模板优化设计

王德强（中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，四川成都610000）

模板优化设计

王德强（中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，四川成都610000）

新建阳泉北至大寨铁路项目第五标段荫营河特大桥为阳大线路的节点工期控制工程，墩柱数量多、墩高分布范围宽，墩柱模板的配套成为施工成本控制的关键。通过对该桥的工期、墩柱分布及模板厂家的实际技术产能，为节约成本投入，阳大五标项目试验、实践了该优化设计，为类似工程提供了借鉴依据。

模板；成本；高墩；工期；利用率

1 工程概况

荫营河特大桥起讫里程为DK30+057.6～DK32+346.06，共2.288km。桥跨结构形式为（2-24m+58-32m）单线简支T梁、1-（40+64+40）m和1-（48+80+48）连续梁，本桥为单线桥。位于-11‰、-15‰、-5‰坡道及R=10000m曲线。桥台均采用单线T形桥台，桥墩采用单线圆端形实体墩和空心墩，共计65个墩柱。

2 墩身模板

目前铁路桥墩施工时，普遍采用整体式钢模板，主要受墩柱坡度、及墩身结构影响，钢模板在加工时，考虑其整体性，一般的只能做成一个整体的结构。使用整体钢模板结构进行墩身施工时，主要有以下优点：

（1）整体钢模板的刚度、强度和模板平整度好，施工完成的墩身混凝土结构外观平整度好、圆弧段线性流畅、墩柱错台较小。

（2）整体钢模板在安装、校核时较方便，可操作性高，节约时间。

（3）在墩高坡比一致时，可循环利用的次数多。

2.1 模板选择

阳大五标荫营河特大桥墩身施工前在模板策划时考虑采用的墩身模板即为整体式钢模板。荫营河特大桥墩身分空心墩和实心墩，实心墩分35：1、45：1、50：1三种。空心墩分35：1/ 80：1、45：1/80：1、60：1/85：1三种。计划进场的模板共计11套，计划进场时间为2016年2月20日。

（1）按照7#、39#墩身制作3整套模板，28个墩身共用，计划工期84d。

（2）按照47#墩身制作一套整模板与48#墩身共用。按照46#墩身制作一套模板，平模4节，与49#墩身共用。工期36d。

（3）按照17#墩身制作圆弧端模板（墩顶以下17.5m段），平模制作4节，与20#墩身共用，墩顶17.5m以下模板与18#墩身模板共用。按照18#墩身制作圆弧端模板（一模到顶），平模制作8节，与19#墩身共用。工期73d。

（4）按照21#墩身制作2整套模板（一模到顶），15个墩身共用，计划工期96d。

（5）按照24#、25#墩身制作2套模板，圆弧段一模到顶，平模16节，14个墩身共用。计划工期103d。

表1 墩身模板类型表

2.2 模板利用率

2.2.1 实心墩模板利用率

荫营河特大桥 35：1实心墩共计28个，平均墩高为：12.73m，为其配套的模板共3套，模板制作高度为墩柱中高度排前三位的三个墩柱。模板最大循环利用率K为：

K=墩柱数量/模板套数=28/3=9.33，模板的利用率较高，所以35：1实心墩模板的配置合理。

另外：45：1和50：1实心墩各两个墩，平均墩高为9.5m和8m，各配置1套模板，因墩柱数量限制，其利用率K值仅为2偏低。

2.2.2 空心墩模板利用率

（1）荫营河特大桥35：1/80：1的空心墩共计4个，因其位于连续梁位置，考虑工期配置2套模板。模板最大循环利用率K为：

K=墩柱数量/模板套数=4/2=2，模板的利用率底，配置不合理，需要优化。

（2）荫营河特大桥45：1/80：1的空心墩共计14个，考虑配置2套模板，模板最大循环利用率K为：

K=墩柱数量/模板套数=14/2=7，模板的利用率较高，配置较合理。

（3）荫营河特大桥60：1/80：1的空心墩共计15个，考虑配置2套模板，模板最大循环利用率K为：

K=墩柱数量/模板套数=15/2=7.5，模板的利用率较高，配置较合理。

3 墩身模板再优化

3.1 优化思路主要依据

（1）荫营河特大桥的实际施工工期。

（2）模板厂家实际设计制作水平。

3.2 优化内容介绍

在考虑荫营河特大桥35：1/80：1墩柱施工时，连续梁主墩施工周期为制约工期，但边墩施工不受工期制约，可适当的放慢速度。

通过对模板厂家的调研及对墩柱试题结构的分析，我们最后选择一种在市政建设中常见的模板，即可调半径钢模板，可调半径钢模板的工作原理是基于钢模板面板的韧性基础上，通过模板背部竖向肋杆上设置的调节螺栓及对应的调节块来实现模板的可调节性能。之所有可以用在墩柱上，主要是由墩身坡比的统一性，通过不断调整调节螺栓及增减调节块将模板的半径调节为墩身施工时所需的坡比。

