組合式鋼模板在海底隧道工程中的應用

喬光 ，王坤 ，張超

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083；2.天津市水下隧道建設與運維技術企業重點實驗室，天津 300461）

1 工程概況

大連灣海底隧道建設工程北岸項目及干塢項目涉及到沉箱、現澆沉管隧道、胸墻等混凝土結構的預制和現澆。其中，預制類沉箱30 個，現澆類沉箱 35 個，沉箱尺寸由40 m×22 m×16.5 m 至10 m×5 m×5.2 m 不等，部分沉箱設有企口等異形結構。北岸現澆沉管隧道430 m，為等寬五孔矩形箱涵結構，結構橫向寬41.3 m，單段縱向長30 m，結構總高11.4 m，施工斷面尺寸大。預制胸墻198 塊，L 形，長度及寬度均不超過10 m，尺寸相對較小。如此多形式的混凝土結構預制和現澆施工需要大量的模板，為了滿足各種現澆和預制結構，達到模板合理的周轉使用，特采用了組合式大型鋼模板[1-2]，模板可由小塊組合成大塊、由大塊轉換成小塊，提高效率，節省費用，應用于工程中取得了良好的實施效果。

2 組合式鋼模板施工應用

2.1 模板制作原則及特點

1）新型組合外模通過緊固螺栓將各標準模板塊及異形模板塊連接成整體，即小片模板組拼為大片模板整體使用。

2）模板加工采用高精度數控自動化設備，各模板塊間面板設為凹凸口連接形式，模板塊間通過M20 螺栓按照200 mm 間距緊固，且拼接接縫每1 m 間距設置調平穩銷，保證模板拼縫嚴密及平整度。

4）模板支立完成通過對拉螺栓連接固定，對拉間距控制在900 mm。

2.2 模板塊尺寸設計

根據現場需求，設計模板塊尺寸類型主要有A 型—F 型6 種，其他異形塊模板根據實際情況而定。標準塊尺寸如下：

1） 高 4.1 m 標準塊 2 種：A 型模板塊：4.1 m×2.7 m；B 型模板塊：4.1 m×0.9 m；

2） 高 1.5 m 標準塊 2 種：C 型模板塊：1.5 m×2.7 m；D 型模板塊：1.5 m×0.9 m；

3） 高 0.5 m 標準塊 2 種：E 型模板塊：0.5 m×2.7 m；F 型模板塊：0.5 m×0.9 m。

模板塊根據設計尺寸制作完成，制作完成后的標準模板塊形式見圖1。

圖1 A 型模板塊形式Fig.1 Form of A-type formwork

2.3 模板預拼裝

組合式鋼模板可適用于沉箱、胸墻，也可應用于現澆沉管主體結構中，作為沉管隧道頂板底模使用，剛度大、整體性好，同時可根據各結構施工分層高度配置不同高度模板[3]。沉箱鋼模板平面拼裝形式如圖2，沉管隧道組合鋼模板見圖3。

圖2 沉箱模板平面組裝Fig.2 Plane assembly of caisson formwork

圖3 沉管隧道組合式模板應用Fig.3 Application of combined formwork for immersed tunnel

組合式鋼模板標準片高度為4.1 m，其適用于澆筑高度在4 m 內任意平面結構，當澆筑高度超過4 m 時，需組拼加高鋼模板。以沉箱模板為例，現場組拼方法如下：

1）4.1 m 高標準片模板組裝

模板組裝前，選擇平整的場地，滿足大片模板組裝需求。采用30 號工字鋼制作模板組裝鋼平臺，鋼平臺表面測量找平并加固牢靠。

第一步將4.1 m 高標準模板塊平放在組裝鋼平臺上，逐片對接嚴密，模板板面向下、背面朝上。

第二步連接模板拼縫處M20 螺栓及穩銷。每道拼縫螺栓分2 次緊固完成，首先緊固單號螺栓，然后緊固雙號螺栓，最后穿入穩銷并緊固，模板拼縫處連接實景見圖4。然后模板背部安裝20 號工字鋼背肋，同時安裝模板上下兩端的對拉兼吊裝用支座[4]，支座與雙拼32 號槽鋼連接固定，最后安裝模板走臺。

