變電站吊模加固處理措施的應用分析

張 陽，崔秋菊，郭力馳

（1.國網湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430061；2.國網湖北省電力有限公司，湖北 武漢 430077）

0 引言

變電站工程施工，涉及到辦公樓、控制樓、水池、地下室、構支架基礎、防火墻、圍墻等多種建、構筑物，結構型式繁雜，其中，涉及到吊模處理的情況比較常見。

吊模主要是指在混凝土澆筑施工過程中，模板底部無支撐，懸掛于空中的模板［1］，與常規模板相比較，其特點是下口無支撐或著需通過特殊措施進行加固。在吊模施工中，涉及到鋼筋綁扎、馬鐙筋安裝、鋼筋保護層墊塊安設、預埋管線敷設、止水鋼板的埋設等各種問題，其中，問題較為突出、較難處理的則是模板的加固。而吊模加固處理之所以要重視，是因為在吊模支設中，需要對其進行有效支撐，以解決混凝土澆筑過程中模板加固及上浮問題。以水池底板施工為例，底板連同側壁上翻部位的內側模板因懸于底板上部，支撐穩定性難以保證，混凝土在振搗澆筑過程中容易出現跑模問題，在硬化過程中因發熱膨脹引起漲模問題，根部常常出現滲水、爛根等質量通?。?］。在施工過程中，因加固處理不到位，極有可能使整個結構或構件失去部分平衡［3］，引發安全事故。更有甚者，澆筑工人根據施工經驗，在預估到模板支設不穩固時，對該部位混凝土的澆筑，會主動采取減少振搗次數甚至漏振的措施，導致混凝土澆筑不密實，由此引發結構件的蜂窩、空鼓等一系列問題。正是基于此，本文針對吊模的加固處理進行分析，重點針對變電站土建施工中常見的吊模類型進行論述。

1 主要吊模類型

論述吊模加固處理問題之前，首先需要明確的是，本文所采取的措施基于土建施工常規方法，從經濟合理性和技術穩定性的角度出發，優先考慮以下幾種材料：一是面板采用膠合板或者覆膜板（以下統稱“木模板”）、二是支撐楞梁采用方木、三是加固和支撐采用Φ48.3×3.6 mm的鋼管。

以上所用材料為建設工程施工中常用的周轉性材料，易于取材，可適應不同的地理位置和市場環境，易于核算工作，可充分發揮周轉材料的使用效率［4］，同時易加工，工人操作簡便。尤其是針對變電站建構筑物型式較多、各種結構件尺寸不統一的特點，難以對模板實現定型定制處理的情況，采用上述材料具有更強的適應性。

根據變電站工程施工經驗，吊模一般出現在建筑物地下室、結構下沉板、水池及事故油池側壁、廠房及構架多階獨立基礎、樓板后澆筑洞口等部位。這些部位因模板支設缺少有效支撐，需要對其加固處理進行專門的技術設計。與此同時，以上部位對混凝土整體澆筑質量和后續施工處理有著重要作用，且吊模施工屬于安全薄弱點，處理不當容易導致失穩和傾覆等情況發生，危及作業人員人身安全，故需嚴格認真處理。

主要吊模類型如下：

1）結構降板：此處主要針對辦公樓或控制樓等辦公場所，盥洗室、衛生間等房間的樓板標高通常低于同層其他樓板標高，需要進行降板［5］，此時下沉部位梁內側模板因失去支撐需要作為吊模處理，如能有效地控制降板混凝土成型質量，那便能夠從源頭上解決該問題［6］，如圖1所示。

圖1 結構降板示例Fig.1 Example of structural descending plate

2）水池或地下室側壁上翻：在變電站，出于消防及工業用水、生活給水及降溫噴淋等考慮，通常會設置水池；變壓器因排油需要設置事故油池；控制樓通常設置有地下室閥冷設備間等，這些通常設置在±0 以下，因防水要求，同時減少底板對后澆筑墻體的約束，降低墻體開裂的可能性［7］，底板需連同側壁上翻不少于500 mm一同進行澆筑，是減少水池滲水和漏水的主要措施［8］，此時，側壁內側模板因失去支撐需要作為吊模處理，如圖2所示。

圖2 水池結構示例Fig.2 Example of pool structure

3）多階獨立基礎：變電站廠房及構支架基礎，通常設置為兩階或者兩階以上獨立基礎，基礎結構高度大。其中常見的兩階基礎，通常采用底板+支墩的型式，且上部支墩結構高度大（大于1 m）。因基礎第二階及以上的支墩部分出于一次澆筑施工的需要，保證澆筑后不留施工痕跡［9］，其模板因失去支撐需要作為吊模處理，如圖3所示。

