水利工程中爬升模板设计与施工技术

沈佐山

（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 概述

水利水电工程中，爬升模板比较适用于大仓面面积现浇钢筋混凝土竖直或倾斜结构施工的模板工艺，它是综合大模板与滑动模板工艺和特点的一种模板工艺，具有大模板和滑动模板共同的优点。尤其适用于大型水利枢纽工程施工。

爬升模板与滑动模板一样，在施工阶段主要依附在建筑竖向结构上，随着结构施工而逐层上升，这样模板可以不占用施工场地，也不用其他垂直运输设备。而且是逐层分块安装，故其垂直度和平整度易于调整和控制，可避免施工误差的积累。也不会出现墙面被拉裂的现象。但是，爬升模板的配制量要大于大模板，原因是其施工工艺无法实行分段流水施工，因此模板的周转率低。另外，爬升模板自身设计脚手架操作平台，施工时有可靠的安全围护。

2 爬升模板的实用性

2.1 爬升模板侧压力计算

2.1.1 新浇混凝土对模板侧面的压力值

式中;F为新浇混凝土对模板的最大侧压力，kN/m2;rc为混凝土的密度，取24 kN/m3;to为混凝土的初凝时间，取6 h;β2为混凝土的落度的影响系数取0.85;V为混凝土每小时的浇筑速度，m/h，按0.3 m/h计算。

2.1.2 振捣混凝土时产生的荷载

圆钢φ14 mm（承受荷载≤17.8 kN）。

2.2 模板结构设计

水利水电工程中爬升模板一般以4个大角的8根大柱截面尺寸为2.5 m×2.5 m（下层）和2 m×2 m（上层），其他12根上、下层均为1.5 m×1.5 m。外梁的截面尺寸为0.80 m×1.05 m（下 层）、0.60 m×1.05 m（中 层） 和0.60 m×0.85 m（上层）。

爬模按方位分成4部分各部分可独立操作，竖向施工缝设在外梁，水平施工缝设在梁底标高处。

爬模设备由密肋钢模板、爬升机构、承载架及工作平台等组成。

模板组件通过螺栓、滑轮悬挂于导轨上。导轨由工字钢制成，置于承载架横梁。滑轮分为两组，每组两个，分别安装于工字钢两侧，滑轮通过悬臂轴固定于槽钢上。悬挂螺栓的一端焊于槽钢的底部，另一端则用螺母固定于模板组件上。模板可利用滑轮沿导轨滑动，实现模板的开合。

每一部分模板装有五套爬升机构，每套爬升机构由一个电动机、两副传动机构及两副螺旋千斤顶组成，安装在承载架的中横梁上。电动机额定电流12 A，转速1 800（r/min）。螺旋千斤顶由螺杆、龙门架组成，螺杆外径6 cm，高约4.4 m，螺杆顶端用大螺母固定在龙门架上，螺杆底部与蜗轮蜗杆减速机（变速比8∶1）蜗轮相接，蜗杆与伞齿轮输出轴相接，伞齿轮再与电动机输出轴连接的蜗轮蜗杆减速机（变速比15∶1）相连。电动机输出的扭矩通过减速装置带动螺杆旋转，并使螺杆的大螺母带动龙门架沿导向筒上下运动，从而实现爬模的提升。

工作平台分3层，上平台用于柱钢筋安装、搁置配电箱和材料临时堆放，中平台作梁柱钢筋安装及合模，脱模操作，下平台用于爬升工作。

爬升模板支撑珩架在每块模板背面用螺栓垂直固定，上、下层模板珩架内弦杆上游侧模板直接用插销铰接，外弦杆则通过调节丝杆连接，肋板用螺丝连接。珩架作为整个模板的支撑系统。调节螺杆两端通过销孔与上、下层模板珩架的外弦杆铰接相连，中间段为螺杆，通过转动中间段的螺杆调节模板上口，使之符合安装精度要求。

