变电站吊模加固处理措施的应用分析

张 阳，崔秋菊，郭力驰

（1.国网湖北送变电工程有限公司，湖北 武汉 430061；2.国网湖北省电力有限公司，湖北 武汉 430077）

0 引言

变电站工程施工，涉及到办公楼、控制楼、水池、地下室、构支架基础、防火墙、围墙等多种建、构筑物，结构型式繁杂，其中，涉及到吊模处理的情况比较常见。

吊模主要是指在混凝土浇筑施工过程中，模板底部无支撑，悬挂于空中的模板［1］，与常规模板相比较，其特点是下口无支撑或着需通过特殊措施进行加固。在吊模施工中，涉及到钢筋绑扎、马镫筋安装、钢筋保护层垫块安设、预埋管线敷设、止水钢板的埋设等各种问题，其中，问题较为突出、较难处理的则是模板的加固。而吊模加固处理之所以要重视，是因为在吊模支设中，需要对其进行有效支撑，以解决混凝土浇筑过程中模板加固及上浮问题。以水池底板施工为例，底板连同侧壁上翻部位的内侧模板因悬于底板上部，支撑稳定性难以保证，混凝土在振捣浇筑过程中容易出现跑模问题，在硬化过程中因发热膨胀引起涨模问题，根部常常出现渗水、烂根等质量通病［2］。在施工过程中，因加固处理不到位，极有可能使整个结构或构件失去部分平衡［3］，引发安全事故。更有甚者，浇筑工人根据施工经验，在预估到模板支设不稳固时，对该部位混凝土的浇筑，会主动采取减少振捣次数甚至漏振的措施，导致混凝土浇筑不密实，由此引发结构件的蜂窝、空鼓等一系列问题。正是基于此，本文针对吊模的加固处理进行分析，重点针对变电站土建施工中常见的吊模类型进行论述。

1 主要吊模类型

论述吊模加固处理问题之前，首先需要明确的是，本文所采取的措施基于土建施工常规方法，从经济合理性和技术稳定性的角度出发，优先考虑以下几种材料：一是面板采用胶合板或者覆膜板（以下统称“木模板”）、二是支撑楞梁采用方木、三是加固和支撑采用Φ48.3×3.6 mm的钢管。

以上所用材料为建设工程施工中常用的周转性材料，易于取材，可适应不同的地理位置和市场环境，易于核算工作，可充分发挥周转材料的使用效率［4］，同时易加工，工人操作简便。尤其是针对变电站建构筑物型式较多、各种结构件尺寸不统一的特点，难以对模板实现定型定制处理的情况，采用上述材料具有更强的适应性。

根据变电站工程施工经验，吊模一般出现在建筑物地下室、结构下沉板、水池及事故油池侧壁、厂房及构架多阶独立基础、楼板后浇筑洞口等部位。这些部位因模板支设缺少有效支撑，需要对其加固处理进行专门的技术设计。与此同时，以上部位对混凝土整体浇筑质量和后续施工处理有着重要作用，且吊模施工属于安全薄弱点，处理不当容易导致失稳和倾覆等情况发生，危及作业人员人身安全，故需严格认真处理。

主要吊模类型如下：

1）结构降板：此处主要针对办公楼或控制楼等办公场所，盥洗室、卫生间等房间的楼板标高通常低于同层其他楼板标高，需要进行降板［5］，此时下沉部位梁内侧模板因失去支撑需要作为吊模处理，如能有效地控制降板混凝土成型质量，那便能够从源头上解决该问题［6］，如图1所示。

图1 结构降板示例Fig.1 Example of structural descending plate

2）水池或地下室侧壁上翻：在变电站，出于消防及工业用水、生活给水及降温喷淋等考虑，通常会设置水池；变压器因排油需要设置事故油池；控制楼通常设置有地下室阀冷设备间等，这些通常设置在±0 以下，因防水要求，同时减少底板对后浇筑墙体的约束，降低墙体开裂的可能性［7］，底板需连同侧壁上翻不少于500 mm一同进行浇筑，是减少水池渗水和漏水的主要措施［8］，此时，侧壁内侧模板因失去支撑需要作为吊模处理，如图2所示。

