工字木梁悬臂模板在闸墩中施工的应用

于付川

(中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 丹东118000)

0 前 言

溢洪道位于主坝右岸，距坝头约350 m的一天然山沟内。溢洪道工程包括进口引渠、堰体控制段、陡槽及出口明渠段和出口防护工程5 部分组成［1］。

堰体控制段为(a)型驼峰堰，堰顶高程76.0 m，堰高3.0 m，堰长31.0 m，堰前后底板高程均为73.0 m，底板厚为3.0 m。溢洪道共设5 孔弧形闸门，尺寸为11．5 m×12.5 m。溢洪道净宽为57.5 m，堰体分缝，中墩厚2.5 m，边墩顶宽2.5 m，闸墩顶部高程为97.4 m。

控制段闸墩向来都是溢洪道工程的重中之重，由于其会受到高速水流冲刷，因此表面平整度要求高。若按照常规技术手段和材料施工，很难满足设计要求。经多种方案比较，选用了采用维萨板作面板的悬臂大模板来进行闸墩施工［2］。

1 悬臂模板的构造

悬臂模板由模板系统、支架系统和埋件系统组成。详见图1。

1.1 模板系统

面板采用芬兰进口的WISA 板，为双面覆膜优质胶合板，厚21 mm。面板高度统一为4.16 m，宽度则根据闸墩的结构形式定，标准的为2.44 m宽。模板在背楞的支撑下有足够的强度和刚度。面板板面不平整度＜1‰，边框平整度＜1‰，对角线偏差＜1‰，连接孔直径Φ21 ±0.3，间距300 ±0.3，连接孔到板面距离68 ±0.3。裁口及面板开孔处涂防水胶进行密封。周转次数≥40 次。

面板后侧是高200 mm的工字木梁，面板通过Φ5×60 mm自攻螺钉固定在工字木梁上。螺钉外露面略低于模板表面，并用专用胶抹平。工字木梁间距为300 mm。

水平背楞为双12#槽钢，通过连接爪与工字木梁连接。

模板之间通过芯带及楔形芯带销将水平背楞连接成整体。双槽钢背楞端部50 cm长范围内均匀开长圆形孔;芯带由两块钢板焊接而成，长0.82 m，可插进双槽钢中间的空隙内，芯带上也与水平背楞一样，开等间距的长圆孔;连接时，将芯带插入双槽钢空隙内，确保芯带在两块模板中的长度一样，然后将芯带销自上而下插入，每端各插入两个［3－4］。

闸墩转角部位采用斜拉杆与堵头模板连接。

1.2 支架系统

支架系统包括上平台、主平台、吊平台等组成。

1.2.1 上平台

上平台由Φ48 钢管焊接而成，在模板顶部用螺栓与工字木梁连接。施工时，铺设脚手板，作为上部作业平台。

图1 悬臂模板构造图

1.2.2 主平台

主平台相对比较复杂，包括主梁三角架、竖向主背楞、底梁、斜撑等组成。

1)主梁三角架:

主梁三角架主要起到承重、悬臂支撑和作业平台的作用。每块模板有两个主梁三角架。

上部模板及结构重量直接全部传递到主梁三角架上，然后三角架再将全部重力荷载传递到埋件系统上［5］。

三角架底部为悬臂部位，顶在底部已浇筑完的混凝土面上，起到稳定模板的作用。

主梁三角架由矩形管焊接而成，起到悬挂模板、悬臂支撑作用。

主梁三角架上满铺脚手板，作为主作业平台。

2)竖向主背楞:

为双12#槽钢，模板系统通过背楞连接扣件与主背楞连接。

3)底梁:

底梁与竖向主背楞用销子连接，内部含齿轮调节装置，转动齿轮，则可以将模板靠近或者远离混凝土面［6］。

底梁底部支撑在主梁三角架横梁上。

4)斜撑:

斜撑为用销子固定在底梁和竖向主背楞上，通过调节丝杠，可调节模板的垂直度。

1.2.3 吊平台

吊平台由8#槽钢通过螺栓连接、悬挂于主梁三脚架底部。吊平台满铺脚手板，用来作为拆除预埋件、对拉螺栓孔等的作业平台。

1.3 埋件系统

埋件系统由爬锥(D20/D20)、受力螺拴(M20)、高强螺拴D20、埋件板D26.5 组成。

2 悬臂模板的施工方法

本工程共有4个中墩和2个边墩，因此施工时按2个中墩和1个边墩一同施工考虑，共采用中墩模板2 套，边墩模板1 套。

2.1 第一层施工

模板按照设计图纸在现场模板加工场作业平台上进行组装、编号。

面板系统组装完，按模板设计图纸，在面板上钻好预埋定位爬锥孔及对拉螺栓孔，孔径略大于受力螺栓直径［7］。

第一层混凝土浇筑时，只使用模板的面板系统，底部用拉杆固定在预埋在基础混凝土内的插筋上，模板中间部位增加一排带套管的对拉螺栓。

模板按设计位置安装固定好之后，将涂满润滑油的爬锥用受力螺栓固定在面板上，然后将长0.3 m的D20 高强螺栓连接在爬锥上，并将埋件板拧在高强螺栓尾部。

2.2 第二层施工

第一层混凝土浇筑完拆模后，将受力螺栓拧到第一次提升时预埋的爬锥上，注意爬锥一定要拧到位，再把三脚架等组成的单元框架吊起挂于受力螺栓上(吊钩应吊于主背楞的吊环上)将拼装好的三角架整体吊起，插入安全插销［8］。

