预压式模板在水稳施工中的优势分析

郭鹏，陈立，唱春伟 （中国建筑土木建设有限公司，北京 102488）

伴随我国经济社会的发展和工程规范的健全，路面基层水泥稳定碎石的施工工艺要求也越来越高[1]。在高等级公路的水泥稳定碎石基层施工中，模板的使用也愈加广泛。模板的使用，在经济层面可以降低水稳施工边缘松散集料的材料浪费，在技术层面可以保障水稳层路缘交接面的结构完整性，减少路肩土的侵入性污染，提高水稳层的耐久性。

目前在工程中常用的水稳碎石模板，主要有两种形式，其一采用路肩土脱模制作模板，即在水稳施工之前，先行培固土路肩；其二钢模板[2]，两种方式各有利弊，路肩土模板具有较好的稳定性，既能节约模板制作成本，又能减少施工工序。但在实际施工中土模表面的薄膜防护极易破损，造成水稳层的施工污染，同时由于土模制作中需要考虑水稳碾压对土模的横向挤压，导致成型水稳层的边线与设计位置存在一定的误差；钢模板安装方便，不存在施工污染隐患，但在现场施工中经常会发生模板被压路机误压的现象[3]，从而产生水稳边料松散、线性扭曲的后果，为水稳工程带来了一定的质量风险[4～5]。两者斟酌，在笔墨按压路机误压的情况下采用钢模板，是较好的选择。

笔者结合台辉高速公路路面项目实践，对常规钢模板和改良后的预压式钢模板在水稳施工中的应用进行对比。

1 两种模板对比及预压式模板的优势

1.1 常规模板

常规的钢模板，每节长度为2m，如图（a）所示。在两端上下均焊接了插环，供钢筋扦插支撑使用。节间的连接方式如图（b）所示，两块模板之间的四处插环受上下两根钢筋套插后，将应力传导至图（c）的钢钎插筒位置。其后，由钢筋自插筒向下穿插，将应力导入路基。

常规钢模板在施工中的主要问题出现在A’-A’截面，即相邻模板的连接位置。在水稳的现场碾压施工中，压路机如果超过模板边线，发生模板误压现象，则首先破坏A’-A’截面。破坏效果如图（d）所示。

发生图（d）破坏的主要原因是模板间连接位置受钢筋插孔连接，本身即存在模板的微小错台现象，不具有稳定性。当压路机误压模板位置时，将导致其中一板扭动，此扭动作用在板间连接部转化为对支撑结构的扭矩，在强烈的水平冲击力复合作用下，致使支撑结构的摇动和固定钢钎的松动，增大模板破坏的概率。

1.2 预压式模板

预压式模板，如图2-a所示。两端仅在模板短边中部位置焊接了套环，在模板安装过程套环中穿插钢筋，待水稳虚铺完成之后，碾压之前，可以视情况将套环中钢筋取出。而支撑结构则位于模板的长边中线位置。支撑结构有两臂两足，将应力传导至钢钎插筒，钢钎从插筒插入，将应力导入路基深处。

预压式模板与常规模板之间的差别主要表现在以下几个方面。

①板支撑结构的作用对象不同

常规模板的支撑结构作用对象为两板连接部，而预压式模板的支撑结构作用对象为模板整体，通过两臂两足的焊接，更是加大了支撑结构与模板的整体性。

②模板连接位置的处理情况不同

常规模板的连接位置作为支撑结构的作用点，模板链接位置理论上是刚性的，在碾压过程中受力最强烈，破坏隐患最大。预压式模板的连接位置上没有支撑结构，通过套环相连但并不直接成为碾压冲击力的作用对象。

③支撑结构的钢筋套筒设置不同

常规模板的钢筋套筒，仅作为钢筋扦插的通道。钢钎从钢筋套筒打下路基，两者之间连接紧密，理论上不能发生相对转动，因而抵抗扭矩的能力较低。预压模板的钢筋套筒内设置了转动轴承，允许两者之间发生相对转动，能够有效的卸载压路机碾压导致的扭矩。

④模板的工作模式不同

常规模板的工作是整体式的，一处连接位置的破坏将首先导致相邻两块模板发生脱节倒塌，而模板的倒塌又将影响下一连接位置的稳定性，使得破坏隐患持续增大。预压式模板的工作是独立式的，在虚铺水稳对模板形成初步的稳定性约束后，套环中的钢筋可以抽出，从而每个模板的关联性得到解除，发生破坏也会将影响限定在该模板的具备区域内。如果由于虚铺宽度不饱满，套环不取出，压路机碾压时连接结构所受到的冲击力也是主要传递到支撑结构，连接结构本身不会受到严重影响。其次，连接结构的破坏，也不会对相邻模板的支撑发生直接影响。

2 预压式模板工作原理

预压式模板的工作原理和特点，集中表现为“预压”作用。如图3所示，伴随压路机碾压线沿模板方向的持续推进，模板会以支撑钢钎为中心发生微小转动。具体表现为当压路机行进到区域Ⅰ时，模板发生逆时针方向的微小转动，对区域Ⅱ的水泥稳定碎石材料进行“预压”。当压路机的碾压线推进到区域Ⅱ时，模板发生顺时针方向的微小转动，对区域Ⅰ的水泥稳定碎石进行“回压”。

“预压”作用的目的，是在压路机碾压之前，对模板边缘的水稳材料施加预应力，帮助模板边缘水稳松散材料的固结成型。“回压”作用的目的是在压路机碾压之后，对模板边缘的水稳材料状态实施微小修复，将相对松散的边缘材料向内嵌挤成型。

图3 预压式模板工作原理

图4 预压式模板施工效果

从上述预压式模板的原理阐述可知，在一个水稳施工段，将有50%的水稳边缘接收“预压”处理，而50%的水稳边缘接收“回压”处理。这种模板使用情况下，水稳施工质量之所以不会产生间断性的质量差异是由于以下几个方面。

①压式模板的转动具有整体性

预压式模板的转动，并非围绕模板中线转动，而是模板作为一个整体，围绕模板外的钢钎支撑点进行转动。这种转动并非严格的对称，所以“预压”和“回压”两种作用在模板约束的大部分范围内实际上是重合的。“预压”和“回压”仅具有相对性，而非绝对性，所以区域Ⅰ、Ⅱ的水稳施工质量并没有明显差异。

②预压和回压作用对水稳边缘材料作用具有一致性

首先，是由水稳的材料特性决定的，水稳在虚铺和碾压初期，并非养护成型后的板块式弹塑性材料，而具有散体材料的特质。其次，水稳层的碾压施工，是一个伴随碾压次数的增加而循序强化的过程。所以“预压”和“回压”作用，在这一过程中实质上是逐步的调整作用。

3 结论

本文基于对路面水泥稳定碎石基层施工中不同模板的特点分析，指出了预压式水稳模板的相对优势。主要表现在以下几个方面。

①在力学作用方面，预压式模板能够有效降低压路机碾压过程对模板产生的扭矩作用，改变了模板连接位置的受力状态，降低了模板误压破坏的风险。

②在功能发挥方面，预压式模板作为独立单体发挥支护功能，能够杜绝施工意外导致的模板破坏的连续性影响。

③在碾压施工工艺方面，预压式模板能够发挥预压和回压作用的优势，伴随压路机的碾压过程对水稳层边缘的散体材料进行持续调整和强化，有助于增强水稳层的整体性和线性的流畅性。

预压式水泥稳定碎石模板，在台辉高速项目的施工实践中已表现出明显的优势，适合广泛推广。