图2 水池结构示例Fig.2 Example of pool structure

3）多阶独立基础：变电站厂房及构支架基础，通常设置为两阶或者两阶以上独立基础，基础结构高度大。其中常见的两阶基础，通常采用底板+支墩的型式，且上部支墩结构高度大（大于1 m）。因基础第二阶及以上的支墩部分出于一次浇筑施工的需要，保证浇筑后不留施工痕迹［9］，其模板因失去支撑需要作为吊模处理，如图3所示。

图3 多阶独立基础示例Fig.3 Example of multi-stage independent foundation

2 加固处理方案

针对以上3 种变电站施工中常见的吊模类型，本节主要从材料周转率、技术可行性和成本控制角度出发，考虑施工和材料获取便捷的要求，以此确定经济可行的处理措施。在决定采用何种加固处理方案之前，首先需分析模板侧压力来源，一般情况下，主要有以下4点：一是混凝土输送过程中，混凝土的坍落对侧模的压力，属于冲击荷载；二是混凝土振捣过程中，振动棒振捣对侧模的振动荷载，属于振动荷载；三是混凝土硬化过程中，混凝土在硬化前对侧模的静荷载；四是混凝土硬化过程中，因水泥水化反应放热的缘故，水化放出的热量在混凝土内部集聚不易散失而产生热应力［10］，混凝土膨胀对侧模板的压力。

2.1 结构降板

本节所指的结构降板，主要针对卫生间、厨房和洗衣房的情况，此类房间通常平面尺寸小、降板处设置有梁（部分中跨梁同样降低标高）、降板高度在300 mm至500 mm之间，在降板区域形成上翻梁的结构。以某变电站消防执勤楼为例，如图4所示。本例中，卫生间和洗衣房结构降板均为460 mm，下沉板支撑端为梁。

图4 某消防执勤楼卫生间楼板结构图Fig.4 Structural drawing of toilet floor of a fire guard duty building

2.1.1 处理方案

对于此类模板的加固，主要考虑混凝土浇筑过程中对模板的冲击和振动，一方面其结构尺寸较小，在平面上构成小范围的闭合构造；另一方面原结构板区域已采用支撑架进行支设，故该部分吊模仅需针对模板抗变形和抗倾倒进行研究，因此考虑采用两种方式来对吊模进行处理，其一是选用刚度大的模板，另一个就是加强对侧模的加固支撑。

方案1：因木模板容易变形和起拱，抵抗外力作用能力比较差，容易破损、漏浆和涨模［11］，故可选用定制薄壁钢模板的方式，通过模板自身组合以抵抗侧模压力。采用此种方式，需考虑在角部增加水平斜撑的方式来增强稳定性，如图5所示。

图5 钢模板示例Fig.5 Example of steel formwork

方案2：对木模板进行有效的加固和支撑，选用60 mm×90 mm的木方作为支撑楞梁、Φ48.3×3.6 mm的钢管作为对撑，以此来增强抵抗变形能力和抗倾覆能力。采用此种方式，角部通常为支撑薄弱点，若加固不好，会造成接茬处混凝土错台、漏浆、烂根等质量缺陷［12］，为解决此问题，采用木模板和方木加工定制角撑，以此增加模板角部稳定性，角撑示意如图6所示。内侧吊模支撑采用预制的混凝土垫块支撑，垫块尺寸80 mm×80 mm，高度同楼板厚度，此方案示意图如图7所示。

图6 自定制角撑示意图Fig.6 Schematic diagram of customized angle brace

图7 模板加固支撑示意图Fig.7 Schematic diagram of formwork reinforcement support

2.1.2 方案分析

1）材料周转分析：采用方案1，钢模板的定型化模具可重复利用，组装结构牢固，几何尺寸准确［13］，使用中变形小。但变电站建筑物通常不超过3 层，房屋数量少，不同变电站之间卫生间等尺寸各不相同，即使同一变电站，尺寸也不尽相同。基于以上现实情况，采用定型钢模板，虽然理论重复利用率高，但是受制于现实条件，无法有效周转使用，通常定制一套模板，仅能适用于个别施工条件。采用方案2，对木模板进行加固支撑，所用面板、楞梁和钢管等均可现场加工制作。其中，自定制木角撑，可适用同一降板深度的各种平面尺寸下的施工要求，更进一步，加固板采用角钢焊接为90°直角或者斜向加固，加固角钢可重复适用于不同场景。此方案在不同条件施工场景中均可使用。

