深中通道西人工岛现浇隧道模块化装配式模板施工技术

郑伟涛，吴立凯，庞智童，杨润来

（1.中交一航局第一工程有限公司，天津 300456；2.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461）

0 引言

当前，国内现浇隧道常规模板施工技术一般有大型液压组合钢模及现拼组合模体系两种。其中，在施工条件限制少、隧道结构断面较标准，且具备工厂化生产条件时，通常采用大型液压组合钢模工艺，该施工工艺可充分发挥工厂法预制施工优势，形成流水作业线，显著提升模板周转效率[1-2]，但对施工场地、隧道结构断面形式标准化要求相对较高；在现场条件苛刻，或隧道结构断面尺寸标准化程度较低时，通常采用钢框木模或现拼组合模板体系，该施工工艺对现场作业条件要求较低，可针对隧道结构特点按需定制，模板制作及现场拼装灵活性高，但安拆作业量大，模板周转利用率较低。

深中通道西人工岛现浇隧道暗埋段作业地点为外海深基坑，作业条件较苛刻，隧道结构尺寸渐变，采用大型液压组合钢模或现场拼装组合模板体系，均存在较为明显的劣势。为提升工程品质，综合以上两种常规模板体系的优势，采用模块化、装配化的模板设计及施工思路可为解决工程施工难点提供新的途径。

1 工程概述

深中通道西人工岛岛上隧道暗埋段全长175.0 m，分CW01～CW04四段，断面形式为两孔一管廊结构。统筹考虑钢筋、模板施工便利性及大体积混凝土的控裂需求，各结构段纵向按约15 m设置施工缝，将暗埋段整体分11个小节段；每节段竖向分两层进行实施，其中底板和侧墙一次浇筑成型，顶板第二次浇筑[3]，暗埋段隧道结构断面形式及竖向分层如图1所示。隧道顶板厚1.6 m，单次混凝土浇筑量大，对模板及支架体系承载力要求高。

图1 暗埋段隧道结构断面形式Fig.1 Structural section form of cast-in-situ buried tunnel

该工程地处外海深基坑，作业空间狭小，不具备大型起重吊装条件；同时，隧道断面宽度渐变，模板设计及现场实施难度较高。为提升工程品质，降低模板安拆施工难度，按照化整为零，先易后难的思路，运用模块化、装配式理念，融合工厂化标准化及现场拼装灵活性等优点，对变宽隧道模板进行了设计。

2 模块化装配式模板技术原理

由于隧道宽度渐变，将隧道顶板模板分为标准型和非标准，将需现场逐段配置的变尺寸模板压缩在最小范围。标准型单元模板在后场由木梁与钢梁形成龙骨[4-5]，铺设面板制作形成模块，与对应的成组支架形成单元模块化模板，见图2。

图2 装配式模板单元组Fig.2 Assembled formwork unit group

隧道顶板模板由多套单元模块化模板装配连接形成整体，剩余变宽部分现场采用木梁及面板拼装成型。本节段顶板浇筑完成后，将单元模块化模板分组通过卷扬机牵引转移至下一节段从而实现快速安拆，具体拼拆方式如图3所示。通过该装配化施工方案，避免了变宽节段施工完成后重新打散拆除模板并在下节段重新拼装等繁琐工序[6]，最大限度地提升了变宽隧道模板通用性，降低重复安拆对模板的损伤，提高了施工安全性及效率。

图3 单元组模板牵引示意图Fig.3 Traction diagram of unit group formwork

3 施工设计

3.1 支撑体系设计

单元模块化模板支撑体系采用承插型盘扣式钢管支架，尺寸及立杆布置模数与单元模板匹配。支架间距1.2 m×1.2 m，横杆标准步距为1.0 m，支架顶底部步距加密至0.5 m布置[7]。

立杆型号为φ60.3×3.2 mm，Q345材质，由1.0 m、1.5 m、2.0 m三种类型组合搭配；横杆型号为φ48.3×2.5 mm，Q235材质，长度有0.9 m及1.2 m两种；斜杆型号为φ34.5×2.3 mm，Q235材质，有0.9 m×1.0 m和1.2 m×1.0 m两种规格[8]。为便于单元模块化模板整体牵引，支架搭设前，预先铺设U24a槽钢，作为模板转移滑道。

因隧道设置2.98%纵坡，如图4所示，为避免顶底托外露长度超差，沿隧道纵向对支架进行分组，同一组支架对顶底托座丝杆外露长度进行调节，确保立杆垂直度满足要求。对于隧道底部1.5 m×0.4 m倒角部位，加工制作楔形调平块，确保底托支撑面水平，并利用膨胀螺栓对楔形调平块进行固定，防止滑移。