3.3 平模优化

平模在实际施工中，利用率普遍比圆模利用率高，在承台、桥台、墩身、连续梁、现浇梁的平面位置均有使用实例。

因此平模尺寸选择时，我们制定了统一的平模制作标准：

（1）适当的增加平模刚度、强度，以提高平模循环利用次数。使平模在多次使用后，平模的变形情况仍在误差要求范围内。

（2）平模尺寸控制：平模加工成固定的单元板（高度×宽度：2×1及其他小型号配板）。平模出厂时根据墩型，由厂家将平模组装成型，并运至施工现场。

3.4 圆端模板优化

坡比35：1/80：1空心墩模板由原先的一模到顶 （整体钢模板）方案，修改为可调节模板。墩柱施工速度为1m/d，详见图1～2。其中：

外模：单节高度2m，每套3节，共制作2套；

内模：单节高度2m，每套3节，共制作2套。

图1 可调半径圆端模板原理图

图2 可调半径圆端模板实体图

4 优化成果

4.1 模板重量对比

模板优化设计主要针对35：1墩身模板进行优化，优化后墩身模板重量对比情况如表2。

表2 墩身模板类型表

4.2 施工效果对比

4.2.1 施工速度对比可调半径模板施工周期在队伍施工水平保证的前提下：

速度为0.8m/d，熟练程度提高后可达到：1.0～1.5m/d。相对整体

钢模板速度较慢，且对队伍施工熟练度有较高要求。

4.2.2 墩身效果对比

可调半径模板在混凝土施工完成后相对整体钢模存在如下缺点：

（1）墩身外观质量存在接缝多；

（2）错台位置较多（该项可加强施工队伍施工水平来控制）；

（3）局部外观线性较差（该项可由测量精度水平来控制）。

图3 可调半径模板混凝土外观施工效果

图4 整体钢模板混凝土外观施工效果

图5 可调半径模板与整体钢模板混凝土外观施工效果对比

4.3 相关指标、要求

阳大五标模板优化主要就墩身模板进行了优化，此次优化提高了模板重复利用率。

4.3.1 使用变径模板的主要优点

（1）在墩身施工时，提高了模板的机动性，不必考虑因流水施工冲突而引起模板短缺，从而使墩身施工工期得到了充分保证。

（2）此模板可利用率相对较高，能在不同坡比、不同截面圆弧半径的墩柱上使用。因此在维护保养措施到位的情况下，循环利用率将会更高。

（3）对施工场地空间要求底，因可调半径模板数量相对整体钢模板的数量少很多，因此对现场的空间要求低，对现场文明施工干扰很少，且模板倒运成本降低。

（4）墩身平模方面，不论空心墩或者实心墩，均采用标准单元板，为平模的二次使用做了准备，为类似的工程间使用提供了极大便利。

4.3.2 施工管理和架子队施工水平要求

（1）模板采用变径圆模，在每一循环的墩身翻模施工中，必须对模板半径进行调整。在每一次半径调整中都必须要求项目技术员、测量班亲自监督、检查、复核。

（2）变径模板相对整体钢模，在混凝土外观上较差。因此在翻模施工前必须保证模板的平整度、清洁度满足相关要求。

（3）施工队伍方面，要选用责任心强、经验丰富、技术娴熟的工人进行操作，以避免操作不当引起的不可预见后果。

（4）在模板进场后，必须要求厂家安排专业的技术人员对模板的使用、维护、保养等进行交底。另外：模板的易损配件要求厂家在模板进场时必须按量足额提供，以资备用。

（5）模板单重指标

平模单重：130～140kg

圆模单重：110～125kg

目前，荫营河特大桥变径模板施工的墩柱已经完成，施工过程中监测混凝土外观、墩身坡比均未发现任何问题。

[1]实用五金手册（第八版）.上海科学技术出版社.

[2]可调圆弧钢模板在浅埋暗挖地铁施工中的应用.西部探矿工程，2007（3）.

[3]中华人民共和国铁道部.《铁路桥涵工程施工质量验收标准》.北京：中国铁道出版社，2014.

U415

A

2095-2066（2016）32-0183-02

2016-11-3

王德强（1979-），男，工程师，大学本科，主要从事施工技术及管理工作。