模板優(yōu)化設(shè)計(jì)

王德強(qiáng)（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司，四川成都610000）

模板優(yōu)化設(shè)計(jì)

王德強(qiáng)（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司，四川成都610000）

新建陽(yáng)泉北至大寨鐵路項(xiàng)目第五標(biāo)段蔭營(yíng)河特大橋?yàn)殛?yáng)大線路的節(jié)點(diǎn)工期控制工程，墩柱數(shù)量多、墩高分布范圍寬，墩柱模板的配套成為施工成本控制的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)該橋的工期、墩柱分布及模板廠家的實(shí)際技術(shù)產(chǎn)能，為節(jié)約成本投入，陽(yáng)大五標(biāo)項(xiàng)目試驗(yàn)、實(shí)踐了該優(yōu)化設(shè)計(jì)，為類(lèi)似工程提供了借鑒依據(jù)。

模板；成本；高墩；工期；利用率

1 工程概況

蔭營(yíng)河特大橋起訖里程為DK30+057.6～DK32+346.06，共2.288km。橋跨結(jié)構(gòu)形式為（2-24m+58-32m）單線簡(jiǎn)支T梁、1-（40+64+40）m和1-（48+80+48）連續(xù)梁，本橋?yàn)閱尉€橋。位于-11‰、-15‰、-5‰坡道及R=10000m曲線。橋臺(tái)均采用單線T形橋臺(tái)，橋墩采用單線圓端形實(shí)體墩和空心墩，共計(jì)65個(gè)墩柱。

2 墩身模板

目前鐵路橋墩施工時(shí)，普遍采用整體式鋼模板，主要受墩柱坡度、及墩身結(jié)構(gòu)影響，鋼模板在加工時(shí)，考慮其整體性，一般的只能做成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。使用整體鋼模板結(jié)構(gòu)進(jìn)行墩身施工時(shí)，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）整體鋼模板的剛度、強(qiáng)度和模板平整度好，施工完成的墩身混凝土結(jié)構(gòu)外觀平整度好、圓弧段線性流暢、墩柱錯(cuò)臺(tái)較小。

（2）整體鋼模板在安裝、校核時(shí)較方便，可操作性高，節(jié)約時(shí)間。

（3）在墩高坡比一致時(shí)，可循環(huán)利用的次數(shù)多。

2.1 模板選擇

陽(yáng)大五標(biāo)蔭營(yíng)河特大橋墩身施工前在模板策劃時(shí)考慮采用的墩身模板即為整體式鋼模板。蔭營(yíng)河特大橋墩身分空心墩和實(shí)心墩，實(shí)心墩分35：1、45：1、50：1三種?？招亩辗?5：1/ 80：1、45：1/80：1、60：1/85：1三種。計(jì)劃進(jìn)場(chǎng)的模板共計(jì)11套，計(jì)劃進(jìn)場(chǎng)時(shí)間為2016年2月20日。

（1）按照7#、39#墩身制作3整套模板，28個(gè)墩身共用，計(jì)劃工期84d。

（2）按照47#墩身制作一套整模板與48#墩身共用。按照46#墩身制作一套模板，平模4節(jié)，與49#墩身共用。工期36d。

（3）按照17#墩身制作圓弧端模板（墩頂以下17.5m段），平模制作4節(jié)，與20#墩身共用，墩頂17.5m以下模板與18#墩身模板共用。按照18#墩身制作圓弧端模板（一模到頂），平模制作8節(jié)，與19#墩身共用。工期73d。

（4）按照21#墩身制作2整套模板（一模到頂），15個(gè)墩身共用，計(jì)劃工期96d。

（5）按照24#、25#墩身制作2套模板，圓弧段一模到頂，平模16節(jié)，14個(gè)墩身共用。計(jì)劃工期103d。

表1 墩身模板類(lèi)型表

2.2 模板利用率

2.2.1 實(shí)心墩模板利用率

蔭營(yíng)河特大橋 35：1實(shí)心墩共計(jì)28個(gè)，平均墩高為：12.73m，為其配套的模板共3套，模板制作高度為墩柱中高度排前三位的三個(gè)墩柱。模板最大循環(huán)利用率K為：

