一種大型輕便化快速安裝及拆卸式鋼模板

金錢(qián)華

上海綠地建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200083

市政工程裝配式施工技術(shù)是與“十三五”規(guī)劃提出的綠色發(fā)展理念相契合的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于預(yù)制構(gòu)件的工廠標(biāo)準(zhǔn)化、快速化預(yù)制，原來(lái)的鋼模板預(yù)制工藝已無(wú)法滿足目前市政預(yù)制裝配式橋梁質(zhì)量及施工效率的需求，故設(shè)計(jì)研發(fā)一種大型輕便化快速安裝及拆卸式鋼模板施工技術(shù)成為一種現(xiàn)實(shí)的需求，特別是混凝土小箱梁的預(yù)制，對(duì)于大型化、輕便化、快速安拆、流水化預(yù)制工藝有更加迫切的需求[1-7]。

1 預(yù)制小箱梁鋼模板施工工藝流程

預(yù)制小箱梁鋼模板施工工藝流程為：場(chǎng)地平整、混凝土臺(tái)座制作→鋼底模安裝，測(cè)量定位→采用專用吊具進(jìn)行側(cè)模整體安裝及固定→底部鋼筋籠的整體安裝→內(nèi)模的整體安裝及防上浮固定→上部鋼筋籠的整體安裝→小箱梁混凝土整體澆筑→待小箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，整體拆除側(cè)模并整體拼裝到待預(yù)制的相鄰底模上，同時(shí)開(kāi)始等待預(yù)制小箱梁鋼筋的吊裝→待小箱梁強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，折疊并拆除內(nèi)?！貜?fù)上述的施工過(guò)程。如圖1所示。

圖1 工藝流程示意

2 預(yù)制小箱梁鋼模板施工技術(shù)要點(diǎn)

大型輕便化快速安裝及拆卸式預(yù)制小箱梁鋼模板體系由底模、側(cè)模、內(nèi)模、C形可調(diào)節(jié)吊鉤等組成（圖2）。新設(shè)計(jì)的小箱梁鋼模板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)便，便于各部件一次整體安裝到位，易于多次循環(huán)往復(fù)使用。同時(shí)，在多次循環(huán)往復(fù)使用中，不產(chǎn)生影響預(yù)制構(gòu)件外形的變形和損壞。

圖2 大型輕便化快速安裝及拆卸式預(yù)制小箱梁鋼模板體系

2.1 預(yù)制小箱梁鋼模板計(jì)算

鋼模板在加工制作前必須對(duì)相應(yīng)部件（包括：底模、側(cè)模、內(nèi)模、C形可調(diào)節(jié)吊鉤等）進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，以確保整個(gè)模板體系安全可靠。為保證整套模板具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及操作輕便，模板的鋼材采用Q345材質(zhì)。計(jì)算荷載包括內(nèi)模上浮力、混凝土澆筑時(shí)的側(cè)壓力、模板自重等，部分模板計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

圖3 部分模板計(jì)算結(jié)果

2.2 預(yù)制小箱梁鋼模板組成

預(yù)制小箱梁鋼模板體系由底模體系、側(cè)模體系、可折疊內(nèi)模體系、C形多孔可調(diào)節(jié)吊鉤、端模、防上浮錨桿等部件組成，各部件的組成及作用如下。

2.2.1 整體式底模體系

在預(yù)制過(guò)程中需設(shè)置多個(gè)整體式底模體系，以滿足整體式側(cè)模、內(nèi)模一次安裝或拆卸到位要求。

整體式底模體系由主鋼框架、次鋼框架、面板、局部加固面板、底部側(cè)模支托限位件等部件組成。

1）主鋼框架由橫向和局部縱向的H型鋼組成，其作用是：作為整個(gè)底模的主承重部件，并將上部的預(yù)制構(gòu)件荷載可靠傳遞給混凝土臺(tái)座；承擔(dān)側(cè)模傳遞過(guò)來(lái)的水平荷載，限制側(cè)模水平位移；內(nèi)模上浮力的主要承受部件之一，與次鋼框架及局部加固面板一起組成一體，共同承受內(nèi)模上浮力。