圖3 多階獨立基礎示例Fig.3 Example of multi-stage independent foundation

2 加固處理方案

針對以上3 種變電站施工中常見的吊模類型，本節主要從材料周轉率、技術可行性和成本控制角度出發，考慮施工和材料獲取便捷的要求，以此確定經濟可行的處理措施。在決定采用何種加固處理方案之前，首先需分析模板側壓力來源，一般情況下，主要有以下4點：一是混凝土輸送過程中，混凝土的坍落對側模的壓力，屬于沖擊荷載；二是混凝土振搗過程中，振動棒振搗對側模的振動荷載，屬于振動荷載；三是混凝土硬化過程中，混凝土在硬化前對側模的靜荷載；四是混凝土硬化過程中，因水泥水化反應放熱的緣故，水化放出的熱量在混凝土內部集聚不易散失而產生熱應力［10］，混凝土膨脹對側模板的壓力。

2.1 結構降板

本節所指的結構降板，主要針對衛生間、廚房和洗衣房的情況，此類房間通常平面尺寸小、降板處設置有梁（部分中跨梁同樣降低標高）、降板高度在300 mm至500 mm之間，在降板區域形成上翻梁的結構。以某變電站消防執勤樓為例，如圖4所示。本例中，衛生間和洗衣房結構降板均為460 mm，下沉板支撐端為梁。

圖4 某消防執勤樓衛生間樓板結構圖Fig.4 Structural drawing of toilet floor of a fire guard duty building

2.1.1 處理方案

對于此類模板的加固，主要考慮混凝土澆筑過程中對模板的沖擊和振動，一方面其結構尺寸較小，在平面上構成小范圍的閉合構造；另一方面原結構板區域已采用支撐架進行支設，故該部分吊模僅需針對模板抗變形和抗傾倒進行研究，因此考慮采用兩種方式來對吊模進行處理，其一是選用剛度大的模板，另一個就是加強對側模的加固支撐。

方案1：因木模板容易變形和起拱，抵抗外力作用能力比較差，容易破損、漏漿和漲模［11］，故可選用定制薄壁鋼模板的方式，通過模板自身組合以抵抗側模壓力。采用此種方式，需考慮在角部增加水平斜撐的方式來增強穩定性，如圖5所示。

圖5 鋼模板示例Fig.5 Example of steel formwork

方案2：對木模板進行有效的加固和支撐，選用60 mm×90 mm的木方作為支撐楞梁、Φ48.3×3.6 mm的鋼管作為對撐，以此來增強抵抗變形能力和抗傾覆能力。采用此種方式，角部通常為支撐薄弱點，若加固不好，會造成接茬處混凝土錯臺、漏漿、爛根等質量缺陷［12］，為解決此問題，采用木模板和方木加工定制角撐，以此增加模板角部穩定性，角撐示意如圖6所示。內側吊模支撐采用預制的混凝土墊塊支撐，墊塊尺寸80 mm×80 mm，高度同樓板厚度，此方案示意圖如圖7所示。

圖6 自定制角撐示意圖Fig.6 Schematic diagram of customized angle brace

圖7 模板加固支撐示意圖Fig.7 Schematic diagram of formwork reinforcement support

2.1.2 方案分析

1）材料周轉分析：采用方案1，鋼模板的定型化模具可重復利用，組裝結構牢固，幾何尺寸準確［13］，使用中變形小。但變電站建筑物通常不超過3 層，房屋數量少，不同變電站之間衛生間等尺寸各不相同，即使同一變電站，尺寸也不盡相同?；谝陨犀F實情況，采用定型鋼模板，雖然理論重復利用率高，但是受制于現實條件，無法有效周轉使用，通常定制一套模板，僅能適用于個別施工條件。采用方案2，對木模板進行加固支撐，所用面板、楞梁和鋼管等均可現場加工制作。其中，自定制木角撐，可適用同一降板深度的各種平面尺寸下的施工要求，更進一步，加固板采用角鋼焊接為90°直角或者斜向加固，加固角鋼可重復適用于不同場景。此方案在不同條件施工場景中均可使用。

2）技術可行性：兩種方案均有成熟的施工案例，不同之處在于，方案1需要對模板進行拼接，方案2需要對模板加工和鋼管支撐安裝。在技術和工人操作上均有可行性。

3）成本控制：因兩個方案材料選用不同，方案1材料費用和加工費用較高，使用費用較低，方案2均為工地常用材料，但是需現場加工處理。總體而言，采用方案2在成本控制上更有利。