2）技术可行性：两种方案均有成熟的施工案例，不同之处在于，方案1需要对模板进行拼接，方案2需要对模板加工和钢管支撑安装。在技术和工人操作上均有可行性。

3）成本控制：因两个方案材料选用不同，方案1材料费用和加工费用较高，使用费用较低，方案2均为工地常用材料，但是需现场加工处理。总体而言，采用方案2在成本控制上更有利。

2.1.3 方案选用

综合以上分析，方案2 在材料周转和成本控制方面更有优势，本文选取方案2的加固处理措施，其支撑剖面图如图8所示。

图8 模板加固支撑剖面图Fig.8 Profile of formwork reinforcement support

2.2 水池或地下室侧壁上翻

本节针对水池、事故油池、地下室及其类似结构的底板施工，其通常位于±0 以下，侧壁需上翻距离底板上表面不少于500 mm，同底板一同施工。本节以某换流站阀冷水池为例，如图9 所示，其水池内壁模板的加固处理为本节论述范畴。本例中，池壁上翻500 mm，顶面埋设钢板止水带，基坑采取大开挖的方式。

图9 水池模板示例Fig.9 Example of pool template

2.2.1 处理方案

此类模板的加固处理，需考虑以下问题：一是平面尺寸较长，形状为非规则的矩形；二是平面尺寸较大，无法通过钢管对撑来实现模板支撑；三是池壁上翻高度较高，模板倾覆可能性较大，需保证安全控制措施［14］；四是底板较厚，需考虑混凝土振捣浇筑时混凝土浆液对模板的浮力作用［15］，池壁内侧模板存在上浮风险。根据施工经验，采用螺栓对拉、模板加固及钢管斜撑的方式，分别解决以上问题，是最经济实用的措施。在此基础上，针对拐角处的薄弱环节，采用如图10 所示的角钢进行加固，通过此优化措施，增强模板在角部抵抗振动扭矩的能力，提高整体稳定性。加固处理措施见图11所示。

图10 加强角钢示例Fig.10 Example of reinforcing angle steel

图11 水池吊模加固处理措施Fig.11 Reinforcement measures for suspended formwork of pool

1）模板通过60 mm×90 mm 的木方进行加固。内侧模板横楞设置在模板上下部，以此增强侧边抗变形能力；纵楞每隔20 cm 设置1 道，以此增强模板整体刚度。外侧模板横楞设置3 道，其他设置方式与内侧模板相同。

2）模板体系通过止水螺杆对拉，上部留出空间设置钢板止水带。对拉止水螺栓通过双钢管对模板进行加固，加固钢管每隔0.5 m设置1道。

3）侧壁拐角处设置加强角钢，通过螺栓与横楞木方进行可靠连接。

4）外模采用钢管斜撑与水平支撑，通过地锚进行固定，以此提高支架整体抗倾覆能力。

5）内模通过混凝土垫块支撑于底板面层钢筋之上，尺寸为80 mm×200 mm保护层厚度。

2.2.2 方案分析

1）材料周转分析：此套模板加固体系，适用于所有水池、事故油池及地下室的施工，角钢、钢管、地锚等可以随用随周转，使用过程中仅需承担模板的损耗，此损耗可通过对脱模剂的正确使用、拆模后清理保护、进行有效的过程控制［16］等措施降低。加固钢管同样适用于其他部位施工，如电缆沟、基础、梁等。

2）技术可行性：此方案通过对变电站施工经验的归纳总结，处理方式均为常规方法，采用螺杆对拉，施工方便、加固很牢、容易保证混凝土的密实性［17］；同时对木工操作要求、各工种配合衔接也比较容易，在技术上有很高的可行性。

3）成本分析：采用此加固方案，其所用材料均来自于正常施工用模板、钢管及对拉螺杆等，无需特别设计和定制，可通过与其他模板加固体系一起采购或租赁的方式，通过集约化管理，实施统一调拨调剂管理［18］，取得最低的成本。与此同时，由于水池、地下室等施工在整个变电站工程中体量较小，采用其他定制化或专业化模具不现实也不经济。综合来看，本例方案在经济上最可行。

综合以上分析，针对水池底板上翻吊模的加固处理，采用钢管及螺杆对拉加固、钢管支撑的方式是适用的。

2.3 多阶独立基础

本节所指的多阶独立基础分两类讨论，一类是高度小于或等于1 m的基础，一类是高度超过1 m的基础。尤其是针对支墩高度超过2 m双阶独立基础，在变电站尤其是特高压项目中比较常见，因基础需一次浇筑成型，其支撑稳定性的要求更高，同时，此类型基础通常多为大体积混凝土，在硬化过程中，水化热反应很大，容易产生较大的温差［19］，即使有针对性采取了温控措施，其体积膨胀仍对模板加固提出了更高的要求。因此，本节分两种情况对模板的加固处理进行论述。

