船閘施工中組合鋼模板應用分析

摘 要：文章以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，介紹了一般部位和特殊部位的鋼模板設計方案，提出了在鋼護木位置的模板上設置鋼護木預留縫、浮式系船柱槽異型模板設計中使用預留插筋V型槽等施工工藝。所設計使用的組合鋼模板拼裝效率和周轉率高，能有效降低施工成本，易于打磨清理，可為類似船閘工程提供借鑒。

關鍵詞：船閘；組合鋼模板；特殊結構；施工

中圖分類號：U641.5A622153

0 引言

“十三五”以來，我國水運事業得到大力發展，內河航道和航運進入高速發展期。但是內河航道發展受現有通航建筑物影響難以有效發揮運力，受國土資源緊張影響，新建船閘實施困難。在此背景下，隨著我國在水上運輸工程、水利工程等方面的快速發展，規模逐步增加、新技術、新工藝普遍應用，原址擴容改造船閘逐漸增多。為進一步提升內河水上運輸安全及航行效率，在長江、西江等內河流域重新興建船閘工程。

汪潔［1］介紹了三峽一期工程混凝土圍堰施工中組合大模板在施工中的應用情況。晏正根［2］以D22K后傾式多卡模板為例，介紹了多卡懸臂模板在三峽工程中的應用，對多卡懸臂模板的結構、安裝特點和施工中應注意的有關問題及在三峽工程中的應用情況進行了分析。馬躍剛等［3］針對三峽永久船閘輸水系統南坡豎井的特點，比較了施工中三種非常規混凝土模板（滑框翻模、自升式筒模、懸臂模板），論述了其構造和施工注意事項，并比較了其優缺點。丁玥等［4］介紹了船閘閘室墻移龍門整體大鋼模工法的施工。李冰黎等［5］針對草街船閘工程，以模板環節保證工程質量，降低工程成本，確保施工安全，從混凝土結構的分層、模板的設計、制作及支立等方面分別進行了闡述。卜星瑋等［6］針對江西贛江新干航電樞紐工程船閘閘室輸水廊道標準節段的施工，通過對傳統支撐體系的改進，采用整體移動模板系統，在傳統模板施工的基礎上增加了模板伸縮系統、模架承重系統、模架整體移動系統，解決了廊道側墻及頂板一次性澆筑難的問題。以上都是針對船閘圍堰、閘室及豎井等分項工程的模板的使用，但是沒有針對船閘施工中某些特殊部位模板的設計和施工方法，而這些特殊部位往往卻是施工中的難點所在。

針對以上難點，本文以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，從一般部位鋼模板設計和特殊部位的鋼模板設計兩個方面進行了闡述，介紹了在鋼護木位置的模板上設置鋼護木預留縫、在浮式系船柱槽異型模板設計中使用預留插筋V型槽的工藝。

1 依托概況

貴港二線船閘設計等級為Ⅰ級通航建筑物，設計最大通航船舶等級為3 000噸級，船閘規模為280 m×34 m×5.8 m（閘室有效尺度×門寬×最小檻上水深），主體結構的設計使用年限為50年，船閘總平面如圖1所示。

上閘首平面外輪廓尺寸為46.0 m×68.2 m（長×寬，下同），頂面高程為50.0 m，門檻頂高程為35.3 m；下閘首平面外輪廓尺寸為51.5 m×68.2 m，頂面高程為50.0 m，門檻頂高程為23.20 m。閘室墻長272.0 m，間距布置為16 m×17 m，凈寬為33.0 m，墻頂高程為50.0 m，墻頂寬6.4 m。貴港二線船閘閘首、閘室墻等主體結構均屬于大體積混凝土，且混凝土方量大，結構強度要求高，擬采用組合鋼模板進行安裝施工。

2 模板設計

2.1 組合鋼模板設計

該組合鋼模板主要由面板、包角、縱肋、橫肋、弦桿、腹桿等構件組成，材質均為Q235鋼材。面板采用6 mm厚鋼板，鋼包角采用100 mm×100 mm×8 mm角鋼，橫肋采用［10槽鋼，豎肋采用-60 mm×6 mm扁鋼，外弦桿采用2［6.5槽鋼，內弦桿采用2［8槽鋼，水平弦桿采用［10槽鋼，腹桿采用［6.3槽鋼。模板選材及布置見下頁表1。經計算，單塊模板（6 m×3.1 m）的重量為2 972.7 kg。該組合鋼模板的設計圖如下頁圖2所示。