2.1.3 方案選用

綜合以上分析，方案2 在材料周轉和成本控制方面更有優勢，本文選取方案2的加固處理措施，其支撐剖面圖如圖8所示。

圖8 模板加固支撐剖面圖Fig.8 Profile of formwork reinforcement support

2.2 水池或地下室側壁上翻

本節針對水池、事故油池、地下室及其類似結構的底板施工，其通常位于±0 以下，側壁需上翻距離底板上表面不少于500 mm，同底板一同施工。本節以某換流站閥冷水池為例，如圖9 所示，其水池內壁模板的加固處理為本節論述范疇。本例中，池壁上翻500 mm，頂面埋設鋼板止水帶，基坑采取大開挖的方式。

圖9 水池模板示例Fig.9 Example of pool template

2.2.1 處理方案

此類模板的加固處理，需考慮以下問題：一是平面尺寸較長，形狀為非規則的矩形；二是平面尺寸較大，無法通過鋼管對撐來實現模板支撐；三是池壁上翻高度較高，模板傾覆可能性較大，需保證安全控制措施［14］；四是底板較厚，需考慮混凝土振搗澆筑時混凝土漿液對模板的浮力作用［15］，池壁內側模板存在上浮風險。根據施工經驗，采用螺栓對拉、模板加固及鋼管斜撐的方式，分別解決以上問題，是最經濟實用的措施。在此基礎上，針對拐角處的薄弱環節，采用如圖10 所示的角鋼進行加固，通過此優化措施，增強模板在角部抵抗振動扭矩的能力，提高整體穩定性。加固處理措施見圖11所示。

圖10 加強角鋼示例Fig.10 Example of reinforcing angle steel

圖11 水池吊模加固處理措施Fig.11 Reinforcement measures for suspended formwork of pool

1）模板通過60 mm×90 mm 的木方進行加固。內側模板橫楞設置在模板上下部，以此增強側邊抗變形能力；縱楞每隔20 cm 設置1 道，以此增強模板整體剛度。外側模板橫楞設置3 道，其他設置方式與內側模板相同。

2）模板體系通過止水螺桿對拉，上部留出空間設置鋼板止水帶。對拉止水螺栓通過雙鋼管對模板進行加固，加固鋼管每隔0.5 m設置1道。

3）側壁拐角處設置加強角鋼，通過螺栓與橫楞木方進行可靠連接。

4）外模采用鋼管斜撐與水平支撐，通過地錨進行固定，以此提高支架整體抗傾覆能力。

5）內模通過混凝土墊塊支撐于底板面層鋼筋之上，尺寸為80 mm×200 mm保護層厚度。

2.2.2 方案分析

1）材料周轉分析：此套模板加固體系，適用于所有水池、事故油池及地下室的施工，角鋼、鋼管、地錨等可以隨用隨周轉，使用過程中僅需承擔模板的損耗，此損耗可通過對脫模劑的正確使用、拆模后清理保護、進行有效的過程控制［16］等措施降低。加固鋼管同樣適用于其他部位施工，如電纜溝、基礎、梁等。

2）技術可行性：此方案通過對變電站施工經驗的歸納總結，處理方式均為常規方法，采用螺桿對拉，施工方便、加固很牢、容易保證混凝土的密實性［17］；同時對木工操作要求、各工種配合銜接也比較容易，在技術上有很高的可行性。

3）成本分析：采用此加固方案，其所用材料均來自于正常施工用模板、鋼管及對拉螺桿等，無需特別設計和定制，可通過與其他模板加固體系一起采購或租賃的方式，通過集約化管理，實施統一調撥調劑管理［18］，取得最低的成本。與此同時，由于水池、地下室等施工在整個變電站工程中體量較小，采用其他定制化或專業化模具不現實也不經濟。綜合來看，本例方案在經濟上最可行。

綜合以上分析，針對水池底板上翻吊模的加固處理，采用鋼管及螺桿對拉加固、鋼管支撐的方式是適用的。

2.3 多階獨立基礎

本節所指的多階獨立基礎分兩類討論，一類是高度小于或等于1 m的基礎，一類是高度超過1 m的基礎。尤其是針對支墩高度超過2 m雙階獨立基礎，在變電站尤其是特高壓項目中比較常見，因基礎需一次澆筑成型，其支撐穩定性的要求更高，同時，此類型基礎通常多為大體積混凝土，在硬化過程中，水化熱反應很大，容易產生較大的溫差［19］，即使有針對性采取了溫控措施，其體積膨脹仍對模板加固提出了更高的要求。因此，本節分兩種情況對模板的加固處理進行論述。

