超长墙体高精度模架装备施工工艺

邬荒耘 杨 俊 刘 星

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

航运技术与安全科研设施及基地建设项目2标，位于上海市崇明区长兴镇产业基地9号地块，落成后将成为我国航运科技领域“航运技术与安全国家重点实验室”新址。建设项目包括新建深水拖曳水池实验室、航海安全水池实验室、研发试验楼等，总用地面积80 209.3 m2，总建筑面积约72 060.09 m2。项目施工难度相当大，其中，深水拖曳水池为长398.7 m、宽18.0 m、深10.3 m的半埋式水池，施工难度最大。深水拖曳水池具有大体量、变截面、高精度的特征，其中水池内壁平面度、“长方体特性”要求相当高。

目前，水池池壁等厚度时，一般采用满堂脚手架＋模板施工[1-5]。如果采用该传统施工工艺，水池墙体模板精度将无法有效控制，水池平面度得不到保障，并存在模板拆装不便、现场作业量大、施工效率低下等问题。因此，必须在施工装备和工艺等方面进行改进研究。

2 超长墙体高精度模架装备系统的工艺原理

水池墙体特长，高度较大，且具有特殊的外形。为此，设计了一套门式型钢支撑体系，结合机电液控实现对其同步的智能推移，形成超长墙体高精度模架装备系统（图1），包括门式模架靠山、模板、斜撑、桁架、千斤顶等。液压动力系统启动后开始工作，通过间歇夹紧装置夹紧和松放轨道，配合千斤顶伸缩，将推力通过连接牛腿支座传递给整个模架体系，实现一个行程推进。另外，通过位移传感器监控，门式型钢支架可同步两边油缸的行程。通过以上动作反复进行，将整个模架体系移动到下一个施工位置。

图1 超长墙体高精度模架装备结构示意

3 超长墙体高精度施工工艺流程

超长墙体高精度施工工艺流程如下：安装前的准备→预拼装、吊装固定→安装斜撑、操作平台和维护通道→安装模板→采用以上类似的步骤安装另外一幅墙体用门式模板靠山钢架→安装连接桁架和立式可调支撑→通过三维测量设备、应变片和位移传感器测定模架体系位置精度，调整和固定模架装备→监测应变和位移，浇筑混凝土并拆模→移动模架体系到下一工位。

4 超长墙体高精度施工操作要点

4.1 安装前的准备

安装前的准备工作具体包括施工位置放样标定、预埋螺栓设置和地坪浇筑。先放样标定位置，再将固定模架用的预埋螺栓与轨道铺设用的预埋螺栓设置完成，然后浇筑地坪，使混凝土硬化达到设计要求。

4.2 门式模架靠山及附属结构的预拼装和安装

1）将钢构件运至临时预拼装场地，场地设置好临时垫支的胎架。采用30 t汽车吊吊装单元整体钢架并采取临时固定措施。钢架拆除后，现场组装单片门式模板靠山钢架的2根竖向柱、1根横梁以及操作平台的横梁。

2）将第1片门式模板靠山钢架吊运至指定位置，并通过预埋螺栓固定。吊装过程中及时安装支撑系统，并保证整体稳定性。每一独立单元构件安装完成后，应有足够的空间刚度和可靠的稳定性，再开始安装下一片门式模板靠山钢架。随后，用连接横梁将门式模架靠山钢架连为一体。

3）在连为一体的门式模板靠山钢架池壁内侧面安装斜撑，进一步加固模架，提高其稳定性。钢架斜支撑设置在钢柱5 011 mm高度处，增加钢柱稳定性、安全性。每单元钢架在内侧设置一根钢斜撑，钢斜撑可通过正反螺丝调节。斜撑支脚板布置在底板上，通过种植化学螺栓锚固。严格根据螺栓的规格采用相应的钻头打孔，打孔应达到要求深度，并使用专用气筒或者风枪清理孔内垃圾及灰尘。螺栓使用完成后，清除化学螺栓，灌浆处理螺栓孔。

