定型大钢模板在渡槽施工中的应用

袁 刚

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 工程概况

桂中治旱乐滩水库引水灌区工程设计灌溉面积8.6万hm2，灌区渠首取水口设计引水流量为70 m3/s，属大（2）型灌区，为Ⅱ等工程，其中迁江分干渠I标段输水线路总长16.35 km。包含以下主要建筑物：输水明渠、输水隧洞、输水渡槽、暗涵、倒虹吸、水闸、分水闸、排洪涵洞、排水沟、泄水侧堰、洪水入渠、交通桥12座、明渠下渠阶梯以及路网迁改等。本项目为线性工程，路线较长。其中主要工作量为输水渡槽，总长10.669 km，渡槽主要断面尺寸：内径2.1 m、外形尺寸5.42 m×4.19 mm。渡槽及模板断面见图1。

图1 渡槽及模板断面

2 适用范围及工艺原理

定型大钢模板适用于线路长、规格统一的渡槽槽身施工，其技术经济效果明显。

定型大钢模板由钢模板、连接件和支撑件三部分组成。钢模板由连接件连接后通过支撑件将荷载下传到持力层。

本工程定型大钢模板根据渡槽槽身结构尺寸及施工特点，对模板设计、制作和组装，模板尺寸按照满足结构施工和操作便捷的要求进行制作；根据模板结构尺寸将支撑件、模板骨架、内外模等制作成标准件，所有成品标准件的强度刚度均验算确定。

3 主要施工方法和技术要点

3.1 施工前准备工作

认真熟悉设计图纸，确定合理的大模板布置方案。选择合格模板制作厂家按设计图纸加工模板及配件。选择便于吊运或堆放的堆场，并做好防护。

对渡槽槽身下部土方进行整平碾压，使该部位0～80 cm范围内土方压实度达到90%，浇筑15 cm厚C15混凝土垫层，严格控制并及时养护，确保满足支架整体稳定及基础强度的要求。

3.2 定型大钢模板的施工要求

3.2.1 模板安装

满堂架支撑体系搭设完毕后,按照先横后竖原则进行吊装，用支撑架调节模板的垂直度、平整度，安装好牵拉、支撑件。交接处利用法兰连接，安装时应先临时固定，再加固校正。

定型大钢模板外模安装完成后，进行渡槽槽身钢筋的绑扎安装，经由监理、业主及质监部门验收合格后，再进行外模的安装及加固校正。

为了防止渡槽槽身底部的空气无法排出，在内钢模，预留排气孔，间距2 m左右,砼振捣完成以后,使用钢模盖板封闭。定型大钢模板内外模与混凝土接触面应清理干净并满涂脱模剂，模板内杂物清理干净、接触缝采用玻璃胶条填塞密实并用腻子刮平。

3.2.2 混凝土浇筑

钢筋隐蔽验收后、进行内模封闭和模板验收，然后进行混凝土浇筑施工。

渡槽混凝土采用一级配C30混凝土，抗渗等级W6，经实验室试配后交由商品混凝土搅拌站拌制。由于砼需求量大且较分散，施工强度大，因此，混凝土由混凝土拌和站集中用运输车运至浇筑现场边，利用砼泵车HP30泵直接输送入仓。并且人工进行平仓，振捣器快插慢拔振捣密实。

止水和预埋件周围用人工送料填满，严禁直接下料，以免止水片侧压卷曲，预埋件位移或损坏，并造成其底部混凝土架空。

混凝土浇筑完毕后，一般在混凝土浇筑完成12 h～18 h后开始养护，混凝土养护时间按规范规定时间，一般应达21 d。

3.2.3 定型大钢模板拆卸

当槽身砼强度达到设计及规范要求时，方可拆除大模板。模板拆除顺序与混凝土浇筑顺序一致，即先浇筑先拆除、后浇筑后拆除。单片大模板先拆平模，后拆角模。不得在槽身上晃动或用大铁锤进行敲砸。

3.3 模板的保养与维修

组装大钢模板的标准件进场后，应将螺栓涂刷防锈剂，模板的混凝土接触面涂刷脱模剂。拆模后将表层灰渣清理干净，并再次对接触面涂刷脱模剂待用。模板重复使用后应检查有无过大变形及损坏，并及时维修。

4 定型大钢模板选材、验算与设备

4.1 主要材料

定型大钢模板选用6 mm厚热轧Q235钢板作为面板；用扁钢（-10*80热轧Q235）作为竖边框，用槽钢（[8#热轧Q235）作为横边框；用槽钢（[8#热轧Q235）作为横肋；用双槽钢（[12#热轧Q235）作为骨架；用双槽钢（[14#热轧Q235）作为立柱；用4.8级普通M20×65螺栓作为连接螺栓。

拉杆：模板只布上拉杆，由于渡槽上部有横向连接14#槽钢，能起到牵拉作用，对拉螺杆选直径20 mm作为拉杆即可。

支架：采用满堂脚手架，由Ф48 mm×3.5 mm钢管和碗扣组成。以上材料主要从材料经济实用、采购方便、安全可靠等方面考虑选购。本项目位于来宾市迁江镇，有泉南高速直通南宁及来宾市区，且距离南宁钢模板制作加工厂较近，运输方便。该工程为线性项目，线路长，主要结构为规格统一的渡槽，采用钢模板可增加周转次数，尺寸标准、安装简易效率高，且外观整齐。在保证工程质量及安全的前提下，需对其强度和刚度进行验算。