2）次鋼框架由橫向和縱向的槽鋼組成，其作用是：作為整個(gè)底模的次承重部件，并將上部的預(yù)制構(gòu)件荷載可靠傳遞到主鋼框架；保證整個(gè)底模面板的平整度，防止面板局部變形；內(nèi)模上浮力的主要承受部件之一，與主鋼框架及局部加固面板一起，組成一體共同承受內(nèi)模上浮力。

3）面板由整塊熱軋鋼板制作而成，自身具有良好的強(qiáng)度和剛度，作為與混凝土直接接觸的部位，是確保預(yù)制混凝土外觀質(zhì)量的重要部件。

4）局部加固面板由整塊加厚熱軋鋼板制作而成，并與面板焊接成一體，上部設(shè)有錨固孔和錨固螺栓，其作用是：用于固定上浮錨桿；對(duì)承受內(nèi)模上浮力的面板區(qū)域進(jìn)行加固，以保證承擔(dān)上浮力部位面板的強(qiáng)度和變形滿足相關(guān)要求。

5）底部側(cè)模支托限位件由支托鋼板、開(kāi)槽的限位卡槽及T形限位板組成，其作用是：固定及支撐側(cè)模底部，防止側(cè)模底部水平及豎向位移，保證側(cè)模的線形及拱度與底模一致，從而保證整個(gè)預(yù)制箱梁的整體線形符合設(shè)計(jì)圖要求；承擔(dān)側(cè)模傳來(lái)的水平及豎向荷載；將側(cè)模底部的荷載傳遞給底模主鋼框架。

整體式底模長(zhǎng)度要與所預(yù)制的混凝土小箱梁長(zhǎng)度相適應(yīng)，同時(shí)可以根據(jù)箱梁的線形及拱度進(jìn)行反拱設(shè)置，并將底模承受的荷載均勻傳遞給基礎(chǔ)。

2.2.2 整體式側(cè)模體系

整體式側(cè)模的外形及長(zhǎng)度必須與所預(yù)制的混凝土小箱梁相適應(yīng)。高度約為1.6 m，上翼緣外挑約為1.2 m。側(cè)模底部采用限位塊和鋼鍥進(jìn)行加固，與底模拼接成一體。垂直方向采用可調(diào)節(jié)式立桿進(jìn)行支撐，上口采用精軋螺紋鋼筋進(jìn)行對(duì)拉加固，單側(cè)的側(cè)模安裝及拆卸采用C形可調(diào)節(jié)吊鉤整體一次性完成。

整體式側(cè)模體系由面板、背肋、模板收邊加固方鋼、C形鉤吊裝卡固方鋼、可調(diào)節(jié)立桿、上部緊固精軋螺紋鋼筋、側(cè)模存放支架等部件組成，如圖4所示。

圖4 整體式側(cè)模體系的部件組成

1）面板由整塊熱軋鋼板制作而成，自身具有良好的強(qiáng)度和剛度，作為與混凝土直接接觸的部位，是確保預(yù)制混凝土外觀質(zhì)量的重要部件。

2）背肋是由整塊熱軋鋼板通過(guò)等離子切割而成的整塊異形板，其作用是：保證整個(gè)側(cè)模面板的平整度，防止面板局部變形，保證整個(gè)側(cè)模面板有足夠的強(qiáng)度和剛度；用于承受面板傳來(lái)的荷載，并將荷載傳遞給收邊方鋼。

3）上下部收邊方鋼由熱軋成品矩形鋼管制作而成，其作用是：與面板、背肋焊接成一體，以保證整個(gè)側(cè)模的強(qiáng)度和剛度；下部收邊方鋼用于與底模卡槽固定，并承擔(dān)整個(gè)側(cè)模的底部荷載及部分豎向荷載；上部收邊方鋼用于與可調(diào)節(jié)立桿的連接，并將側(cè)模外挑部分的豎向荷載傳遞給可調(diào)節(jié)立桿；上部收邊方鋼作為C形可調(diào)節(jié)吊鉤起吊時(shí)的卡固件。

4）可調(diào)節(jié)立桿由帶可調(diào)節(jié)孔的上下兩段無(wú)縫鋼管組成，其作用是：調(diào)節(jié)側(cè)模的水平高度及相應(yīng)位置；承擔(dān)混凝土箱梁澆筑時(shí)的豎向荷載。

