无托架无拉杆防撞墙模板体系在城市高架工程中的应用

上海建工二建集团有限公司 上海 200080

1 工程概况

1.1 研究背景

随着城市市政公路的飞速发展，特别是近几年来，引进了定型化、模具化的施工技术，成熟模板体系在大型公路市政项目中越来越广泛的使用，在大量钢模板体系形成使用的同时，对于防撞墙这一类实用构造物的美观程度控制的更加严格，随着各类模板体系的形成与发展，防撞墙钢模板体系需兼顾考虑安全及简便实用，于是对钢模板的要求提出了新的理念。

比如在昆山市中环快速化改造工程中，全线的边置防撞墙长度接近120 km，并且防撞墙模板需无拉杆（图1），于是怎样做出一套效率高、安全性好、刚度符合要求的模板成为了本次防撞墙施工的一个难题。

图1 高架防撞墙成品效果图

1.2 防撞墙施工技术现状

目前，对于类似无拉杆的模板体系一般有2 种方法：一是在箱梁施工完成落架时，保留防撞墙部位的支架暂不拆除，开始进行防撞墙的施工、防撞墙模板利用支架作为支撑；二是采用“一字架”的托架形式，在托架上进行钢模板的安装。以上2 种处理方法有以下缺点：

（a）利用支架进行防撞墙模板安装，易造成支架拆除时间滞后，成本高，而对于互通立交等箱梁较高且层次多的系统，存在支架高宽比过大的安全隐患，或者存在需要2 次支架搭设的措施要求；

（b）采用“一字架”作为托架再支设模板的方法，对于配套的用钢量会增大，并且“一字架”在安装过程中及完成后会出现螺丝脱落、托架上材料堆放多易造成高出物体坠落打击的安全隐患，且该工艺需在箱梁上设置2 道对穿螺丝孔，容易造成渗水等质量问题。

1.3 无托架无拉杆防撞墙钢模板体系

为解决上述问题，我们自主研制出一种外包F架形式的无托架、无支架的模板系统，主要工作内容包括：根据设计混凝土的重力及侧向压力计算出钢模板的标准侧模体系；根据外模重力、混凝土重力及侧向力计算外侧F架的材料形式及焊接要求；根据底面侧向力计算膨胀螺丝的间距及滴水线封头钢板厚度；内侧采用槽钢支架上焊接连接板，连接板上设置4 个螺栓孔作为与外包F架的链接，固定牢固后，最后浇捣结构混凝土（图2）。

2 主要施工技术难点[1,2]

2.1 防撞墙混凝土侧向压力大，对模板体系受力要求高

图2 无托架无拉杆钢模板剖面

高架防撞墙的设计位置是悬挑在箱梁翼缘板上的，同时防撞墙外侧的设计形状为往外突出的圆弧形，底部较宽，这样就导致防撞墙混凝土往外的侧向压力较大，容易产生模板的侧翻；与此同时，防撞墙外侧没有任何有效的力的支撑，这样就对钢模板本身的整体性要求较高。

2.2 现场圆弧箱梁较多，模板拼接难度大

由于我公司在昆山市中环快速化改造工程中承建的高架部分包括一座互通立交，该互通立交包括8 条转弯匝道，现场上圆弧箱梁较多，由于防撞墙的弧度变化较大，防撞墙的内外模板无法拼接到位，易造成漏浆，影响防撞墙的外观质量。

2.3 防撞墙外观质量要求高

防撞墙作为高架桥面系的最后一道混凝土构造物，其外观没有任何装饰，防撞墙的外观质量将直接影响箱梁的质量。因此，对防撞墙外观质量要求较高。

2.4 防撞墙属于高空作业，施工期间安全风险大

高架防撞墙是在箱梁外侧进行悬挑施工，属于高空作业，本工程的互通立交区域箱梁普遍较高，防撞墙施工最高处达到了24 m；同时陆地上亦有其他的施工作业人员或者通行的社会车辆，存在很大的高空坠物的风险，因此施工期间的安全风险非常大。

3 主要施工技术措施[3,4]

3.1 进行受力计算，加固钢模板体系

在钢模板体系设计的时候，对钢模板体系进行详细准确的受力计算分析，同时结合现场的施工因素考虑一定安全系数，从而有效地确保钢模板体系受力达到要求。

经过计算分析，在防撞墙钢模板外侧采用外包F架的形式对钢模板进行加固，内外侧F架通过连接板上的 4 个螺栓进行连接固定，其中F架的材质为12#槽钢。

3.2 缩小钢模板标准节的长度

根据防撞墙的自身特点以及施工的操作简便性，防撞墙钢模板标准节的长度设置为2 m，每节钢模板之间通过定位销进行连接，但是由于圆弧箱梁上的防撞墙弧度变化较大，防撞墙内外侧的半径大小不一样。这样一来，2 m的标准节不能满足圆弧箱梁防撞墙的施工要求，施工时常常会发生外模板无法拼接严密的情况。

为了确保圆弧箱梁上防撞墙钢模板拼缝的严密性，根据圆弧箱梁的弧度大小，对该段的钢模板标准节的长度进行重新调整，调整后的长度为1 m。这样就有效解决了因为钢模板长度偏大导致的外模拼缝不严密的情况，减少了混凝土的漏浆现象，提高了防撞墙的外观质量。

