动态调整立模法在用小钢模进行混凝土挡墙施工中的应用

杨富祥,何云奎,许雷阳

(浙江广川建设有限公司,浙江 诸暨 311800)

1 问题的提出

组合小钢模具有单体重量轻、能组合成不同尺寸、受力杆钢管取材容易、施工方便、浇筑后外观线条顺畅等特点,特别适合中小型水利工程中结构尺寸变化大、外观为清水混凝土、大型吊装机械不便进入的工程施工。但是组合小钢模由于单块面积小、拼缝多,拉接螺杆受混凝土入仓影响而变形等原因,容易出现混凝土表面垂直度、平整度的偏差,特别是采用模板一次性固定的方法施工时,模板固定后,浇筑混凝土时很容易出现变形,由于模板体系已经固定,因此即使发现模板出现涨模、扭曲等问题也很难加以纠正,至使许多工程改用大钢模或木模施工,增加了设备和成本。浙江广川建设有限公司从20世纪90年代起就探索应用小钢模动态调整立模法对混凝土闸墩、挡墙等的立模,通过不断总结提高,在完建工程中已达到16.5 m高的垂直挡墙、几百米的水平长度没有出现混凝土垂直度、平整度超出评定标准的误差,混凝土分段和分层间的接缝平整、通顺。用该方法施工的诸暨市石壁水库除险加固工程溢洪道改造工程被评为 “钱江杯”优质工程,已接近完工的诸暨市青山水库除险加固工程混凝土工程质量也得到上级部门的一致好评。

2 动态调整法立模的基本思路

小钢模动态调整立模法的基本思路是“静态架立,动态调整”:即模板工序作业时以没有混凝土侧压力时为静态,模板架立后只对底线和顶线进行固定;模内开始入仓混凝土时为动态,边浇筑边对受力的模板进行调整;将原来的模板工序一次检查调整改变为随混凝土浇筑进度进行校正调整;由于模板是随浇筑进度而固定,混凝土浇筑面以上的模板尚处在自由状态,能适应下部浇筑部位模板调整带来的变形,从而有效地解决了小钢模板一次性固定后由于拉结螺杆弯曲、混凝土侧压力变化等所引起的模板面变形的缺陷,保证模板面随混凝土浇筑侧压力的增大而保持轴线、垂直度不变。

3 施工方法

3.1 动态调整立模法的施工顺序

模板受力设计—放样弹线—设基准点—搭设立模脚手架 (工作平台)—拼接小钢模—架纵横钢管、穿螺栓—拉基准线—调整底部和顶部螺栓到设计轴线位置—验模后入仓混凝土—随混凝土上升调整拉结螺栓。

3.2 模板受力设计

模板受力设计主要要解决的是浇筑时的混凝土最大侧压力、支撑方法、纵横受力钢管的间距等。

3.2.1 混凝土浇筑时的最大侧压力

可根据DL/T 5110—2000《水利水电工程模板施工规范》,模板最大侧压力计算为:

二者取小值。

式中:F为混凝土浇筑时模板的最大侧向压力;rc为混凝土的重力密度,kN/m3;t0为混凝土初凝时间,按 t0=200/t+15或实际水泥情况取值,t0为混凝土浇筑时温度;β1为外加剂掺加系数,无外加剂为1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;β2为混凝土坍落度系数,坍落度小于30 mm时取0.85,30～90 mm时取1.0,坍落度大于90 mm时取1.15;u-为混凝土浇筑速度(m/h);H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m)。

根据计算侧压力决定拉结螺栓直径、间距。

3.2.2 模板支撑方法

对于动态调整立模法,模板支撑以预埋螺栓或对穿螺栓为主,以便于模板的调整。但必须注意根据计算所需直径的螺栓,必须是自行加工或到工厂定制,一般市场上现购的螺栓与螺帽配合后间隙过大,未达到计算的应力螺帽就有可能弹出导致“炸模”。动态调整立模见图1。

图1 动态调整立模平面示意图

3.2.3 纵横受力钢管间距

宜以竖向钢管作小肋,以保证模板上下一体,根据一次浇筑的高度,间距可在50～75 cm。横向钢管作为水平向受力钢管,间距根据计算确定,为便于与小钢模匹配,一般取60 cm(30 cm高小钢模2块),用两根脚手架钢管。

3.3 放样弹线、设基准点

根据设计轴线坐标,在现场用墨线在混凝土底板上弹出构筑物模板位置线,没有混凝土底板的,在征得现场监理同意后,可先用同标号混凝土在模板位置找平,以方便小钢模的架立。构筑物模板线弹出后在立模段两端边线以外15 cm左右各设1个基准点,并使2点距放样线距离相等。

3.4 搭设立模脚手架

立模脚手架是立模和浇筑混凝土时的工作平台,必须按相关规范搭设,一般用双排或多排脚手架,内立杆距构筑物模板线30 cm左右。如闸墩等高度较高时,要采用满堂脚手架,以保证脚手架的稳定。

3.5 拼接小钢模

根据设计断面选择合适的模板组合模数,开始拼接小钢模,底排小钢模在基础上用膨胀螺栓焊钢筋限位。混凝土挡墙的正面模板与侧面模板可采用阴阳角模连接,为防止小钢模板缝漏浆,拼接时在每块模板的上沿及1个侧面用胶带粘接,2块模板连接的U形卡必须选用与孔洞直径相匹配的,以避免因插销孔洞的模板位移而引起表面的不平整。当模板拼接高度到1.0 m以上时,要边拼高,边将模板与脚手架或其他措施临时联接,以防模板倾倒。动态调整立模剖面图详见图2。