图4 隧道纵向模板支架布置示意图Fig.4 Layout diagram of tunnel longitudinal formwork support

3.2 单元模板体系设计

顶板模板体系采用面板+木梁+钢梁体系。其中，面板采用21 mm覆膜胶合板；横向分载梁采用24号木工字梁，布置间距为30 cm；主梁采用14号双拼槽钢，间距1.2 m布置。根据标准化及模板通用化设计需求，对隧道全长范围内单元模板尺寸进行划分，形成3.9 m×4.7 m、3.9 m×3.5 m、4.5 m×4.7 m、4.5 m×3.5 m及倒角部位等标准模板。面板与木工字梁之间采用木螺钉进行固定，木工字梁与双拼槽钢之间采用主次梁连接器进行连接[3]。

单元模板在后台提前制作，模板正式安装前，提前对隧道结构标准化模板摆放位置进行放样，确认标准模块需求，并在地面进行放样，确定定位特征点。单元支架按照定位特征点进行摆放，并与单元模板组拼形成单元模块。安装时须确保模板主梁均落于支架顶托中心位置。单元模板安装完成后，对剩余变宽尺寸部位进行现场量测，根据实量尺寸进行补模区域安装加固。在模板安装过程中，需确保模板整体尺寸、平整度、预拱度及拼缝错台满足要求。

3.3 安拆工艺

3.3.1 施工顺序

本工程共计投入2套顶板模板，按照跳仓法进行施工。第一段隧道结构施工时，按照传统工艺搭设支架并对应安装单元模板；待第一段隧道施工完成后，即可发挥快速转移优势，采用卷扬机分组牵引至下一结构段，实现流水作业。

3.3.2 模板支架体系松脱处理

在顶模具备拆除条件后，按照后装先拆的原则，自补模处由待施工阶段侧开始，先拆除单元模块之间的连接杆及剪力杆等，确保模板支架单元组有效分离。然后调节模板支架顶部可调托座，使单元模板下落，如图5所示。

图5 模板单元组下落分离示意图Fig.5 Diagram of landing and separation of formwork unit group

3.3.3 模板转移

模板拆除前，提前在待施工节段安装卷扬机并确保有效固定，并做好牵引前各项紧固件检查。开始牵引前，在下一节段提前对支架单元组摆放位置特征点进行测量放样，以便支架牵引就位后快速定位。为确保单元模块化模板牵引过程移动同步，安全可控，在支架底部U形槽钢上连接横向分配梁，实现两点拽拉到多点同步牵引，如图6所示。各组支架牵引时，均应保证牵引点位于支架正前方，减少单元模板扭转造成的定位偏差及安全风险。

图6 底部U形槽钢与横梁连接示意图Fig.6 Connection diagram of bottom U-channel steel and beam

3.3.4 支架加固及搭设

模板支架体系整体转移至下一浇筑节段后，对盘扣式脚手架杆件之间连接情况进行检查加固，确保立杆及横杆连接可靠，并对变形或局部受力过大的杆件进行更换或调整。调整顶底托外露丝杆高度以确保模板顶标高及立杆垂直度满足要求，而后采用专用转移车精调单元模块平面位置，利用横向拉杆或扣件钢管对模组间连接加固，并确保拼缝挤压紧密。标准模块安装完成后，实测剩余变宽部位尺寸并进行现场填充安装。各个部位整体加固后，验收合格进入钢筋绑扎工序。如图7所示为西人工岛暗埋段隧道模块化装配式模板实物图。

图7 现场结构断面实物图Fig.7 Physical drawing of site structure section

4 效益分析

4.1 工艺优势

1）经现场实践，与传统模板支架体系相比，模块化装配式模板施工技术有效降低了施工复杂程度，且减少工序转换，故可显著减少施工时间。

2）模板支架搭设属于危险性较高施工，脚手架在安拆过程中，易发生安全事故。通过装配式模块化整体转移的施工工艺，避免了大量的现场模板拼装及支架搭设工作，有效地降低了搭设过程中的风险。

3）在模板支架转移时，因整体模板分为多个单元组，每次转移单个模板单元组即可，可避免因重复安拆造成的材料损耗，有效提升模板拼装质量。

4.2 施工工效

深中通道西人工岛现浇隧道采用装配式模块化施工工艺技术，按照单元模板后台制作分组拼装方式，在前一结构段施工完成后逐块牵引转移至下一结构段，模板安拆周期约3～4 d。相较于传统的现拼模板工艺，可节约工期约10 d。同时，模板安拆作业人员投入数量显著减少，仅需5人配合即可完成模板转移及调整作业，施工工效优势显著。

5 结语

深中通道西人工岛现浇隧道施工条件苛刻，隧道结构尺寸渐变，工程创新采用的模块化装配式施工技术，较好地解决了模板通用化程度低、安拆作业工作量大、安拆作业效率低、安全管理风险高、质量控制难等一系列难题。通过该技术的应用，为变截面现浇隧道的模板工艺提供了一种创新解决方案，可供类似工程参考。