2.3.1 处理方案

第一类：高度小于或等于1 m的基础。此类基础，因基础体积较小，侧模失稳的可控性较强，其需要解决的是混凝土浇筑过程中的冲击和振动作用，故对其的加固处理，采取斜撑和螺杆对拉的方式，方案如图12所示。本例以二阶独立基础为例，平面图见图13 所示，措施如下所述：

图13 高度小于1 m基础处理措施平面图Fig.13 Plan of treatment measures for foundation with height less than 1 m

1）第二阶模板通过水平支撑担支承在第一阶模板上，通过钢钉固定在一起。水平支撑担采用两根60 mm×90 mm 方木，同时作为第二阶模板的水平楞，构成第2阶模板的加固体系。

2）模板通过60 mm×90 mm 的木方进行加固。横楞设置在模板上下部，以此增强侧边抗变形能力；纵楞每隔20 cm设置一道，以此增强模板整体刚度。

3）采用对拉螺杆和双钢管对模板进行加固，钢管上下2层设置，通过对拉螺杆可靠拉结。

4）通过斜撑与地锚进行连接，以增加模板体系的稳定和抗倾覆能力，第一阶模板设置4道，第二阶模板设置2道。

第二类：高度超过1 m的基础。此类基础，体积较大，最小截面超过1 m，属于大体积混凝土施工范畴［20］，与第一类型的基础相比，不同之处有3 点：一是基础高度高，对侧模的压力更大，尤其是是第二阶底部对模板的侧压力尤为明显，此处也通常是涨模问题最为严重的地方；二是模板高度较高，对模板刚度的要求更高，需要对模板进行更好的加固和支撑；三是混凝土硬化过程中放热膨胀效应更加明显。基于以上3 点，对其加固处理采取搭设闭合双排脚手架作为支撑平台的方式，通过钢管与脚手架通过扣件连接，以增强侧向稳定性，方案如图14所示［21］。本例以二阶独立基础为例，平面图见图15所示，措施如下所述：

图14 高度超过1 m基础处理措施示意图Fig.14 Diagram of treatment measures for foundation with height exceeding 1 m

图15 高度超过1 m基础处理措施平面图Fig.15 Plan of treatment measures for foundation with height more than 1 m

1）第二阶模板通过水平支撑担支承在第一阶模板上，通过钢钉固定在一起。水平支撑担采用两根60 mm×90 mm 方木，同时作为第二阶模板的水平楞，构成第二阶模板的加固体系。

2）模板通过60 mm×90 mm 的木方进行加固。横楞：第一阶模板设置在模板上下部，第二阶模板因高度较高，除上下部设置以外，中间每隔50 cm设置1道，以此增强侧边抗变形能力。纵楞：每隔20 cm 设置1 道，以此增强模板整体刚度。

3）第一阶模板采用钢管进行加固，通过扣件进行连接；第二阶模板采用对拉螺杆和双钢管对模板进行加固，钢管间隔30 cm设置，通过对拉螺杆可靠拉结。

4）通过支撑钢管与脚手架进行连接，以增加模板体系的稳定和抗倾覆能力，第一阶模板设置4道，第二阶模板设置2道，每根钢管与脚手架2根大横杆通过扣件进行连接。

2.3.2 方案分析

1）材料周转分析：此处同“水池或地下室侧壁上翻”情况，材料易于购买或租赁，适用于不同的施工部位，可在不同工程、不同施工条件下周转使用。在周转使用的同时，做好模板使用维护，控制好模板损耗即可。

