模板在水下混凝土浇筑施工中的应用

蔡光哲,刘占军,刘海付,韩闯

（中水东北勘测设计研究有限责任公司,吉林长春130021）

模板在水下混凝土浇筑施工中的应用

蔡光哲,刘占军,刘海付,韩闯

（中水东北勘测设计研究有限责任公司,吉林长春130021）

整体式不拆除模板，解决了水下混凝土浇筑施工中普遍存在的模板支立稳定性差、封闭不严密、整体性差、水下作业工作量大、混凝土浇筑外观质量差等诸多难题。整体式不拆除模板在水下混凝土浇筑施工中的应用提高了工程安全性，节省了工程投资，对于外形尺寸复杂、尺寸精度要求高、施工工期要求紧的水下混凝土浇筑领域具有很好的应用前景。

模板；水下混凝土浇筑；应用

1 概述

随着我国对江河海洋的进一步开发，各行各业对水下混凝土施工需求日益迫切，尤其在河道、已建水库、海洋等深水区域的建设更离不开水下混凝土施工。水下潜水设备的日趋完善和水下不离析混凝土等新技术、新材料的出现，无疑使水下混凝土施工省时、省力、省费用，大幅提高了水下混凝土的浇筑质量。但在某些行业，由于对混凝土结构建筑物的外形轮廓尺寸要求相对较高，在施工过程中如何制作和架立水下模板，成为水下混凝土技术实施的要点和难点，同时，也逐渐成为制约水下混凝土施工技术广泛应用的瓶颈。

2 水下混凝土浇筑对模板的一般要求

1）水下混凝土模板必须要满足水下建筑物轮廓尺寸的要求。

2）水下混凝土模板内侧需承受未凝固混凝土的侧压力，外侧还要承受一定的波浪压力和动水压力，模板设计应满足双向受力条件要求。

3）水下混凝土的拌合物普遍比常规混凝土的拌合物流动性大，水下模板的密封性要求相对比较严格。

4）水下混凝土模板的安装和沉放应尽可能减小水下作业工作量，缩短水下作业时间，以达到提高工程安全性，节省工程投资的目的。

5）模板结构应尽量简单，便于水下拼装和拆卸。

3 拼装式模板在水下混凝土浇筑中存在的缺陷

目前，水下混凝土施工中传统的模板多采用水下拼装式模板，主要有拼装式木模板、拼装式钢结构模板和拼装式钢木混合模板等。拼装式传统模板虽然具有轻便灵活，制作、沉放方便等优点，但在水下混凝土浇筑施工中普遍存在共同缺陷，即：①模板支立稳定性差，混凝土外形尺寸难以保证；②模板拼装质量难以控制，封闭不严密，整体性差，出现拼接缝漏浆、混凝土表面极易发生局部倾斜、变形等现象；③水下作业工作量大，工程造价高；④水下作业周期长，难度大，安全隐患大；⑤混凝土面层极易受外界水流扰动，导致拆模后出现蜂窝麻面现象，混凝土浇筑外观质量差等诸多问题。

因此，如何能更好满足对水下混凝土外形轮廓尺寸、混凝土浇筑外观质量及工程造价等方面的高标准要求，研究探讨更有利于水下混凝土浇筑质量的整体性、稳定性、密封性更好的混凝土水下模板技术已成为水下混凝土施工领域日益关注的问题。

4 整体式不拆除模板的优势

整体式不拆除模板主要特征在于：①模板在陆地根据结构物的外形轮廓尺寸要求精确制作并拼装；②模板拼装光面朝外；③埋件事先精确固定在模板上；④模板整体吊放入水，调整、定位、固定；⑤混凝土浇筑完成后无需进行模板拆除。整体式不拆除模板在水下混凝土浇筑施工中应用主要优势如下：

1）模板制作方便快捷，省时、省力、省投资。整体式模板是在陆地制作和拼装，相对传统的拼装式模板，一次成型率高，返工率低，提高施工效率，缩短施工工期，降低模板拼装施工难度，减少模板水下拼装作业量，可大幅节省工程造价。

2）模板整体稳定性强，不易变形，对混凝土外观尺寸的控制灵活方便。整体式模板是在陆地制作和拼装，模板的整体刚度和稳定性均优于传统的拼装式模板，模板可按照建筑物各部位的外形尺寸精确制造和拼装完成，尺寸控制精度高。此外，由于尺寸控制可灵活掌握，还可以广泛应用于外形轮廓尺寸复杂的水下混凝土建筑物的浇筑施工，应用前景非常广阔。

3）模板整体密封性强，大幅减少水下堵漏处理工作量。传统的拼装式模板由于水下拼装难以控制，拼接缝封闭不严密，漏浆现象普遍存在，严重影响混凝土浇筑质量。因此，混凝土浇筑之前的模板拼接缝水下堵漏工作量和浇筑过程中的漏浆处理工作量相对较大。而整体式模板密封性强，拼接缝处理基本可以做到天衣无缝，可以大幅节省水下堵漏及漏浆处理工作量。

