模板在水下混凝土澆筑施工中的應(yīng)用

蔡光哲,劉占軍,劉海付,韓闖

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林長(zhǎng)春130021）

模板在水下混凝土澆筑施工中的應(yīng)用

蔡光哲,劉占軍,劉海付,韓闖

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林長(zhǎng)春130021）

整體式不拆除模板，解決了水下混凝土澆筑施工中普遍存在的模板支立穩(wěn)定性差、封閉不嚴(yán)密、整體性差、水下作業(yè)工作量大、混凝土澆筑外觀質(zhì)量差等諸多難題。整體式不拆除模板在水下混凝土澆筑施工中的應(yīng)用提高了工程安全性，節(jié)省了工程投資，對(duì)于外形尺寸復(fù)雜、尺寸精度要求高、施工工期要求緊的水下混凝土澆筑領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

模板；水下混凝土澆筑；應(yīng)用

1 概述

隨著我國(guó)對(duì)江河海洋的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，各行各業(yè)對(duì)水下混凝土施工需求日益迫切，尤其在河道、已建水庫(kù)、海洋等深水區(qū)域的建設(shè)更離不開(kāi)水下混凝土施工。水下潛水設(shè)備的日趨完善和水下不離析混凝土等新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)，無(wú)疑使水下混凝土施工省時(shí)、省力、省費(fèi)用，大幅提高了水下混凝土的澆筑質(zhì)量。但在某些行業(yè)，由于對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的外形輪廓尺寸要求相對(duì)較高，在施工過(guò)程中如何制作和架立水下模板，成為水下混凝土技術(shù)實(shí)施的要點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)，也逐漸成為制約水下混凝土施工技術(shù)廣泛應(yīng)用的瓶頸。

2 水下混凝土澆筑對(duì)模板的一般要求

1）水下混凝土模板必須要滿足水下建筑物輪廓尺寸的要求。

2）水下混凝土模板內(nèi)側(cè)需承受未凝固混凝土的側(cè)壓力，外側(cè)還要承受一定的波浪壓力和動(dòng)水壓力，模板設(shè)計(jì)應(yīng)滿足雙向受力條件要求。

3）水下混凝土的拌合物普遍比常規(guī)混凝土的拌合物流動(dòng)性大，水下模板的密封性要求相對(duì)比較嚴(yán)格。

4）水下混凝土模板的安裝和沉放應(yīng)盡可能減小水下作業(yè)工作量，縮短水下作業(yè)時(shí)間，以達(dá)到提高工程安全性，節(jié)省工程投資的目的。

5）模板結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于水下拼裝和拆卸。

3 拼裝式模板在水下混凝土澆筑中存在的缺陷

目前，水下混凝土施工中傳統(tǒng)的模板多采用水下拼裝式模板，主要有拼裝式木模板、拼裝式鋼結(jié)構(gòu)模板和拼裝式鋼木混合模板等。拼裝式傳統(tǒng)模板雖然具有輕便靈活，制作、沉放方便等優(yōu)點(diǎn)，但在水下混凝土澆筑施工中普遍存在共同缺陷，即：①模板支立穩(wěn)定性差，混凝土外形尺寸難以保證；②模板拼裝質(zhì)量難以控制，封閉不嚴(yán)密，整體性差，出現(xiàn)拼接縫漏漿、混凝土表面極易發(fā)生局部?jī)A斜、變形等現(xiàn)象；③水下作業(yè)工作量大，工程造價(jià)高；④水下作業(yè)周期長(zhǎng)，難度大，安全隱患大；⑤混凝土面層極易受外界水流擾動(dòng)，導(dǎo)致拆模后出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，混凝土澆筑外觀質(zhì)量差等諸多問(wèn)題。

因此，如何能更好滿足對(duì)水下混凝土外形輪廓尺寸、混凝土澆筑外觀質(zhì)量及工程造價(jià)等方面的高標(biāo)準(zhǔn)要求，研究探討更有利于水下混凝土澆筑質(zhì)量的整體性、穩(wěn)定性、密封性更好的混凝土水下模板技術(shù)已成為水下混凝土施工領(lǐng)域日益關(guān)注的問(wèn)題。