2.3.1 處理方案

第一類：高度小于或等于1 m的基礎。此類基礎，因基礎體積較小，側模失穩的可控性較強，其需要解決的是混凝土澆筑過程中的沖擊和振動作用，故對其的加固處理，采取斜撐和螺桿對拉的方式，方案如圖12所示。本例以二階獨立基礎為例，平面圖見圖13 所示，措施如下所述：

圖13 高度小于1 m基礎處理措施平面圖Fig.13 Plan of treatment measures for foundation with height less than 1 m

1）第二階模板通過水平支撐擔支承在第一階模板上，通過鋼釘固定在一起。水平支撐擔采用兩根60 mm×90 mm 方木，同時作為第二階模板的水平楞，構成第2階模板的加固體系。

2）模板通過60 mm×90 mm 的木方進行加固。橫楞設置在模板上下部，以此增強側邊抗變形能力；縱楞每隔20 cm設置一道，以此增強模板整體剛度。

3）采用對拉螺桿和雙鋼管對模板進行加固，鋼管上下2層設置，通過對拉螺桿可靠拉結。

4）通過斜撐與地錨進行連接，以增加模板體系的穩定和抗傾覆能力，第一階模板設置4道，第二階模板設置2道。

第二類：高度超過1 m的基礎。此類基礎，體積較大，最小截面超過1 m，屬于大體積混凝土施工范疇［20］，與第一類型的基礎相比，不同之處有3 點：一是基礎高度高，對側模的壓力更大，尤其是是第二階底部對模板的側壓力尤為明顯，此處也通常是漲模問題最為嚴重的地方；二是模板高度較高，對模板剛度的要求更高，需要對模板進行更好的加固和支撐；三是混凝土硬化過程中放熱膨脹效應更加明顯?；谝陨? 點，對其加固處理采取搭設閉合雙排腳手架作為支撐平臺的方式，通過鋼管與腳手架通過扣件連接，以增強側向穩定性，方案如圖14所示［21］。本例以二階獨立基礎為例，平面圖見圖15所示，措施如下所述：

圖14 高度超過1 m基礎處理措施示意圖Fig.14 Diagram of treatment measures for foundation with height exceeding 1 m

圖15 高度超過1 m基礎處理措施平面圖Fig.15 Plan of treatment measures for foundation with height more than 1 m

1）第二階模板通過水平支撐擔支承在第一階模板上，通過鋼釘固定在一起。水平支撐擔采用兩根60 mm×90 mm 方木，同時作為第二階模板的水平楞，構成第二階模板的加固體系。

2）模板通過60 mm×90 mm 的木方進行加固。橫楞：第一階模板設置在模板上下部，第二階模板因高度較高，除上下部設置以外，中間每隔50 cm設置1道，以此增強側邊抗變形能力?？v楞：每隔20 cm 設置1 道，以此增強模板整體剛度。

3）第一階模板采用鋼管進行加固，通過扣件進行連接；第二階模板采用對拉螺桿和雙鋼管對模板進行加固，鋼管間隔30 cm設置，通過對拉螺桿可靠拉結。

4）通過支撐鋼管與腳手架進行連接，以增加模板體系的穩定和抗傾覆能力，第一階模板設置4道，第二階模板設置2道，每根鋼管與腳手架2根大橫桿通過扣件進行連接。

2.3.2 方案分析

1）材料周轉分析：此處同“水池或地下室側壁上翻”情況，材料易于購買或租賃，適用于不同的施工部位，可在不同工程、不同施工條件下周轉使用。在周轉使用的同時，做好模板使用維護，控制好模板損耗即可。