然后将竖向主背楞及底梁、斜撑和上平台安装在模板系统上，将组装好的模板整体吊起，安装在三角架上。用用斜撑、后移装置将模板调整到位。

本工程闸墩混凝土浇筑4 m一层，使用的这种悬臂模板设计侧压力为40 kN/m2，标准尺寸为3 m ×3.15 m，由于模板高度增大，考虑到模板系统的稳定性，在模板中间部位增加一排间距为90 cm的对拉拉杆。

模板加固好之后，将预埋爬锥固定在模板上。

拆模时，先将对拉螺栓、预埋爬锥固定螺栓松开，与相邻模板间连接的芯带板、芯带销拆掉，然后调节后移装置，将模板面脱离混凝土面，后移距离一般50 cm左右。

然后将将塔吊起吊钢丝绳挂在吊环上，之后松开底部安全销，人员离开操作平台，即可指挥塔吊将模板吊到上一层处进行安装。

第三层模板安装完之后，即可将底部吊平台安装上。

3 工字木梁悬臂模板的优势

工字木梁悬臂模板的优势主要有6 点:周转次数增加明显、不用搭设脚手架、模板安装速度加快、施工过程简单、保证混凝土浇筑质量和减少后期处理工程量。

3.1 周转次数增加明显

由于面板采用的是进口维萨板，只要按照厂家说明使用，可周转次数在40 次以上。远远大于普通钢模板及木模板。

3.2 不用搭设脚手架

闸墩使用传统的组装模板及大型钢模板施工时，需搭设双排脚手架，而使用此种悬臂模板，由于其背面设有作业平台，因此可不用搭设脚手架，比较而言，可节省大量人工及脚手架管租赁等费用。

3.3 模板安装速度加快

悬臂模板单块面积大，施工时整体吊装，挂到预埋螺栓上即可，且带有微调装置，便于模板的调整，而常规模板吊装作业时需临时加固，吊装时间相对而言长，且调整困难。

从实际使用情况来看，每个仓面至少可缩短工期2 d左右。

3.4 施工过程简单

在施工过程中，工人只用锤子、板手等简单工具就可进行作业。无需使用电焊机等类设备。模板安装后调整简单迅速。

3.5 保证混凝土浇筑质量

所使用的维萨板有足够的强度和韧度，模板表面平整光滑，接缝严密，无漏浆现象。活动支模架结构牢靠，变形小，从实际使用效果来看，所浇筑的混凝土表面平整光洁，外观质量得到监理及业主等单位的一致肯定。

3.6 减少后期处理工程量

使用常规模板，混凝土浇筑完之后的拉筋处理工程量较大，需全面进行处理一次。

而使用工字木梁悬臂模板施工，对拉螺栓孔及预埋爬锥孔可在模板底部的作业平台上进行处理，混凝土浇筑完，螺栓孔及爬锥孔也跟随处理完。减少后期一起处理作业量。

4 结 语

工字木梁悬臂模板以其方便、灵活、周转次数上的优势，正广泛地应用于核电、建筑、桥梁等领域。水利工程施工使用相对较少，除可用于本文中介绍的闸墩混凝土浇筑外，混凝土坝、堤防等结构较规则的建筑物也可采用，利用其周转次数高，施工方便、快捷，外观质量好的优点。可以展望，工字木梁悬臂模板系统必将更广泛地应用于我国的水利工程建设中。

［1］陶贤勇. 工字木梁悬臂模板系统在薄壁高墩施工中的应用［J］. 世界桥梁，2004(02):32 －34.

［2］崔伟. 工字木梁悬臂模板在桥梁高墩施工中的应用［J］.价值工程，2013(21):91 －93.

［3］唐亮. 悬臂后移模架系统在薄壁高墩施工中的应用［J］.河南建材，2011(02):18 －19.

［4］吴建. 垂直滑膜技术在水库闸墩施工中的应用［J］. 黑龙江科技信息，2013(12):172.

［5］郑崇飞. 滑膜技术在水利水电工程闸墩施工中的应用探讨［J］. 广东科技，2014(14):93 －94.

［6］黄赞皓. 大模板工艺在水津关电站闸墩施工中的应用［J］. 四川水利，2014(04):28 －30.

［7］罗继辉. 滑膜技术在闸墩施工中的应用［J］. 广东水利水电，2003(09):44 －45.

［8］邢军，罗维成，应小军，程剑兵. 水电站闸墩悬臂大钢模板的设计与应用［J］. 东北水利水电，2010(03):3 －5.