，并通過預埋螺栓固定。吊裝過程中及時安裝支撐系統，并保證整體穩定性。每一獨立單元構件安裝完成后，應有足夠的空間剛度和可靠的穩定性，再開始安裝下一片門式模板靠山鋼架。隨后，用連接橫梁將門式模架靠山鋼架連為一體。

3）在連為一體的門式模板靠山鋼架池壁內側面安裝斜撐，進一步加固模架，提高其穩定性。鋼架斜支撐設置在鋼柱5 011 mm高度處，增加鋼柱穩定性、安全性。每單元鋼架在內側設置一根鋼斜撐，鋼斜撐可通過正反螺絲調節。斜撐支腳板布置在底板上，通過種植化學螺栓錨固。嚴格根據螺栓的規格采用相應的鉆頭打孔，打孔應達到要求深度，并使用專用氣筒或者風槍清理孔內垃圾及灰塵。螺栓使用完成后，清除化學螺栓，灌漿處理螺栓孔。

4）吊裝垂直籠式維護通道，隨后將走道木板和欄桿安裝在橫梁上。橫梁一端與門式鋼支架端面通過螺栓連接，另外一端安裝欄桿，然后鋪上走道木板。

4.3 模板安裝

安裝模板時，通過滑輪組將模板移動至指定位置，并調整固定。

1）內側模板采用鋼框竹膠板，模板尺寸為1 220 mm×2 440 mm，鋼框中間橫向采用50 mm×50 mm×3 mm鍍鋅方管，縱向和邊框采用50 mm×30 mm×3 mm鍍鋅方管，節點采用電焊雙面焊接，在覆竹膠板一面用砂輪將焊縫打磨平整。將鋼框運至現場后，將竹膠板用螺絲固定在鍍鋅鋼框上，在施工過程中應確保連接的牢固性。將加工好的鋼框緊貼鋼靠山的10#槽鋼，并用鋼靠山上的夾片將模板的鋼框夾牢，穿螺栓將模板鋼框固定牢固。單塊模板與模板之間用螺栓對穿，兩側用螺母固定夾緊，保證牢固連接。模板安裝完畢后，板縫之間用雙面海綿膠帶粘貼，確保在混凝土澆搗的過程中不漏漿。

2）外壁結構模板在池壁鋼筋綁扎完畢后進行。外側模板靠山采用H型鋼門字架，模板采用鋼框竹膠板。外側模板安裝完畢后，采用M14三段式對拉螺栓，確保模板的穩定性和牢固性。每一道工序施工完成并由監理驗收合格后，方可進行下一道工序施工。

3）端部模板采用優質九夾板，豎向龍骨為50 mm×100 mm方木，間距200 mm。橫向龍骨采用雙拼鋼管，間距450 mm。縱向支撐利用原鋼支架端部HW150 mm×150 mm×7 mm型鋼上開的φ55 mm孔，用φ48.0 mm×3.5 mm鋼管頂住橫向鋼管，間距300 mm。在模板內側采用50 mm×50 mm×5 mm鍍鋅角鐵作為護角，確保混凝土澆搗后端部的垂直度。

4.4 安裝另外一幅門式模架模板、加強桁架

采用以上類似的步驟，安裝另外一幅墻體用門式模板靠山鋼架。安裝連接桁架和立式可調支撐，通過連接桁架將兩幅門式模板靠山鋼架連為一體，并在連接桁架中間安裝帶有萬向輪的立式可調支撐。

4.5 三維掃描復核模架姿態

通過三維測量設備復核模架體系位置精度，根據結果進一步調整，直到滿足設計要求后，固定各部件。模板安裝完畢后，應及時進行平整度、垂直度的檢測，平整度擬采用5 m長靠尺檢測，垂直度擬采用激光垂線儀進行檢測。如模板平整度達不到要求，應及時安排人員調整鋼支架上的槽鋼靠山及工字鋼上的夾片，利用U形開孔微調連接螺栓，直至模板平整度達到要求（圖2）。

圖2 三維掃描復核模架姿態

4.6 監測應變和位移，澆筑混凝土并拆模

澆筑混凝土時，通過應變片、位移傳感器監測模架關鍵位置的運行情況（圖3），控制混凝土澆筑進度。澆筑混凝土至滿足標高要求后，停止澆筑，并養護硬化。

混凝土澆搗完畢并達到養護期后，應及時拆除模板。模板拆除應從上而下進行，先將最頂端一塊模板對拉螺桿的外螺桿拆除，然后用手拉葫蘆穿在模板后背的鋼框上，徐徐拉動葫蘆，使模板與混凝土緩慢地脫離，待模板與混凝土完全脫離后，再將模板放至地面上。陸續拆除所有模板后，將鋼支架的橫向縱梁在分段處相應位置進行拆除，逐步拆除鋼架的地腳螺栓，以便鋼架移動至下一施工段。

圖3 模架監測現場

4.7 移動模架體系到下一工位

一段墻體施工完成后，啟動液壓動力系統，通過間歇夾緊裝置夾緊和松放軌道，配合千斤頂伸縮，將推力通過連接牛腿支座傳遞給整個模架體系，實現一個行程推進。另外，通過位移傳感器監控，門式型鋼支架可同步兩邊油缸的行程。通過以上動作反復進行，將整個模架體系移動到下一個施工位置。

5 結語

本文通過對深水拖曳水池結構的工藝特點進行研究，提出了水池底板先行澆筑混凝土，池壁長度方向分段澆筑混凝土的施工方法。本工程水池結構分為9段進行施工，每段水池的結構長度為48 m。池壁高度方向分層澆筑混凝土，每段池壁分3次澆筑，澆筑高度分別為4.0、5.1、0.9 m，形成了一套超長墻體高精度模架裝備施工工藝，應用效果良好。

本工程所用的模架裝備含有自動姿態調整裝置，有效地保證了工程施工精度。現場采用液壓動力自動化控制系統，便于管理人員指揮協調，較好地解決了施工難點，提高了施工質量。