K=墩柱數(shù)量/模板套數(shù)=28/3=9.33，模板的利用率較高，所以35：1實(shí)心墩模板的配置合理。

另外：45：1和50：1實(shí)心墩各兩個(gè)墩，平均墩高為9.5m和8m，各配置1套模板，因墩柱數(shù)量限制，其利用率K值僅為2偏低。

2.2.2 空心墩模板利用率

（1）蔭營(yíng)河特大橋35：1/80：1的空心墩共計(jì)4個(gè)，因其位于連續(xù)梁位置，考慮工期配置2套模板。模板最大循環(huán)利用率K為：

K=墩柱數(shù)量/模板套數(shù)=4/2=2，模板的利用率底，配置不合理，需要優(yōu)化。

（2）蔭營(yíng)河特大橋45：1/80：1的空心墩共計(jì)14個(gè)，考慮配置2套模板，模板最大循環(huán)利用率K為：

K=墩柱數(shù)量/模板套數(shù)=14/2=7，模板的利用率較高，配置較合理。

（3）蔭營(yíng)河特大橋60：1/80：1的空心墩共計(jì)15個(gè)，考慮配置2套模板，模板最大循環(huán)利用率K為：

K=墩柱數(shù)量/模板套數(shù)=15/2=7.5，模板的利用率較高，配置較合理。

3 墩身模板再優(yōu)化

3.1 優(yōu)化思路主要依據(jù)

（1）蔭營(yíng)河特大橋的實(shí)際施工工期。

（2）模板廠家實(shí)際設(shè)計(jì)制作水平。

3.2 優(yōu)化內(nèi)容介紹

在考慮蔭營(yíng)河特大橋35：1/80：1墩柱施工時(shí)，連續(xù)梁主墩施工周期為制約工期，但邊墩施工不受工期制約，可適當(dāng)?shù)姆怕俣取?/p>

通過(guò)對(duì)模板廠家的調(diào)研及對(duì)墩柱試題結(jié)構(gòu)的分析，我們最后選擇一種在市政建設(shè)中常見(jiàn)的模板，即可調(diào)半徑鋼模板，可調(diào)半徑鋼模板的工作原理是基于鋼模板面板的韌性基礎(chǔ)上，通過(guò)模板背部豎向肋桿上設(shè)置的調(diào)節(jié)螺栓及對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)模板的可調(diào)節(jié)性能。之所有可以用在墩柱上，主要是由墩身坡比的統(tǒng)一性，通過(guò)不斷調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓及增減調(diào)節(jié)塊將模板的半徑調(diào)節(jié)為墩身施工時(shí)所需的坡比。

3.3 平模優(yōu)化

平模在實(shí)際施工中，利用率普遍比圓模利用率高，在承臺(tái)、橋臺(tái)、墩身、連續(xù)梁、現(xiàn)澆梁的平面位置均有使用實(shí)例。

因此平模尺寸選擇時(shí)，我們制定了統(tǒng)一的平模制作標(biāo)準(zhǔn)：

（1）適當(dāng)?shù)脑黾悠侥偠?、?qiáng)度，以提高平模循環(huán)利用次數(shù)。使平模在多次使用后，平模的變形情況仍在誤差要求范圍內(nèi)。

（2）平模尺寸控制：平模加工成固定的單元板（高度×寬度：2×1及其他小型號(hào)配板）。平模出廠時(shí)根據(jù)墩型，由廠家將平模組裝成型，并運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.4 圓端模板優(yōu)化

坡比35：1/80：1空心墩模板由原先的一模到頂 （整體鋼模板）方案，修改為可調(diào)節(jié)模板。墩柱施工速度為1m/d，詳見(jiàn)圖1～2。其中：

外模：?jiǎn)喂?jié)高度2m，每套3節(jié)，共制作2套；

內(nèi)模：?jiǎn)喂?jié)高度2m，每套3節(jié)，共制作2套。

圖1 可調(diào)半徑圓端模板原理圖

圖2 可調(diào)半徑圓端模板實(shí)體圖

4 優(yōu)化成果

4.1 模板重量對(duì)比

模板優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)35：1墩身模板進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后墩身模板重量對(duì)比情況如表2。