4）大幅缩短水下作业周期，降低施工安全风险。传统的拼装式模板施工从模板的吊装入水开始，模板的就位、拼装、固定和堵漏、拆除均需要潜水员在水下进行。其中，模板的拼装、拆除工序作业量大、耗时长，往往占整个水下作业量的大半部分。而整体式不拆除模板的应用是通过陆地拼装整体模板和不拆除模板技术，既优化了模板水下拼装、拆除等大部分水下作业工序，还优化了部分水下堵漏作业量，大幅节省了潜水员水下作业工作量，节省了工程造价，同时也最大限度地规避了潜水员水下施工安全风险。

5）整体式模板制作时光面朝外，且混凝土浇筑完成后不拆除模板，用光滑的钢板代替了混凝土浇筑面层的蜂窝麻面和拼接缝处的漏浆变形缺陷，大幅提高了水下混凝土结构的外观质量。

6）整体式不拆除摸板，将模板直接作为水下混凝土结构建筑物的一部分，不仅能够提高水下混凝土结构的强度，而且能够大大提高水下混凝土结构的抗渗、抗冻融性能。

5 整体式不拆除模板的制作安装和水下沉放

与普通拼装式水下模板不同，整体式不拆除模板制作和拼装工序，大部分是在陆地完成的，除此之外，混凝土内的埋件也可以精确固定在整体模板上，整体吊装入水，具体实施步骤如下：

5.1 模板制作

整体式模板在设计和制作过程中，应考虑可能遇到的各种荷载工况，应保证整体大模板在混凝土浇筑过程中始终保持其刚度及稳定性。模板采用钢板和角钢制作。模板光面面向迎水侧，混凝土浇筑完毕后钢板露在最外面，为使模板具有足够的强度和刚度，模板背水面采用横向和纵向加劲肋形成梁格；为提高模板的整体刚度，采用角钢等材料按一定间距设置横向连系梁。例如，荒沟抽水蓄能电站下水库进出水口，水下混凝土施工方案设计中模板采用8 mm厚的钢板制作。为使模板坚固，模板背水面采用横向和纵向加劲肋形成梁格（使用∠100×6的角钢），间距分别取1 m和0.4 m，并用角钢按2 m间距设置横向连系梁，提高模板的整体刚度。标准模板高2 m（一个浇筑段高度），整体模板之间的连接采用螺栓连结。

5.2 埋件安装

荒沟抽水蓄能电站下水库进出水口埋件主要为门槽及导轨，对安装的精度要求较高，作业时各埋件按设计图纸中指定位置，精确焊接固定在整体模板上，与整体模板一同吊放入水。

5.3 模板吊装

整体式模板利用平板驳或水上作业平台（浮箱拼装）运至浇筑面水域，采用水上起重设备整体吊装入水，模板还需满足吊装要求。荒沟抽水蓄能电站下水库进出水口水下整体式模板吊装之前，在模板的上口增加限位防变形用的模板卡具（槽钢或工字钢采用螺栓对拉支撑连接），以增强整体式模板吊装过程中的抗变形能力。并在模板进行水下吊装前，在水面上进行试吊装，以验证模板的强度及精度。限位构件在模板吊装及安放完成，结构稳定后进行拆除。

5.4 模板定位

荒沟抽水蓄能电站下水库进出水口混凝土结构对门槽及导轨安装的精度要求非常高，因此，模板定位以门槽位置为基准进行定位。定位通过每层模板底部悬挂的重锤测线控制，模板就位始终以结构物最底层埋设的膨胀螺栓作为基准控制点。当施工层模板底部悬挂的重锤都同时正指其下方的基准控制点，则可认为模板已经准确就位。

5.5 模板密封、堵漏及检测

模板的闭气、密闭效果在模板组装完成后在陆地进行，如在浇筑过程中局部出现少量的漏浆现象，潜水员采用适当材料临时封堵即可。

5.6 钢筋制安

在模板水下作业完成后，吊装钢筋入仓，由潜水员水下焊接或扎丝绑扎，连接成网片，固定在整体模板内支撑上进行精确就位。

5.7 水下混凝土浇筑

在附近陆地建立搅拌站，混凝土熟料由地泵管送至浇筑面料斗，泵管可布置在浮动栈桥上。混凝土材料采用水下不分散混凝土，浇筑采用直升导管法。

6 结语

整体式不拆除模板在水下混凝土浇筑施工领域中的应用注重混凝土浇筑质量，具有提高施工效率、缩短施工工期、降低施工难度、减少水下作业工作量，节省工程造价等优点。同时，很好地满足了目前各行业对水下混凝土结构建筑物的外形轮廓尺寸、混凝土浇筑外观质量及工程造价等方面的高标准要求，能广泛应用于各类外形轮廓尺寸复杂的水下混凝土浇筑领域，值得广泛推广与应用。

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2017-02-22