圖4 模板拼縫連接Fig.4 Formwork joint connection

2）加高型模板組裝

當模板需用高度超過4 m 時，將A 型—F 型模板塊組合加高，即在4.1 m 高模板上部增加其他模板塊模板，組合高度5.6 m 模板步驟為：第一步首先組裝高度4.1 m 標準模板塊成型；第二步在已組裝成型的模板上部，組裝高度1.5 m 標準模板塊。連接模板橫向及縱向拼縫處M20 螺栓及穩銷，找正模板整體平整度；第三步安裝加固背肋、頂部拉座及模板走臺等。模板走臺安裝在下部4.1 m 標準模板塊上，模板整體拼裝圖見圖5。

圖5 模板整體拼裝圖Fig.5 Overall assembly of formwork

2.4 模板安裝及拆除使用

模板預拼裝好后，即可進行模板的支立安裝。

2.4.1 模板支立安裝

沉箱采取分層澆筑的方式，分層高度控制不超過4 m。以沉箱模板施工為例，施工操作步驟如下：

1）當沉箱底段一次澆筑高度為4 m 時，沉箱芯模與外模之間頂口采用對拉桿固定，而芯模下部支頂在底盤上，外模下部與施工平臺的預埋件間固定[5]。沉箱底段芯模與外模連接形式見圖6。

圖6 沉箱底段芯模與外模連接形式Fig.6 Connection between core formwork and external formwork of caisson bottom section

2）當沉箱接高段一次澆筑高度為4 m 時，沉箱芯模與外模之間頂口采用對拉桿固定，而芯模下部支頂在沉箱內部工作平臺上，外模下部與沉箱已澆筑墻體內預留圓臺螺母固定。沉箱接高段芯模與外模連接形式見圖7，沉箱接高段外模支立實景見圖8。

圖7 沉箱接高段芯模與外模連接形式圖Fig.7 Connection between core formwork and external formwork of caisson elevated section

圖8 沉箱接高段外模支立Fig.8 External formwork erection of caisson elevated section

施工步驟如下：

①將施工臺座清理干凈，綁扎沉箱底段鋼筋。

②整體吊安沉箱芯模，按放線位置首先支立單號底盤及單號芯模，鋼筋綁扎完成后支立雙號底盤及雙號芯模。

③固定沉箱芯模，將芯模底部與底盤固定，連接好芯模之間的頂部對拉螺栓。

④采用模板吊架，整體吊裝第一片底段外模到位，將外模底部用絲頂子與平臺預埋件支頂固定，同時連接好芯模及外模頂部對拉螺栓。

⑤順時針安裝第二片外模，吊放模板于第一片旁就位并找正垂度，將第一、二片轉角螺栓連接好[6-8]，同樣方法支立余下的外模。

2.4.2 模板接高或接長施工

1）同等寬度標準模板塊可任意接高，標準模板塊高度模數共分為4.1 m，1.5 m，0.5 m 三種，模板可組拼高度由0.5～6.1 m 不等。如現場組拼5.6 m 高模板，即用A 型模板塊與C 型模板塊拼接，模板組拼成型后整體對拉固定。

2）同等高度標準模板塊可任意接長，標準模板塊寬度模數共分為2.7 m，0.9 m 兩種，模板可組拼長度為0.9 m 的倍數；當長度不滿足0.9 m 倍數要求時，拼接使用異形模板塊。模板拼接形式同上。

3） 接高段模板支立采取吊裝提升式方法施工，其他施工方法同底段。

2.4.3 模板拆除施工

統一采用起重機配合模板拆除，模板拆除按照模板支立逆順序施工。模板拆除后，打磨除銹后刷油保養，重復使用。

3 結語

組合式大型鋼模板已在大連灣海底隧道工程中正式應用，在沉箱、胸墻及沉管結構中施工效果良好。經實際工程驗證，此模板形式較常規鋼模板大幅提高周轉次數，大大減少成本投入。標準片可自由組合拼裝使用，模板頂部及底部僅通過對拉桿完成固定，安裝及拆除施工簡便，效率高。同時，組合片間均由螺栓連接，無需焊接，改制模板效率可提高1 倍，大大節省人工及材料費，且施工安全性好。組合式鋼模板適用于各種平面混凝土結構，尤其是高大墻體結構，通用性較高，可進一步推廣應用。