表2 墩身模板類(lèi)型表

4.2 施工效果對(duì)比

4.2.1 施工速度對(duì)比可調(diào)半徑模板施工周期在隊(duì)伍施工水平保證的前提下：

速度為0.8m/d，熟練程度提高后可達(dá)到：1.0～1.5m/d。相對(duì)整體

鋼模板速度較慢，且對(duì)隊(duì)伍施工熟練度有較高要求。

4.2.2 墩身效果對(duì)比

可調(diào)半徑模板在混凝土施工完成后相對(duì)整體鋼模存在如下缺點(diǎn)：

（1）墩身外觀質(zhì)量存在接縫多；

（2）錯(cuò)臺(tái)位置較多（該項(xiàng)可加強(qiáng)施工隊(duì)伍施工水平來(lái)控制）；

（3）局部外觀線性較差（該項(xiàng)可由測(cè)量精度水平來(lái)控制）。

圖3 可調(diào)半徑模板混凝土外觀施工效果

圖4 整體鋼模板混凝土外觀施工效果

圖5 可調(diào)半徑模板與整體鋼模板混凝土外觀施工效果對(duì)比

4.3 相關(guān)指標(biāo)、要求

陽(yáng)大五標(biāo)模板優(yōu)化主要就墩身模板進(jìn)行了優(yōu)化，此次優(yōu)化提高了模板重復(fù)利用率。

4.3.1 使用變徑模板的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）在墩身施工時(shí)，提高了模板的機(jī)動(dòng)性，不必考慮因流水施工沖突而引起模板短缺，從而使墩身施工工期得到了充分保證。

（2）此模板可利用率相對(duì)較高，能在不同坡比、不同截面圓弧半徑的墩柱上使用。因此在維護(hù)保養(yǎng)措施到位的情況下，循環(huán)利用率將會(huì)更高。

（3）對(duì)施工場(chǎng)地空間要求底，因可調(diào)半徑模板數(shù)量相對(duì)整體鋼模板的數(shù)量少很多，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的空間要求低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)文明施工干擾很少，且模板倒運(yùn)成本降低。

（4）墩身平模方面，不論空心墩或者實(shí)心墩，均采用標(biāo)準(zhǔn)單元板，為平模的二次使用做了準(zhǔn)備，為類(lèi)似的工程間使用提供了極大便利。

4.3.2 施工管理和架子隊(duì)施工水平要求

（1）模板采用變徑圓模，在每一循環(huán)的墩身翻模施工中，必須對(duì)模板半徑進(jìn)行調(diào)整。在每一次半徑調(diào)整中都必須要求項(xiàng)目技術(shù)員、測(cè)量班親自監(jiān)督、檢查、復(fù)核。

（2）變徑模板相對(duì)整體鋼模，在混凝土外觀上較差。因此在翻模施工前必須保證模板的平整度、清潔度滿足相關(guān)要求。

（3）施工隊(duì)伍方面，要選用責(zé)任心強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)嫻熟的工人進(jìn)行操作，以避免操作不當(dāng)引起的不可預(yù)見(jiàn)后果。

（4）在模板進(jìn)場(chǎng)后，必須要求廠家安排專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員對(duì)模板的使用、維護(hù)、保養(yǎng)等進(jìn)行交底。另外：模板的易損配件要求廠家在模板進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須按量足額提供，以資備用。

（5）模板單重指標(biāo)

平模單重：130～140kg

圓模單重：110～125kg

目前，蔭營(yíng)河特大橋變徑模板施工的墩柱已經(jīng)完成，施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)混凝土外觀、墩身坡比均未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。

[1]實(shí)用五金手冊(cè)（第八版）.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.

[2]可調(diào)圓弧鋼模板在淺埋暗挖地鐵施工中的應(yīng)用.西部探礦工程，2007（3）.

[3]中華人民共和國(guó)鐵道部.《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》.北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

U415

A

2095-2066（2016）32-0183-02

2016-11-3

王德強(qiáng)（1979-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事施工技術(shù)及管理工作。