4.2 计算参数及模板尺寸

混凝土：容重25 kN/m3、塌落度160 mm～180 mm、浇注入模温度25℃；浇注速度2 m/h、外加剂影响系数取1.2；风力：8级风。定型大钢模板尺寸见图2、图3。

图2 模板立面图

图3 模板侧面图

4.3 计算指标

γ为混凝土密度取25 kN/m3；T为混凝土温度取25℃；t0为混凝土初凝时间取t0=6 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取3.69 m；V为混凝土浇灌速度（取值现场提供）不大于为2 m/h；β1为外加剂影响修正系数，无外加剂取1.0，加缓凝剂取1.2，该项目按1.2计；β2为坍落度影响系数，坍落度小于100 mm时，取1.10，大于等于100 mm，取1.15。本次验算按塌落度最大值180 mm计算，取1.15。

F1=0.22β1β2γt0V1/2=0.2 2×1.2×1.15×25×6×21/2=64.4 kN/m2（按照砼浇筑时有效压头计算模板侧压力）

F2=γH=25×3.69=92.25 kN/m2（按照浇筑高度全部液态化砼计算模板侧压力）

模板所承受的混凝土水平侧压力取较小值（F=64.4 kN/m2）作为侧压力的标准值。当混凝土浇筑达到有效压头（h=64.4/25=2.6 m）2.6 m时水平侧压力达到峰值，再继续浇筑侧压力保持不变。

泵送浇筑混凝土时产生的水平活荷载按4 kN/m2计。

振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4 kN/m2(作用在有效压头之内)。

4.4 模板承受水平侧压力的荷载组合：

混凝土浇筑时荷载分项系数：活荷载分项系数r2=1.4，恒荷载分项系数r1=1.2；总水平侧压力的设计值：F设=（4+4）×1.4+64.4×1.2=88.5 kN/m2；对模板进行变形分析时，计算模板水平侧压力的标准值为：F标=64.4×1=64.4 kN/m2；以上水平侧压力计算值用于钢模板的刚度及强度的验算。

4.5 模板构件计算

4.5.1 面板验算

按单向板结构计算，横肋槽钢最大间距400 mm，面板按4等跨连续梁简化计算。

面板几何性质，取1 mm宽为计算单元。

截面系数：W=Bh2/6=1×62/6=6 mm3；Kmx=0.07，查《建筑工程模板施工手册》表5-9-11。

验算强度：δ=Mmax/W=Kmx×F设×L2/W=0.07×0.0885×4002/6=165.2≤215 N/mm2，满足使用。

验算挠度：均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,

Ymax=5Fl4/（384EI）=5×0.0885×4004/（384×2.1×106×18）=0.78 mm，其中，I=bh3/12=18，Ymax=0.78 mm＜1.5 mm，满足使用。

竖肋验算：横肋采用8#槽钢，竖向间距L1=400 mm，骨架12#槽钢左右间距L2=910 mm。

几何性质：W=25300 mm3；I=1010000 mm4。

Q1=F标×L1=0.0644×400=25.76 N/mm；Q2=F设×L1=0.0885×400=35.4 N/mm。

验算强度：δ=Mmax/W=Q1×L22/8÷W=0.125×25.76×9102÷25300=105.4≤215 N/mm2。满足使用。

验算挠度：跨中：Ymax=0.677×Q2×L4/（100E×I）=0.677×35.4×9104/（100×2.06×105×1010000）=0.79 mm＜2 mm，满足使用。

4.5.2 支架验算

支架采用12#B槽钢跟14#双槽钢焊接而成。

几 何 性 质 ：W=57700 mm3；I=3460000 mm4；Q1=0.0885 ×910=80.54 N/mm

验算强度：δ=Mmax/W=Q1×L22/8÷W=（0.125×9102×80.54）/57700=144.4≤215 N/mm2；满足使用。验算挠度：Ymax=0.677×Q2×L4/（100E×I）=1.35 mm＜2 mm；满足使用。

拉杆计算：由于渡槽上部有横向连接14#槽钢，能起到牵拉作用，对拉螺杆选直径20 mm即可。

模板支架：该渡槽模板支撑利用满堂脚手架，纵横双向立杆间距均为60 cm，横杆步距1.2 m，每五步设置斜向交叉支撑杆，用以保证支撑架整体稳定性。支架由Ф48 mm×3.5 mm钢管和碗扣组成。

计算槽身对底模，支撑钢横梁及支架的竖向荷载，取槽身最大截面验算。该渡槽槽体长14.96 m，截面面积2.8 m2，钢模重量38 t。

槽体自重G=26×14.96×2.8=1089.1 kN；槽体 +钢模G=1089.1+380=2226.1 kN；槽体对满堂支架的均布荷载：G均=G/s=2226.1/（4.8×14.96）=31.0 kN/m2；

每根钢管承受的载荷=0.6×0.6×31000=11160 N；

支柱所受压力 =11160/0.681×424=38.7 MPa＜215 MPa；满足要求。

经过上述验算，该定型钢模板所用材料均满足使用要求。

5 结语

通过定型钢模板施工及分析得出如下结语：

由于本工程为线性工程，路线较长，模板使用过程搬迁较多，实用该类型模板可多次利用，不易损坏，增加周转次数，同时减少了人工投入，提高机械化施工程度，节省施工成本、加快施工进度，使施工面外表美观，具有良好的经济效益和安全效益。其特点总结如下：

1）定型大钢模板在工程建设中具有经济耐用、操作简便的特性；其通用性强、拆装便利、整体刚度大、接缝少。

2）施工技术易掌握、可灵活安排，大大提高机械化施工水平，便于施工管理。定型钢模板能多次周转、节省材料，可以在类似工程中推广使用。