3 爬升模板的特性

水利水电工程中爬升模板以叠放的3块3 mm×1.5 m模板为1个施工单元和两块3 m×3 m模板为1个单元。原则上在混凝土浇筑过程中交替上升。主要构件包括模板，支撑珩架，调节丝杆，锚固件等，全部为刚结构。模板：采用大钢模板，板厚6 mm，肋板厚8 mm。支撑珩架：每块模板背面用螺栓垂直固定上、下层模板珩架内弦杆上游侧模板直接用插销铰接，外弦杆则通过调节丝杆连接，肋板用螺丝连接。珩架作为整个模板的支撑系统。调节螺杆两端通过销孔与上、下层模板珩架的外弦杆铰接相连，中间段为螺杆，通过转动中间段的螺杆调节模板上口，使之符合安装精度要求。锚固件为重要部件，所有荷载都集中在锚固件上。

水利水电工程中在碾压式混凝土坝体的施工中，根据碾压混凝土特点：短间歇，薄层全断面碾压快速上升，在施工中选择爬升式模板施工最为便利。主要不足之处是坝体形体出现转折时无法连续施工：锚固件开始受力时相应锚固件埋设层混凝土的龄期较短，锚固件拉拔力太小模板易走样。特别是坝体宽度变窄后混凝土上升速度快，此矛盾尤为突出。故再坝体变窄后混凝土上升速度快的情况下使用拉筋是必要的。

4 模板施工技术

4.1 拉筋施工

4.1.1 拉筋的作用

拉筋的作用是保证混凝土浇筑时模板具有足够的稳定性，强度，刚度，使模板能可靠地承受新浇筑混凝土的重要或侧压力以及施工荷载，确保浇注后结构物的形状，尺寸与相互位置符合设计要求。如果拉筋布置和连接不当，轻则引起变形重则一起崩模。因此，对拉筋的施工一定要引起高度的重视。

4.1.2 拉筋的布置

由于目前浇筑混凝土每一层高度≤3 m，暂时确定在模板安装时第一层锚固件由于模板间用螺丝联结，故第一层只用蝴蝶环作为锚固件;模板中上部受到混凝土及机械影响侧压力最大，故第二、三层全部用φ14拉筋固定模板;第四层上游无，下游用蝴蝶环固定。

4.1.3 拉筋施工注意事项

1）焊接后的拉筋必须平直，不允许有起弯和松脱现象。

2）拉筋焊接时，应尽可能焊接在预埋的钢筋上。

3）拉筋与混凝土面的角度a≤45°

4）振捣时振捣棒绝对不能碰撞拉筋及模板。

4.2 模板安装

水利水电工程中拟采用翻升钢模板的施工环节，一般情况下用连接丝杠调弧。理论计算用平面代替曲面，施工混凝土面和设计面的最大误差为15 mm。面板后肋板内可充填塑料泡沫板作为保温材料，使之成为保温面板。模板支撑体系采用斜面模板支撑桁架，相邻面板则采用U型卡连接。

一般在碾压混凝土大坝工程中，根据碾压混凝土分层高度，一般情况下模板采用2～4层翻升的方式立模。钢模板采用一台5 t汽车吊，安装时先将下层模板的各紧固件松除，用汽车吊吊至上层模板上，基本就位后将连杆连接上，通过连杆进行内外向倾角微调，最后将相邻模板面板用U型卡固定好。

5 适量控制要求

水利水电工程中爬升模板工程量大、质量要求高的特点，拟采取以下专项措施进行模板施工质量控制：

1）建立完善的模板质量控制体系，模板制作持证上岗及在岗专业技能培训。

2）加大模板等资源投入，从以下3方面作好模板工程：首先提高定型模板和专用模板的使用率，尽可能不用散模;然后严格进行模板本体的质量控制与检查，对品质不佳的模板及时撤换;最后面板尽可能采用钢面板，使混凝土平整度得到有效的控制。

3）细化工艺，对各单元仓面工艺设计和模板安装、维护、保管工艺规程等，严格操作执行，并在实践中不断改进。

6 结束语

爬升模板在水利工程施工难度比较大，施工过程中通过对各工程的施工经验总结，进一步改进模板的施工工艺，优化模板的施工方案。众多实例工程施工中用到了大量的爬升模板，通过在施工过程中的总结和分析研究，爬升模板在水利水电工程中被成功使用，保证了混凝土大坝的浇筑质量。

[1]陈宋严.爬升模板的新发展[J].工业建筑，1983（5）：54.