5）上部緊固精軋螺紋鋼筋的作用是：承擔(dān)側(cè)模上口的水平荷載以及防止側(cè)模上口的水平位移。

6）側(cè)模存放支架由無(wú)縫鋼管焊接而成，通過(guò)螺栓與側(cè)模連接成一體，用于側(cè)模的臨時(shí)及長(zhǎng)久存放，減少側(cè)模存放時(shí)的占用空間。

2.2.3 可折疊內(nèi)模體系

可折疊翻轉(zhuǎn)內(nèi)模的外形及長(zhǎng)度必須與所預(yù)制的混凝土小箱梁相匹配。高度約為1.2 m，寬度約為1.7 m。內(nèi)模各構(gòu)件之間通過(guò)螺栓及銷軸連接，內(nèi)模通過(guò)防上浮錨桿與底模連接，并防止混凝土澆筑時(shí)內(nèi)模上浮。上部可折疊段可通過(guò)銷軸來(lái)上下折疊，混凝土箱梁澆筑前，內(nèi)模整體一次吊裝入模，混凝土箱梁澆筑完成后，內(nèi)模折疊分段拆除。

可折疊翻轉(zhuǎn)內(nèi)模體系由上部可折疊翻轉(zhuǎn)段、兩側(cè)固定段、下部錨固段、防上浮錨桿、內(nèi)部豎向槽鋼組成，具體如圖5所示。

圖5 可折疊內(nèi)模體系的部件組成

1）上部可折疊翻轉(zhuǎn)段由面板及等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強(qiáng)度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑，其作用是：承擔(dān)混凝土箱梁澆筑時(shí)的上部荷載；混在凝土箱梁澆筑完成并達(dá)到拆模強(qiáng)度之后，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)折疊，便于內(nèi)模拆除。

2）兩側(cè)固定段由面板及等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強(qiáng)度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑，其作用是：承擔(dān)混凝土箱梁澆筑時(shí)的側(cè)面荷載；混凝土箱梁澆筑完成達(dá)到拆模強(qiáng)度后，作為上部可折疊翻轉(zhuǎn)段翻轉(zhuǎn)支點(diǎn)，保證上部可折疊翻轉(zhuǎn)段的可靠翻轉(zhuǎn)。

3）下部錨固段由面板、熱軋方鋼、等離子切割而成的整塊異形加勁板制作焊接而成，自身具有良好的強(qiáng)度和剛度，面板是與混凝土直接接觸的部位，表面必須平整光滑。方鋼上設(shè)有錨固孔，用于防上浮錨桿的固定，其作用是：承擔(dān)混凝土箱梁澆筑時(shí)的上浮荷載；用于上浮錨桿的固定。

4）防上浮錨桿由錐形圓鋼制作而成，兩端設(shè)有螺紋用于螺母的緊固，其作用是：固定底模及內(nèi)模，并將內(nèi)模承擔(dān)的上浮荷載傳遞給底模，解決了以往采用壓石方法防止內(nèi)模上浮的不足。

5）內(nèi)部豎向槽鋼由成品槽鋼制作而成，通過(guò)螺栓與內(nèi)模各體系連接，其作用是：保證整個(gè)內(nèi)模的形狀及整體剛度；承擔(dān)混凝土小箱梁澆筑時(shí)的部分豎向荷載。

2.2.4 多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤

多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤是一種配合整體式側(cè)模板工作的專用吊具，作用就是實(shí)現(xiàn)整體式側(cè)模板的一次安裝或拆卸，減少吊裝機(jī)械的使用。

多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤由等離子切割而成的整塊C形鋼板、多孔調(diào)節(jié)鋼板及局部加強(qiáng)鋼板組成。通過(guò)合理設(shè)置多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤的數(shù)量及杠桿原理，利用卡固側(cè)模上的卡固方鋼及上部收邊方鋼來(lái)整體安拆側(cè)模（圖6）。

圖6 多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤的部件組成

2.2.5 端模

端模由多塊成品鋼板通過(guò)螺栓組合而成，上面根據(jù)預(yù)應(yīng)力索的位置設(shè)有預(yù)應(yīng)力錨具孔，便于預(yù)應(yīng)力錨具的定位及安裝。