2.2 特殊部位結構模板設計

貴港二線船閘閘室和閘首迎水面+28.5 m高程往上范圍均設有鋼護木結構，間距為4.25 m，鋼護木外露面寬39 cm，突出迎水面10 cm，呈圓弧狀。為提高模板通用性，部分迎水面模板設計時，考慮在鋼護木邊界位置切除橫肋并沿豎直方向各增加1條［10槽鋼包邊，鋼護木占壓區域的橫肋向背面移出10 cm，并與兩側橫肋搭接焊牢。由于+28.5 m高程以下迎水面范圍均為平面，鋼護木位置鋼板面待混凝土結構施工達到含鋼護木倉面時再行切除，形成鋼護木預留縫，以達到模板綜合利用的目的。

船閘閘室浮式系船柱槽內設計預埋浮式系船柱二期混凝土插筋，單層插筋數量為14根，從高程+23.4 m～+50 m按150 mm等層距布置，若按常規做法在模板上開開孔預埋插筋，則會造成模板面形成大量預留孔洞，進而導致混凝土面漏漿，且插筋難免與模板桁架位置沖突，屆時無法保證插筋預埋位置的準確性。在本工程浮式系船柱槽異型模板設計中增加了預留插筋V型槽工藝。在面板對應二期混凝土插筋位置沿模板豎向通長布置∟45 mm×6 mm角鋼形成模板面內凹V型槽，二期混凝土插筋在預埋前加工成直角形狀，浮式系船柱槽模板安裝加固好之后再貼合V型槽位置預埋插筋。待模板拆除后，二期混凝土插筋位置混凝土面形成外凸V型，最終鑿除該混凝土面，調直外露插筋即可完成插筋預埋工作。該工藝既保證了模板完整性，也保證了插筋預埋的精準度。

3 組合鋼模板施工應用

3.1 吊裝設備選用

貴港二線船閘主體結構施工面廣，且吊裝模板作業頻繁，因此考慮使用塔式起重機吊裝模板，利于降低設備投入成本，且操作便利，提高模板吊裝效率。本項目采用QTZ6513型號塔機，安裝臂長為50 m，端部額定起重量為2 400 kg。單塊模板自重為2.9 t，以吊臂40 m范圍內為作業半徑。塔吊覆蓋區域外利用80 t履帶吊配合吊裝。起重吊裝特種作業人員及設備均應符合安全管理規定要求，并配備指揮手。

3.2 作業平臺安裝與加固

在下層混凝土澆筑前需在混凝土頂面以下150 mm及300 mm位置對應模板桁架位置預埋臺型螺母，用于上層鋼模板底部加固和上層模板安裝的操作平臺吊裝加固。鋼模板背面的豎向桁架在模板底板預留長200 mm，用于與預埋的臺型螺母連接加固。

臺型螺母預埋螺桿采用A24圓鋼制作，埋入混凝土深度為40 cm，距新澆混凝土面300 mm，臺型螺母的水平間距與模板豎向桁架間距一致。臺型螺母與操作平臺桁架的豎肋采用M24螺栓及墊片鎖緊連接。操作平臺長度約6 m，寬度為1.2 m，重量約0.5 t。豎肋間距為1.25 m。安全作業平臺采用QTZ6513塔式起重機吊裝。

3.3 模板安裝與加固

模板安裝工人站在已加固好的安全作業平臺上，對鋼模板進行吊裝加固作業。以模板豎向桁架對應的預埋臺型螺栓作為模板豎向受力支撐點。待鋼模被掛鉤起吊移至拼裝位置附近時，由人工利用牽引繩配合牽引模板靠近，模板作業人員利用撬棍調整模板位置，再利用對接螺栓進行模板縫拼接。模板在豎直方向上設置3個加固點，即模板底板采用臺型螺母鎖緊加固；距下層混凝土面往上1.5 m位置設置1層拉桿；模板頂部設置1層拉桿。拉桿在水平方向上的布設位置與鋼模板的豎向桁架位置相對應，拉桿橫向間距為1.04 m。模板拉桿采用A20圓鋼作為拉桿，拉桿連接采用單面焊接。拉桿與鋼模板連接采用M24螺母鎖緊加固，在螺母與模板間設置鋼墊片。模板安裝和加固如圖3所示。