4 整體式不拆除模板的優(yōu)勢(shì)

整體式不拆除模板主要特征在于：①模板在陸地根據(jù)結(jié)構(gòu)物的外形輪廓尺寸要求精確制作并拼裝；②模板拼裝光面朝外；③埋件事先精確固定在模板上；④模板整體吊放入水，調(diào)整、定位、固定；⑤混凝土澆筑完成后無(wú)需進(jìn)行模板拆除。整體式不拆除模板在水下混凝土澆筑施工中應(yīng)用主要優(yōu)勢(shì)如下：

1）模板制作方便快捷，省時(shí)、省力、省投資。整體式模板是在陸地制作和拼裝，相對(duì)傳統(tǒng)的拼裝式模板，一次成型率高，返工率低，提高施工效率，縮短施工工期，降低模板拼裝施工難度，減少模板水下拼裝作業(yè)量，可大幅節(jié)省工程造價(jià)。

2）模板整體穩(wěn)定性強(qiáng)，不易變形，對(duì)混凝土外觀尺寸的控制靈活方便。整體式模板是在陸地制作和拼裝，模板的整體剛度和穩(wěn)定性均優(yōu)于傳統(tǒng)的拼裝式模板，模板可按照建筑物各部位的外形尺寸精確制造和拼裝完成，尺寸控制精度高。此外，由于尺寸控制可靈活掌握，還可以廣泛應(yīng)用于外形輪廓尺寸復(fù)雜的水下混凝土建筑物的澆筑施工，應(yīng)用前景非常廣闊。

3）模板整體密封性強(qiáng)，大幅減少水下堵漏處理工作量。傳統(tǒng)的拼裝式模板由于水下拼裝難以控制，拼接縫封閉不嚴(yán)密，漏漿現(xiàn)象普遍存在，嚴(yán)重影響混凝土澆筑質(zhì)量。因此，混凝土澆筑之前的模板拼接縫水下堵漏工作量和澆筑過(guò)程中的漏漿處理工作量相對(duì)較大。而整體式模板密封性強(qiáng)，拼接縫處理基本可以做到天衣無(wú)縫，可以大幅節(jié)省水下堵漏及漏漿處理工作量。

4）大幅縮短水下作業(yè)周期，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的拼裝式模板施工從模板的吊裝入水開(kāi)始，模板的就位、拼裝、固定和堵漏、拆除均需要潛水員在水下進(jìn)行。其中，模板的拼裝、拆除工序作業(yè)量大、耗時(shí)長(zhǎng)，往往占整個(gè)水下作業(yè)量的大半部分。而整體式不拆除模板的應(yīng)用是通過(guò)陸地拼裝整體模板和不拆除模板技術(shù)，既優(yōu)化了模板水下拼裝、拆除等大部分水下作業(yè)工序，還優(yōu)化了部分水下堵漏作業(yè)量，大幅節(jié)省了潛水員水下作業(yè)工作量，節(jié)省了工程造價(jià)，同時(shí)也最大限度地規(guī)避了潛水員水下施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

5）整體式模板制作時(shí)光面朝外，且混凝土澆筑完成后不拆除模板，用光滑的鋼板代替了混凝土澆筑面層的蜂窩麻面和拼接縫處的漏漿變形缺陷，大幅提高了水下混凝土結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量。

6）整體式不拆除摸板，將模板直接作為水下混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的一部分，不僅能夠提高水下混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，而且能夠大大提高水下混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、抗凍融性能。

5 整體式不拆除模板的制作安裝和水下沉放

與普通拼裝式水下模板不同，整體式不拆除模板制作和拼裝工序，大部分是在陸地完成的，除此之外，混凝土內(nèi)的埋件也可以精確固定在整體模板上，整體吊裝入水，具體實(shí)施步驟如下：