2）技術可行性：此處同“水池或地下室側壁上翻”情況，在總結傳統施工方法的基礎上，重點針對保證模板體系剛度、防止失穩情況發生和保證基礎澆筑質量等進行優化設計。針對高度較高的多階獨立基礎，采用腳手架作為支撐點的方案，其一綜合了現場施工條件、工人操作水平和實際施工需要；其二是通過腳手架，工人可以有更安全的操作平臺進行螺栓或者埋件的預埋焊接工作。而之所以不采用小基礎的斜撐方案，其一是基礎高度較高，采用斜撐的方式為保證支撐有效性，通常需要保證斜撐與地面夾角為45°～60°［22］，需要現場有足夠的工作場地，然而實際很難達到；其二是斜撐過長，鋼管作為受彎構件，很容易失穩，故需要橫向和豎向進行支撐加固，因高度較高，無施工平臺，鋼管連接和扣件安裝施工難度較大；其三是用鋼管對斜撐鋼管進行橫向和縱向的加固，其本質上已經具備了腳手架的特點，可視為特殊型式的腳手架，具有安全性高、使用方便和堅固耐用的特點［23］。故綜合考慮以上幾方面的原因，采用此種方案，能有效保證技術可行性。

3）成本分析：此處同“水池或地下室側壁上翻”情況，鋼管、扣件、木方和模板等材料能夠保證比較理想的經濟成本。腳手架作為最常用的支撐體系和作業平臺，經歷了各種施工條件的檢驗，能夠保證在滿足施工需要的前提下，在材料獲取、成本控制、周轉使用等各方面有得天獨厚的優勢。故此方案在成本上也就有很強的優勢。

2.5 歸納總結

前述四種類型的吊模加固處理的措施，是基于經濟可行的出發點，總結過往變電站施工中的經驗，對其薄弱點進行重點強化，共同之處在于：

1）增強模板剛度。因為采用的是成本較低、易于獲取的膠合板面板材料，其雖然有較強的重復利用性，但是抗彎性能不足，需要進行加強。結合以往經驗，用木方作為縱橫楞梁能夠有效解決此問題，且木方的獲取同樣很便捷。需要注意的是，除了模板四周需要通過木方進行加強外，其中間部位主次楞的間距需要根據施工情況來定。一般情況下，體量較小/尺寸較小的構件混凝土澆筑，可間隔50 cm設置，但是對于大體量/尺寸較大的構件，則需要縮短間隔，需間隔20 cm或者30 cm進行設置。

2）通過鋼管進行加固。鋼管在建設工程中是優良的抗壓彎材料，其優良的性能和經濟的成本使得其在施工中得以普遍應用。在增強模板剛度的同時，仍需使用鋼管通過支撐或者拉結的作用進行加固，其間距同樣視施工情況來定，可參考楞梁的設置間距。

3）對鋼管的拉結采用對拉螺桿（有防水要求的采用止水螺桿）。對拉螺桿在工程施工中應用廣泛，其對于模板的對拉加固，防止澆筑漲模有著很重要的作用。螺桿規格也視施工情況來定，對于截面尺寸較大或者澆筑量較大的構件，可以采用較粗的螺桿。當然，施工中也可配合模板夾具使用［24］，但一般情況下，對拉螺桿仍不可替代，夾具的使用可作為定形定位來使用，以夾具作為主要拉結受力部件的話，需進行嚴格的受力計算以確定能否使用。

4）對模板體系的支撐采用鋼管支撐，必要時可采用閉合腳手架。利用鋼管作為支撐，是施工中常用的措施，在吊模加固處理中，通過鋼管進行支撐，能夠很好地增強模板體系的穩定性，對防止其傾覆起著至關重要的作用。鋼管必須要有可靠的支撐點，可采取打入地錨作為支撐點的方式，也可將其支撐在巖層上。正如前述，在施工場地受限，無法對其進行支撐的情況下，需借助腳手架來完成，需要注意的是，同防火墻腳手架搭設要求一致，腳手架需設置為封圈型［25］，否則無法達到穩定性的要求。

3 結語

總結變電站土建施工成熟經驗，通過凝練優秀方案、歸納通用措施、匯總合理做法，在保證吊模穩固性、支撐牢固性和方法合理性的基礎上，論述措施的經濟有效性，提升吊模加固處理水平。本文旨在通過常用周轉性材料的使用，以高效合理的方法，提升變電站土建施工整體水平。通過對結構降板、水池底板、多階獨立基礎及構造柱四種典型吊模類型的分析，指導其他各種模板體系的施工。以上4種吊模加固措施中所蘊含的加固、拉結和支撐思想，是模板支撐體系最基本的出發點和落腳點，是實現模板加固處理最根本的內涵。本文吊模加固處理措施中也有可優化改進的地方，譬如吊模支架的研究、地錨和支架組合的研究等［26-36］，都能夠更大程度地提升加固有效性，并能夠有更強的適應性。做好吊模加固處理，強化過程管控，提升組織管理水平，通過多位一體的結合，以此來更好地提升變電站施工整體水平。