图2 动态调整立模剖面示意图

3.6 架纵横钢管、穿螺栓、拉基准线、调整顶排螺栓

模板架立后,先按设计间距用14#铅丝在模板外侧绑扎竖向钢管,竖向钢管需接长时要错开接头,并有50 cm以上搭接长度。然后将拉结螺栓穿入相应的模板孔中,套上3型扣件后旋上螺帽,再自下而上架立水平向受力钢管,在每排螺栓位置分别在3型扣件上、下各安放1根水平向钢管,为考虑混凝土浇筑时模内拉结钢筋的弯曲,拉结螺栓长度要放长3～5 cm;对每模的顶排水平钢管,要用斜钢管直接从地面支撑,当顶排水平钢管支撑在脚手架上时,要考虑脚手架的稳定。全模钢管架立好后即开始第一步调整,先在立模段两端从上排水平钢管以上放垂线到基准点,并通过两垂线拉水平横线作基准线,以基准点与放样边线的长度作为校正控制值,用钢卷尺量取基准线与最上块模板的距离,调整支撑及底排和顶排螺栓到控制值并固定。

3.7 浇筑混凝土和动态调整

模板架立完成后,清理模内杂物、垃圾,请监理验模后开始混凝土浇筑。混凝土浇筑时的上升速度不得大于计算模板侧压力时的上升速度,当混凝土浇筑到第2排螺栓高度时(一般在75 cm高度左右),就由施工员与立模工一起以基准线为依据,调整第1排拉结螺栓的螺帽,以使模板面与设计轴线相符,以后每浇筑一排螺栓高度调整一排螺帽,并对该排以下已浇筑的模板进行检查,发现与设计轴线不符时通过放松或拧紧螺帽调整模板到设计轴线上。模板动态调整示意图详见图3。

图3 模板动态调整示意图

4 质量控制

小钢模动态调整立模主要是对模板的尺寸、垂直度、平整度实施动态控制,而稳定性、刚度和强度是根据模板设计来控制的,因此质量控制主要要抓好:

(1)模板设计的控制。拉结 (对穿)螺栓的规格、纵横钢管的间距、用锚杆固定拉结螺栓时每根锚杆能承受的螺栓根数等都必须有专门的模板设计,并按手续审批。

(2)立模材料的控制。螺栓、螺帽的质量、3型扣件的刚度、小钢模本身的平整度、钢模插销孔与U形卡的匹配,都是关系立模质量的关健材料,一定要严格控制,对重要部位可采用双螺帽、2个3型扣件,以保证拉结螺杆发挥作用。

(3)施工准备的控制。基准点的位置一定要选好,要离开模板,标识清楚,确保稳定不变形;竖向钢管排列均匀;对有内倾的墙、用对穿螺栓固定的墙,要设置好支撑或限位木,以控制坡度或宽度,并随混凝土浇筑进度而拆除。一边靠岩基的混凝土挡墙,由于拉结螺栓不可能水平布置,一般不会出现内倾,而对独立的混凝土墙、墩,采用对穿螺栓固定时,要在两面设临时斜撑,以保证模板的总体稳定。对有坡度的模板还要考虑从基础向上的锚杆,以防止模板上浮。

(4)动态调整的控制。挑选1～2名有经验的立模工,在施工员带领下进行动态调整,施工员负责基准线的检查,立模工负责螺栓的检查及调整,调整时间以与混凝土浇筑面相差1排螺栓高度为宜。

5 特殊情况的处置

(1)单个螺栓位置偏差过大,用螺帽无法调整到位。单个螺栓偏差过大,由于螺帽所能调整的力偏小,无法调整到位时,应暂停混凝土入仓,并在模内用手拉葫芦拉紧,木楔塞实进行调整,但都要注意调整时的速度要慢,以防止此起彼伏。

(2)当同一高程的螺栓均出现较大的偏差时。一个水平段均出现偏差无法调整到位时,应先停止混凝土入仓,然后检查模板起始端(终端)的轴线位置,当出现偏差时,应先校正侧模,并固定好一端,然后以此为起点,顺序用螺帽校正或手拉葫芦校正。

(3)坡面模板上浮。出现模板向上浮升时,应暂停混凝土入仓,再在模外加设竖向拉结筋或在模板上压重,重新开始浇筑时宜放慢混凝土入仓速度。

6 小钢模动态调整立模的优势

(1)一模多用,降低施工成本。组合小钢模能适应不同断面、体型(包括园弧挡墙)的立模,可节省模板的投入,做到一模多用。小钢模重量轻,立模拆模可人工搬运,减少起重机械。

(2)改流水作业为平行作业,缩短混凝土工程施工占用的工期。立模时间在混凝土工程中一般是耗工最多的,采用动态调整法将原本在立模后期的校正调整时间与混凝土浇筑时间合并到一起,也就是将本来的立模、混凝土浇筑的流水作业转化为部分的平行作业,缩短了实际占用的时间。

(3)动态调整解决了小钢模立模后难调整的问题,保证了混凝土结构的断面尺寸和轴线位置,提高了混凝土外观质量。

7 结 语

小钢模动态调整立模是一种事前控制与事中控制相结合的施工方法,在中小型水利工程中对节约投资、加快进度、提高混凝土外观质量有很好的效果。