2）技术可行性：此处同“水池或地下室侧壁上翻”情况，在总结传统施工方法的基础上，重点针对保证模板体系刚度、防止失稳情况发生和保证基础浇筑质量等进行优化设计。针对高度较高的多阶独立基础，采用脚手架作为支撑点的方案，其一综合了现场施工条件、工人操作水平和实际施工需要；其二是通过脚手架，工人可以有更安全的操作平台进行螺栓或者埋件的预埋焊接工作。而之所以不采用小基础的斜撑方案，其一是基础高度较高，采用斜撑的方式为保证支撑有效性，通常需要保证斜撑与地面夹角为45°～60°［22］，需要现场有足够的工作场地，然而实际很难达到；其二是斜撑过长，钢管作为受弯构件，很容易失稳，故需要横向和竖向进行支撑加固，因高度较高，无施工平台，钢管连接和扣件安装施工难度较大；其三是用钢管对斜撑钢管进行横向和纵向的加固，其本质上已经具备了脚手架的特点，可视为特殊型式的脚手架，具有安全性高、使用方便和坚固耐用的特点［23］。故综合考虑以上几方面的原因，采用此种方案，能有效保证技术可行性。

3）成本分析：此处同“水池或地下室侧壁上翻”情况，钢管、扣件、木方和模板等材料能够保证比较理想的经济成本。脚手架作为最常用的支撑体系和作业平台，经历了各种施工条件的检验，能够保证在满足施工需要的前提下，在材料获取、成本控制、周转使用等各方面有得天独厚的优势。故此方案在成本上也就有很强的优势。

2.5 归纳总结

前述四种类型的吊模加固处理的措施，是基于经济可行的出发点，总结过往变电站施工中的经验，对其薄弱点进行重点强化，共同之处在于：

1）增强模板刚度。因为采用的是成本较低、易于获取的胶合板面板材料，其虽然有较强的重复利用性，但是抗弯性能不足，需要进行加强。结合以往经验，用木方作为纵横楞梁能够有效解决此问题，且木方的获取同样很便捷。需要注意的是，除了模板四周需要通过木方进行加强外，其中间部位主次楞的间距需要根据施工情况来定。一般情况下，体量较小/尺寸较小的构件混凝土浇筑，可间隔50 cm设置，但是对于大体量/尺寸较大的构件，则需要缩短间隔，需间隔20 cm或者30 cm进行设置。

2）通过钢管进行加固。钢管在建设工程中是优良的抗压弯材料，其优良的性能和经济的成本使得其在施工中得以普遍应用。在增强模板刚度的同时，仍需使用钢管通过支撑或者拉结的作用进行加固，其间距同样视施工情况来定，可参考楞梁的设置间距。

3）对钢管的拉结采用对拉螺杆（有防水要求的采用止水螺杆）。对拉螺杆在工程施工中应用广泛，其对于模板的对拉加固，防止浇筑涨模有着很重要的作用。螺杆规格也视施工情况来定，对于截面尺寸较大或者浇筑量较大的构件，可以采用较粗的螺杆。当然，施工中也可配合模板夹具使用［24］，但一般情况下，对拉螺杆仍不可替代，夹具的使用可作为定形定位来使用，以夹具作为主要拉结受力部件的话，需进行严格的受力计算以确定能否使用。

4）对模板体系的支撑采用钢管支撑，必要时可采用闭合脚手架。利用钢管作为支撑，是施工中常用的措施，在吊模加固处理中，通过钢管进行支撑，能够很好地增强模板体系的稳定性，对防止其倾覆起着至关重要的作用。钢管必须要有可靠的支撑点，可采取打入地锚作为支撑点的方式，也可将其支撑在岩层上。正如前述，在施工场地受限，无法对其进行支撑的情况下，需借助脚手架来完成，需要注意的是，同防火墙脚手架搭设要求一致，脚手架需设置为封圈型［25］，否则无法达到稳定性的要求。

3 结语

总结变电站土建施工成熟经验，通过凝练优秀方案、归纳通用措施、汇总合理做法，在保证吊模稳固性、支撑牢固性和方法合理性的基础上，论述措施的经济有效性，提升吊模加固处理水平。本文旨在通过常用周转性材料的使用，以高效合理的方法，提升变电站土建施工整体水平。通过对结构降板、水池底板、多阶独立基础及构造柱四种典型吊模类型的分析，指导其他各种模板体系的施工。以上4种吊模加固措施中所蕴含的加固、拉结和支撑思想，是模板支撑体系最基本的出发点和落脚点，是实现模板加固处理最根本的内涵。本文吊模加固处理措施中也有可优化改进的地方，譬如吊模支架的研究、地锚和支架组合的研究等［26-36］，都能够更大程度地提升加固有效性，并能够有更强的适应性。做好吊模加固处理，强化过程管控，提升组织管理水平，通过多位一体的结合，以此来更好地提升变电站施工整体水平。