2.3 預(yù)制小箱梁鋼模板施工技術(shù)要求

2.3.1 模板加工制作時(shí)的技術(shù)要求

側(cè)模、端模及內(nèi)模安裝尺寸允許偏差和檢驗(yàn)方法見(jiàn)表1。

表1 各模板允許偏差及檢驗(yàn)方法

2.3.2 模板安拆時(shí)的技術(shù)要求

1）底模安裝。采用水平儀進(jìn)行觀測(cè)檢查，當(dāng)混凝土臺(tái)座沉降穩(wěn)定，底模預(yù)拱變化在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)時(shí)即可停止觀測(cè)，并將檢查結(jié)果記錄歸檔；當(dāng)觀測(cè)值不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

底模預(yù)拱度計(jì)算及設(shè)置：通過(guò)跨中高程與小箱梁兩端高程的平均值對(duì)比，計(jì)算箱梁拱度。結(jié)合箱梁存放時(shí)的中部徐變位移情況，30 m標(biāo)準(zhǔn)跨徑小箱梁預(yù)拱度設(shè)置為箱梁拱度＋2 cm。底模安裝尺寸允許誤差見(jiàn)表2。

表2 底模安裝尺寸允許誤差

2）側(cè)模安裝及加固。整體式側(cè)模采用多孔可調(diào)節(jié)C形吊鉤實(shí)現(xiàn)一次整體安裝、拆卸；側(cè)模固定在底模支托限位件上，保證側(cè)模的線形及拱度與底模一致，從而保證整個(gè)預(yù)制箱梁的整體線形符合設(shè)計(jì)圖要求。側(cè)模底部采用限位塊和鋼鍥進(jìn)行加固，側(cè)面采用可調(diào)節(jié)式立桿進(jìn)行支撐。側(cè)模上口通過(guò)精軋螺紋鋼進(jìn)行固定。

3）端模安裝。端模分為2個(gè)部分，在中間位置處斷開(kāi)，并安裝可以伸縮鋼板的槽口，可以調(diào)節(jié)不同小箱梁的斜交角度。

4）內(nèi)模安裝。在側(cè)模、梁體鋼筋、端模安裝完成后，將整體拼裝的內(nèi)模吊裝至鋼筋籠內(nèi)。內(nèi)模采用防上浮錨桿與底模連接，避免內(nèi)模在澆筑時(shí)上浮（圖7）。

圖7 內(nèi)模防上浮連接

5）內(nèi)模拆除。折疊內(nèi)模時(shí)在需要拆除內(nèi)模的預(yù)制小箱梁兩端安裝1臺(tái)固定卷?yè)P(yáng)機(jī)，將卷?yè)P(yáng)機(jī)的卡扣與內(nèi)模連接牢靠，工人鉆入內(nèi)模取下螺栓、補(bǔ)板、支撐桿，內(nèi)模自動(dòng)折疊收縮，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)緩緩抽拉內(nèi)模。

采用大型輕便化快速安拆鋼模板工藝的預(yù)制構(gòu)件成品效果如圖8所示。

圖8 預(yù)制構(gòu)件成品效果

3 結(jié)語(yǔ)

大型輕便化快速安裝及拆卸式預(yù)制小箱梁鋼模板體系的應(yīng)用，能使混凝土預(yù)制小箱梁在工廠預(yù)制化階段的效率得到大幅度提升，同時(shí)也能極大地提高預(yù)制小箱梁的成品質(zhì)量，可以為近年來(lái)國(guó)家力推的市政建設(shè)全面采用預(yù)制裝配式橋梁技術(shù)提供有力的保障。

該模板體系已在上海市多個(gè)裝配式市政高架項(xiàng)目中得到安裝和推廣，如S7公路新建工程一期、二期項(xiàng)目，龍東大道改建工程，濟(jì)陽(yáng)路改建工程，S3公路新建工程等，保證了施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全，縮短了施工工期，尤其在保證產(chǎn)品質(zhì)量及安全生產(chǎn)方面具有突破性的優(yōu)勢(shì)。