涵身整体浇筑移动模架的应用分析

林春茂

（广东省怀阳高速公路管理中心，广东肇庆 526599）

1 工程概况

广东省怀集至阳江港高速公路怀集至郁南段是广东省高速公路网“九纵线”怀集至阳江港高速公路的重要组成部分。怀阳高速公路X1 合同段土建工程位于广东省肇庆市境内，线路由北向南经封开县金装镇及南丰镇[1]。起止桩号为K25+200—K35+970，线路全长10.77km。全线盖板涵洞共34 座，其中1-4×4m盖板涵23 座。基础、涵身采用C30 混凝土。为保证涵洞施工质量，加快涵洞施工进度，项目设计了涵身移动模架，专门用于1-4×4m 盖板涵的施工。

2 涵身整体施工工艺

2.1 基础处理

基础混凝土浇筑完成后，测量放出涵身平面位置，检查涵身位置高程情况。对涵身及基础接触面进行凿毛及清理，施作模板调平层。

2.2 模板安装及拆移

模板安装：涵身根据各涵洞长度情况划分节段长度，采用组合移动模板整体一次浇筑成型。将移动模架整体固定在基础调平层上，通过调整滑块、上吊杆及丝杆的位置将内外模板精确就位，内外侧模板通过M20 精轧螺纹钢进行紧固。墙身模板安装时，沉降缝做到两端竖直、平整，上下贯通，模板各部位尺寸正确、板面平整、拼缝严密、支撑牢固[2]。

模板拆移：移动模架向前移动时，先拆除对穿拉杆，然后收紧调节丝杆使模板与混凝土体脱离；在模架前方放置两个手拉葫芦，使移动模板系统平顺向前移动。

2.3 混凝土施工

第一，采用罐车运送混凝土，浇筑时采用吊车和料斗配合进行施工。

第二，涵身混凝土施工时水平分层连续浇筑，每层厚度不超过30cm，并控制混凝土浇筑速度，以避免由于混凝土局部较大的集中荷载而导致模架倾斜失稳。

第三，混凝土振捣时，振捣棒要快插慢拨，振捣棒须垂直或略微倾斜插入混凝土中，确保振捣到位，减少气泡，提高混凝土质量。

第四，混凝土浇筑期间，安排专人检查模架系统的稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，必须及时处理。

3 涵身整体浇筑移动模架设计及验算

3.1 移动模架设计

涵身施工采用移动模架进行模板的安装、调整、移动、拆除作业，该组合系统由桁架系统、模板系统和行走系统三部分组成，模板系统刚度大，能有效地加快立模、拆模速度，减少人工，确保外观质量和结构尺寸[3]。

第一，模板系统结构：面板采用5mm 钢板，连接法兰为12×80 扁钢，主筋为8#槽钢、次筋为10×80 扁钢；模板背杆采用双16 槽钢。内外模板由3～4 块长度为6m 的模板拼装而成，使用双16#槽钢作为背杆，现场焊接为一个整体，背杆的间距为900mm。采用M20 精轧螺纹钢作为模板的对拉杆。

第二，承重及行走系统结构：门架立柱为H 钢294×200，门架横联为20#工字钢，下横梁为双拼20#槽钢。

第三，吊挂系统结构：主梁（主桁架）采用双拼20#槽钢及16#槽钢焊接而成，模板吊杆采用M32 精轧螺纹钢。每套模板设置3 片主桁架，每个桁架设置4 个吊点，分别吊起两侧的内外模。移动模架设计如图1所示。

图1 移动模架设计图

3.2 移动模架受力验算

3.2.1 侧压力计算

模板的侧板在浇筑时受到混凝土侧压力的作用。

根据测定，混凝土作用于模板的侧压力随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即是新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践检验，可按式（1）、式（2）进行计算，并取其最小值：

式（1）～式（2）中：F为新浇筑混凝土对模板的最大侧压 力，kN/m2；γc为混凝土的重力密度，kN/m3，取25kN/m3；t0为新浇筑混凝土的初凝时间（h），当缺乏试验资料时，可采用t0=200/(T+15)计算，取常温为25℃，所以初凝时间为5h；V为混凝土的浇筑速度，m/h，取V=3m/h；H为混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（m），取4.8m；β1为外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺外加剂时取1.2；β2为混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于30mm 时取0.85，在50～90mm 之间时取1，在110～150mm 之间时取1.15。

取二者中的较小值，即F=57.156kN/m2作为模板侧压力的标准值，取荷载分项系数1.2，则计算模板强度的荷载值为：q=68.4kN/m2，F=0.22。

3.2.2 面板受力计算

外模面板采用5mm 普通钢板，被筋板划分为许多小格（大小为0.3m×0.5m），取其中一方格计算(按两边固定、两边自由计算)。

如图2 所示，载荷为F1=68.4kN/m2，最大的应力值为76.9MPa＜[σ]，满足强度要求；最大的变形值为0.33mm，满足刚度要求。

图2 面板应力图

3.2.3 主筋受力计算

主筋支承在背杆上，可作为支承在背杆上的连续梁计算，支点的距离等于背杆的间距，背杆的间距为0.9m。主筋采用8＃槽钢，最大间距为300mm，其均布载荷强度计算值为：Q1=F1×h=68.4kN/m2×0.3m=20.5kN/m。如图3 所示，最大应力值为54MPa＜[σ]，满足强度要求；最大位移量为0.2mm，ω∕1=0.2/900＜1/400，故主筋满足刚度要求。

图3 主筋应力图

3.2.4 背杆受力计算

背杆为双16#槽钢，按0.9m 的间距进行布置，混凝土侧压力的计算载荷为：Q2＝F1×h＝68.4×0.9＝61.56kN/m。模板的最大高度为4.8m，背杆对穿M20拉杆进行紧固。如图4 所示，经受力分析建模可知，最大应力值为78.7MPa＜[σ]，满足强度要求；最大位移量为0.9mm，满足刚度要求。

图4 背杆应力图

3.2.5 主桁架受力计算

主桁架采用双拼20#槽钢及16#槽钢焊接而成，主桁架主要悬吊两侧模板的重量，此外，在模板拆模时，要克服模板与混凝土体的黏结力[4]。如图5 所示，单片内外模的自重为3750kg，自重分布在3 片主梁上，所以主梁承受的节点荷载为12.5kN，此处考虑模板的黏结力，节点荷载按2 倍即25kN 进行建模分析：最大应力值为83.4MPa＜[σ]，满足强度要求；最大位移量为2.7mm，ω∕1=2.7/2000＜1/400，满足刚度要求。

图5 主桁架应力图

4 结论

通过采用移动模架进行涵身整体施工，优势明显，具体表现在以下几个方面：第一，模板与传统拼装模板相比，整体性更好，稳定牢固，接缝少，拉杆孔少，减少了涵身的施工缝，涵身、涵台浇筑完成后表面平整、外观质量好。第二，模板之间支撑采用工字钢桁架及丝杆，安全稳定。第三，移动模架下方设有行走轮，移动方便快捷，且不需要吊车等机械配合，只需手拉葫芦便可移动，减少了机械及人力投入，提高了工效。第四，混凝土浇筑完成后，只需调整丝杆及上方的手拉葫芦便可拆模，不需机械配合，且降低了拆模的安全风险。第五，涵洞结构尺寸控制好，墙身厚度、净宽、净高等尺寸均满足规范要求，且错台较小、线形顺直。