3.3 钢模板日常维护措施

钢模板作为目前建筑施工中定形化程度比较高的模板材质，然而要用该定形钢模浇筑出外观质量较高的混凝土表面也并不是一件容易的事，防撞墙钢模板通常存在以下2 个问题影响混凝土的表观质量：钢模板本身的变形影响防撞墙的线型，特别是上口收头的部位以及沉降缝的封头钢板的变形；钢模板的锈蚀影响混凝土的外观。

针对以上防撞墙钢模板存在的问题，我们加强了对钢模板的日常维护保养，并安排专人对封模前的钢模板质量进行验收。

主要做好以下2 个方面：现场上采用叉车对钢模板进行吊装和拆除的过程中做到轻拿轻放，现场上钢模板一旦发生变形及时进行更换或者安排钢模板加工厂家进行维修；加强对钢模板的打磨、除锈、清洗及涂油工作，钢模板在封模前必须采用磨光机进行打磨和除锈，打磨完成后采用洗涤精对钢模板进行拖洗，然后再用清水对钢模板进行冲洗，最后涂刷精制油，确保混凝土的表观质量。

3.4 高空作业，安全防护措施

作为在箱梁外侧进行悬挑施工的防撞墙，施工高度较高（最高为24 m），同时用于配合钢模板安装的挂篮小车也是悬挑作业，以上充分说明防撞墙施工期间的风险较大。

针对防撞墙的施工特点，我们从以下几个方面加强安全防护的措施，具体为：挂篮小车体系在设计的时候，对挂篮小车体系进行受力分析计算，根据计算结果选择材料；挂篮小车用于人工操作的吊篮四周采用密目绿网封闭，底部采用木模板封闭，保证工人操作安全的同时也避免了高空坠物；钢模板在浇筑混凝土时，上口的外侧每隔1 m设置一道高90 cm的钢管，钢管纵向通过绳索连接，从而确保混凝土振捣施工人员的安全。

4 实施过程[5,6]

4.1 防撞墙施工流程

桥面钢筋混凝土桥面铺装层浇筑→放置控制线→钢筋绑扎、电焊→预埋件安装→内模安装矫正→外模安装→混凝土浇筑→混凝土养护

4.2 辅助设备

4.2.1 工作挂篮

工作挂篮以16a#槽钢为主，工作挂篮底部铺设多层胶合板，工作挂篮外侧面包阻燃密目网。工作挂篮配重用预制混凝土块，每只工作挂篮配重为300 kg，工作挂篮结构断面如图3所示。

图3 挂篮剖面示意

工作挂篮使用至少配备3 名施工人员，1 名施工人员在工作挂篮内进行弧形装饰的钢结构内支撑架的安装。施工操作人员的保险带挂钩扣在桥面预埋钢筋上，不得将保险带挂扣在工作挂篮。桥上2 名施工人员帮助移动工作挂篮、传递工具及施工材料等，移动工作挂篮由2名施工人员撬动。

4.2.2 安装机械

防撞墙施工采用小型叉车在桥面上直接起吊安装。

4.3 钢模板安装

安装模板前，对衔接部分进行凿毛并清理杂物；内埋管线（具体包括照明管线、声屏障基础、网精科技的管线以及标示标牌等）、接线箱、出水口等预埋件到位。

（a）测量定位，根据防撞墙顶面标高，定位内模于桥面，预留2 cm的调节高度，然后分别用可调节钢管斜撑和花篮螺杆与内模上口固结，同时校正内模的垂直度。直线段每次安装内模以一个内模2 m（1 块）计一单元，即每次安装2 m长的内模。圆弧段每次安装内模以一个内模1 m（1 块）计一单元，即每次安装长1 m的内模。

（b）内模根部亦采取可调节的钢管支撑顶紧内模根部。

（c）用吊车就位外模，操作人员在外侧吊篮内进行安装拼接外模。直线段每次安装外模以2 m（1 块）计一单元，即每次安装长2 m的外模。圆弧段每次安装外模以1 m（1 块）计一单元，即每次安装长1 m的外模（图4）。

图4 外模板的安装（利用叉车和自制吊篮）

（d）外模上口标高同内模，用对拉螺栓对内外模上口的定位槽钢紧固，此时必须校正外模垂直度（图5、图6）。

图5 外模上口标高同内模

图6 对拉螺栓紧固

（e）最后再次核对防撞墙模板标高，校正内外模垂直度，调顺滴水线形（图7）。

（f）沉降缝采用2 块5 mm的钢板中间夹1 块挤塑板分隔（拆除时先拆挤塑板，然后将2 块5 mm的钢板合拢后抽出，这样可以确保不破坏防撞墙的棱角），封头板采用10 mm的钢板进行封闭（图8）。

图7 安装后钢板模板线形

图8 防撞墙伸缩缝

5 结语

该无拉杆无托架防撞墙钢模板模板体系具有高效、安全性能高、刚度好及成品质量高的特点，对高架现浇防撞墙的施工具有一定的推广价值。防撞墙钢模板的自身材质和质量是影响防撞墙外观质量的关键因素，对进场的钢模板必须要事先进行预拼装，在大规模施工时需要进行首件制的试验与总结。