5.1 模板制作

整體式模板在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，應(yīng)考慮可能遇到的各種荷載工況，應(yīng)保證整體大模板在混凝土澆筑過(guò)程中始終保持其剛度及穩(wěn)定性。模板采用鋼板和角鋼制作。模板光面面向迎水側(cè)，混凝土澆筑完畢后鋼板露在最外面，為使模板具有足夠的強(qiáng)度和剛度，模板背水面采用橫向和縱向加勁肋形成梁格；為提高模板的整體剛度，采用角鋼等材料按一定間距設(shè)置橫向連系梁。例如，荒溝抽水蓄能電站下水庫(kù)進(jìn)出水口，水下混凝土施工方案設(shè)計(jì)中模板采用8 mm厚的鋼板制作。為使模板堅(jiān)固，模板背水面采用橫向和縱向加勁肋形成梁格（使用∠100×6的角鋼），間距分別取1 m和0.4 m，并用角鋼按2 m間距設(shè)置橫向連系梁，提高模板的整體剛度。標(biāo)準(zhǔn)模板高2 m（一個(gè)澆筑段高度），整體模板之間的連接采用螺栓連結(jié)。

5.2 埋件安裝

荒溝抽水蓄能電站下水庫(kù)進(jìn)出水口埋件主要為門(mén)槽及導(dǎo)軌，對(duì)安裝的精度要求較高，作業(yè)時(shí)各埋件按設(shè)計(jì)圖紙中指定位置，精確焊接固定在整體模板上，與整體模板一同吊放入水。

5.3 模板吊裝

整體式模板利用平板駁或水上作業(yè)平臺(tái)（浮箱拼裝）運(yùn)至澆筑面水域，采用水上起重設(shè)備整體吊裝入水，模板還需滿足吊裝要求。荒溝抽水蓄能電站下水庫(kù)進(jìn)出水口水下整體式模板吊裝之前，在模板的上口增加限位防變形用的模板卡具（槽鋼或工字鋼采用螺栓對(duì)拉支撐連接），以增強(qiáng)整體式模板吊裝過(guò)程中的抗變形能力。并在模板進(jìn)行水下吊裝前，在水面上進(jìn)行試吊裝，以驗(yàn)證模板的強(qiáng)度及精度。限位構(gòu)件在模板吊裝及安放完成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后進(jìn)行拆除。

5.4 模板定位

荒溝抽水蓄能電站下水庫(kù)進(jìn)出水口混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)門(mén)槽及導(dǎo)軌安裝的精度要求非常高，因此，模板定位以門(mén)槽位置為基準(zhǔn)進(jìn)行定位。定位通過(guò)每層模板底部懸掛的重錘測(cè)線控制，模板就位始終以結(jié)構(gòu)物最底層埋設(shè)的膨脹螺栓作為基準(zhǔn)控制點(diǎn)。當(dāng)施工層模板底部懸掛的重錘都同時(shí)正指其下方的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，則可認(rèn)為模板已經(jīng)準(zhǔn)確就位。

5.5 模板密封、堵漏及檢測(cè)

模板的閉氣、密閉效果在模板組裝完成后在陸地進(jìn)行，如在澆筑過(guò)程中局部出現(xiàn)少量的漏漿現(xiàn)象，潛水員采用適當(dāng)材料臨時(shí)封堵即可。

5.6 鋼筋制安

在模板水下作業(yè)完成后，吊裝鋼筋入倉(cāng)，由潛水員水下焊接或扎絲綁扎，連接成網(wǎng)片，固定在整體模板內(nèi)支撐上進(jìn)行精確就位。

5.7 水下混凝土澆筑

在附近陸地建立攪拌站，混凝土熟料由地泵管送至澆筑面料斗，泵管可布置在浮動(dòng)棧橋上。混凝土材料采用水下不分散混凝土，澆筑采用直升導(dǎo)管法。

6 結(jié)語(yǔ)

整體式不拆除模板在水下混凝土澆筑施工領(lǐng)域中的應(yīng)用注重混凝土澆筑質(zhì)量，具有提高施工效率、縮短施工工期、降低施工難度、減少水下作業(yè)工作量，節(jié)省工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，很好地滿足了目前各行業(yè)對(duì)水下混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的外形輪廓尺寸、混凝土澆筑外觀質(zhì)量及工程造價(jià)等方面的高標(biāo)準(zhǔn)要求，能廣泛應(yīng)用于各類(lèi)外形輪廓尺寸復(fù)雜的水下混凝土澆筑領(lǐng)域，值得廣泛推廣與應(yīng)用。

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2017-02-22