4）吊装垂直笼式维护通道，随后将走道木板和栏杆安装在横梁上。横梁一端与门式钢支架端面通过螺栓连接，另外一端安装栏杆，然后铺上走道木板。

4.3 模板安装

安装模板时，通过滑轮组将模板移动至指定位置，并调整固定。

1）内侧模板采用钢框竹胶板，模板尺寸为1 220 mm×2 440 mm，钢框中间横向采用50 mm×50 mm×3 mm镀锌方管，纵向和边框采用50 mm×30 mm×3 mm镀锌方管，节点采用电焊双面焊接，在覆竹胶板一面用砂轮将焊缝打磨平整。将钢框运至现场后，将竹胶板用螺丝固定在镀锌钢框上，在施工过程中应确保连接的牢固性。将加工好的钢框紧贴钢靠山的10#槽钢，并用钢靠山上的夹片将模板的钢框夹牢，穿螺栓将模板钢框固定牢固。单块模板与模板之间用螺栓对穿，两侧用螺母固定夹紧，保证牢固连接。模板安装完毕后，板缝之间用双面海绵胶带粘贴，确保在混凝土浇捣的过程中不漏浆。

2）外壁结构模板在池壁钢筋绑扎完毕后进行。外侧模板靠山采用H型钢门字架，模板采用钢框竹胶板。外侧模板安装完毕后，采用M14三段式对拉螺栓，确保模板的稳定性和牢固性。每一道工序施工完成并由监理验收合格后，方可进行下一道工序施工。

3）端部模板采用优质九夹板，竖向龙骨为50 mm×100 mm方木，间距200 mm。横向龙骨采用双拼钢管，间距450 mm。纵向支撑利用原钢支架端部HW150 mm×150 mm×7 mm型钢上开的φ55 mm孔，用φ48.0 mm×3.5 mm钢管顶住横向钢管，间距300 mm。在模板内侧采用50 mm×50 mm×5 mm镀锌角铁作为护角，确保混凝土浇捣后端部的垂直度。

4.4 安装另外一幅门式模架模板、加强桁架

采用以上类似的步骤，安装另外一幅墙体用门式模板靠山钢架。安装连接桁架和立式可调支撑，通过连接桁架将两幅门式模板靠山钢架连为一体，并在连接桁架中间安装带有万向轮的立式可调支撑。

4.5 三维扫描复核模架姿态

通过三维测量设备复核模架体系位置精度，根据结果进一步调整，直到满足设计要求后，固定各部件。模板安装完毕后，应及时进行平整度、垂直度的检测，平整度拟采用5 m长靠尺检测，垂直度拟采用激光垂线仪进行检测。如模板平整度达不到要求，应及时安排人员调整钢支架上的槽钢靠山及工字钢上的夹片，利用U形开孔微调连接螺栓，直至模板平整度达到要求（图2）。

图2 三维扫描复核模架姿态

4.6 监测应变和位移，浇筑混凝土并拆模

浇筑混凝土时，通过应变片、位移传感器监测模架关键位置的运行情况（图3），控制混凝土浇筑进度。浇筑混凝土至满足标高要求后，停止浇筑，并养护硬化。

混凝土浇捣完毕并达到养护期后，应及时拆除模板。模板拆除应从上而下进行，先将最顶端一块模板对拉螺杆的外螺杆拆除，然后用手拉葫芦穿在模板后背的钢框上，徐徐拉动葫芦，使模板与混凝土缓慢地脱离，待模板与混凝土完全脱离后，再将模板放至地面上。陆续拆除所有模板后，将钢支架的横向纵梁在分段处相应位置进行拆除，逐步拆除钢架的地脚螺栓，以便钢架移动至下一施工段。

图3 模架监测现场

4.7 移动模架体系到下一工位

一段墙体施工完成后，启动液压动力系统，通过间歇夹紧装置夹紧和松放轨道，配合千斤顶伸缩，将推力通过连接牛腿支座传递给整个模架体系，实现一个行程推进。另外，通过位移传感器监控，门式型钢支架可同步两边油缸的行程。通过以上动作反复进行，将整个模架体系移动到下一个施工位置。

5 结语

本文通过对深水拖曳水池结构的工艺特点进行研究，提出了水池底板先行浇筑混凝土，池壁长度方向分段浇筑混凝土的施工方法。本工程水池结构分为9段进行施工，每段水池的结构长度为48 m。池壁高度方向分层浇筑混凝土，每段池壁分3次浇筑，浇筑高度分别为4.0、5.1、0.9 m，形成了一套超长墙体高精度模架装备施工工艺，应用效果良好。

本工程所用的模架装备含有自动姿态调整装置，有效地保证了工程施工精度。现场采用液压动力自动化控制系统，便于管理人员指挥协调，较好地解决了施工难点，提高了施工质量。