3.4 模板拆除和維護

遵循“先裝后拆，后裝先拆”的原則，先拆除鋼模，最后拆除安全作業平臺。模板班作業人員利用塔吊掛鉤鋼模，在指揮手指揮機手調整鋼絲繩松緊度后，依次拆除鋼模的中部、下部、上部的拉桿及模板對接螺栓。拆除安全作業平臺時，先采用塔吊在帶力狀態下吊住平臺，從臨空側開始依次拆除螺母、墊片和螺桿，最后剩下固定作業平臺的圓臺螺母，由后期采用吊籃統一拆除與孔洞修復。

4 施工效果

4.1 模板剛度

船閘工程混凝土倉面多，要求模板具備足夠剛度，保證模板重復周轉不易變形，降低模板修復成本。該組合鋼模板經2次周轉使用后，測得鋼面板平整度分別為0.4 mm、0.6 mm和0.2 mm，均滿足規范允許撓度要求。根據現有模板安拆條件及澆筑水平，該模板應用效果滿足模板剛度要求。

4.2 混凝土表觀質量

在混凝土澆筑前確保鋼模板脫模劑的完整性，特別在施工縫淋水濕潤過程中防止沖刷破壞脫模劑層，模板安裝之后應及時驗收澆筑混凝土，若遇雨天，則應重新涂刷脫模劑，同時確保不能污染鋼筋。模板拼接縫密封性是影響混凝土外觀質量的關鍵。在模板吊裝前，必須在施工縫底部模板貼合面位置及模板豎向拼接縫位置張貼止漿條，在裝模過程中小心拼裝，對止漿條破損區域需重新密封處理。采用預埋臺型螺母連接拉桿，保證拉桿孔洞形狀規則及孔洞周邊的密封性。同時要保證入倉混凝土良好的和易性及正確的混凝土振搗施工。結合模板襯墊使用，有效避免氣泡產生，拆模后混凝土面平整美觀。

5 結語

本文以貴港二線船閘的組合鋼模板為研究對象，從一般部位的鋼模板設計和特殊部位的鋼模板設計兩個方面進行了闡述，并在鋼護木位置的模板上設置鋼護木預留縫、在浮式系船柱槽異型模板設計中使用預留插筋V型槽的工藝。所設計使用的船閘主體結構大型組合鋼模板進行具有以下優點：模板安裝加固工藝成熟，保障了主體結構混凝土澆筑安全生產；模板拼裝效率高，周轉率高，有效降低了施工成本；模板易于打磨清理，提高了混凝土表觀質量好。本文的組合鋼模板設計使用以及特殊結構部位的鋼模板處理手段可為廣西百色水利樞紐船閘、平陸運河青年樞紐船閘等類似工程提供借鑒。

參考文獻：

［1］汪 潔.組合大模板在三峽工程一期工程中的應用［J］.葛洲壩水電，1997（4）：77-79.

［2］晏正根.多卡懸臂模板在三峽永久船閘工程中的應用［J］.水利水電工程造價，2003（2）：46-48.

［3］馬躍剛，宋 軍.三峽船閘南坡豎井混凝土施工的模板［J］.湖北水力發電，2004（2）：39-41.

［4］丁 玥，陳 龍，徐 榮.關于船閘閘室墻移龍門整體大鋼模工法的施工實踐［J］.中國水運（下半月），2011，11（10）：175-176.

［5］李冰黎，由廣君，毛海濱.嘉陵江草街航電樞紐船閘工程模板的設計與施工［J］.中國港灣建設，2015（2）：28-32.

［6］卜星瑋，彭 真，任 凱.船閘閘室輸水廊道整體移動模板系統施工技術［J］.中國港灣建設，2018（12）：48-51.20240413