南水北调进水闸装饰性大模板施工
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摘要永定河倒虹吸进水闸为南水北调中线工程的重要进水建筑物，为带胸墙的潜孔闸，闸室段长15m，总宽20.42m，下部基础高1.5m，闸墩高16.2m。单孔净宽3.4m，净高3.8m，共4孔，两孔一联，共两联。孔窄、墩高、胸墙多、钢筋密、作业面狭窄。
大模板在闸墩及胸墙的迎水面采用，骨架是5cm木板15cm×15cm方木，面模平面1.2cm厚酚醛胶合板，曲面3mm厚塑料板，在1.2m×2.4m模板接缝处安装半径1cm的半圆形装饰木条，错缝布置，修饰板缝、接缝，使整个混凝土外露面厚重大方。大模板采用分片制作，整体吊装，人工找正定位，对拉螺栓和碗扣架加固。
实践检验装饰性大模板具有如下优点：
1．混凝土表面光滑平顺，水流阻力小。
2．缩短总工期、提高工效。
3．较好的处理平面段与曲面段的衔接过渡。
4．经济性好。
中图分类号：TE42 文献标识码：A
进水建筑物上游与调压池相接，下游为倒虹吸方涵。闸墩及胸墙方案经多次优化，最后确定闸墩主体分两期施工，一期底板以上6m，二期余下的10.2m。
先进行闸墩钢筋绑扎，据实际情况安装模板。
1模板选材布局
混凝土施工用的模板材料种类很多，常用的是木材和钢材或钢木组合。进水闸拦污栅门槽上游外露面均使用木制装饰性大模板，其余使用钢木组合模板。
2闸墩及胸墙模板施工
闸室施工先左侧后右侧。进水闸装饰性木制大模板有平面和圆弧之分，见图1闸室平面图。
2.1装饰性大模板设计
闸墩墩头和胸墙是弧形，设计图纸要求闸室混凝土拆模后不装饰，为清水混凝土，因此确定弧形部位使用装饰性大木模板，其他部位钢木结合或全钢。严格按照横平竖直、整齐对称的原则布置，保证每孔闸拆模后混凝土表面的模板缝位置相同，分缝宽度相等，见图2。闸室段回填侧模板使用6015中型钢模板。
根据路桥施工计算手册〔1〕计算如下：
（1）水平荷载P
采用内部振捣器，对竖直模板来说，新浇筑的混凝土的侧压力是它的主要荷载。当混凝土浇筑速度在6m/h以下时，作用于侧面模板的最大压力P1计算：
混凝土为C30，掺外加剂因此K=1.2，
当v/T＞0.035时，h＝1.53+3.8v/T
v/T=1/5=0.2＞0.035,所以h=1.53+3.8×1/5=2.29m
P1=krh=1.2×26×2.29=71.45KPa，
混凝土自导管直接留出〔2〕，P2＝2.0kpa
考虑振动混凝土时对侧面模板的压力荷载p3=4 kpa
则总侧压力P＝71.45+2.0+4.0＝77.45 kpa
（2）带木间距l1
木板挠度控制时
木板结构为均布荷载作用下的连续梁，其挠度计算公式为f=ql14/128EI.根据表8-11，表面外露结构的挠度不得大于杆件跨度的1/400。故 f=ql14/128EI.=l1/400,l13=128EI/400q，查表8-6，东北落叶松的弹性模量为E＝11×103MPa。按5cm宽6cm厚木板计算，参考表8-4得
I＝bd3/12=5×63/12=90cm4，q=P1b=71.45×0.05=3.57 kn/m
代入上式，得l13＝128×11×103×90/（400×3.57）＝887即l1＝10cm
木板强度控制时
均布荷载作用下，M＝ql12/10，[σ]=M/W,得l12＝10W[σ]/q。按5cm宽6cm厚木板计算W＝bd2/6=5×62/6=30cm3 q=Pb=77.45×0.05=3.87 kn/m。查表8-6得东北落叶松受弯时的容许应力[σ]=14.5mpa，代入上式得l12＝10×30×14.5/3.87=1124，即l1=33.5cm。
比较以上的计算结果，可知木板跨度由挠度控制，其最大容许跨度为10cm，因此带木间距10cm，为了施工方便带木连续拼装。
（3）求带木断面和立柱间距l 2
带木也为均布荷载作用下连续梁结构，计算公式同上。
带木上的均布荷载与混凝土液化高度和带木间距有关。混凝土液化高度指混凝土初凝前的灌注高度，等于混凝土灌注速度乘以初凝时间。设计模板时，初凝时间一般用4h。
液化高度：H=1.0m/h×4h=4.0m＞0.1m（带木间距）
带木上的均布荷载：q=Pl1=77.45×0.1=7.745kn/m
按5cm宽6cm厚带木立放，则I＝bd3/12=5×63/12=90cm4，f=ql24/128EI.=l2/400,则l23=128EI/400q＝128×11×103×90/（400×
（0.7745-0.04）×10）＝4111616，l2=160cm＝1.6m
弯矩：M＝ql22/10＝7.745×1.62/10＝1.98knm
W＝bd2/6=5×62/6=30cm3, σ=M/W=1.98/(30×10-6)=66mpa，东北落叶松受弯时的容许应力[σ]=14.5mpa，因此强度不满足要求。
取l2=0.6m
弯矩：M＝ql22/10＝7.745×0.62/10＝0.28knm
W＝bd2/6=5×62/6=30cm3, σ=M/W=0.28/(30×10-6)=9.33mpa＜14.5，强度满足要求。满铺亦满足强度要求。
（4）螺栓〔3〕
木模板对拉螺栓间距75×75cm，一般设在外钢楞相交处，直接承受内、外钢楞传来的集中荷载，查《建筑工程模板施工手册》表5-4-1得M22螺栓(容许拉力)=47.9kn，模板总侧压力P＝77.45 kpa
螺栓实际承受的拉力77.45×0.75×0.75＝43.56＜47.9，强度符合要求。
2.2模板制作
进水闸装饰性大模板有平面和圆弧之分。模板预组拼，据闸室特点严格按照模板设计方案进行。
弧形模板：弧形胸墙半径1.5m，用板厚5+5cm的1.65m正方形的板材旋去半径1.5m的四分之一圆作为弧形胸墙模板的外肋，间距50cm，每孔加工7个。将6cm厚、5cm宽3.4m长的带木紧密固定在外肋上，带木加工平整，材质坚硬。同理，闸墩为半圆形，直径1.5m，用2.0m正方形板材旋去直径1.5m的半圆，间距50cm，其他做法同弧形胸墙。墩头及胸墙模板用6cm厚、5cm宽的长方形木板条刮平拼装成弧形墩头、弧形胸墙模，表面贴一层3 mm厚塑料板，保证外露面光洁度。
胸墙墙身模板使用装饰性模板，底部模板采用全木结构，模板由5cm厚木板内贴塑料板制成。
平面木模板：平整5cm厚长3.4m的板材固定在间距60cm的方木上，每片宽2.4m。
钢木结合模板优先选用自制的1. 5 m×1. 2 m钢模板，厚为5mm
2.3 模板安装
模板拼装自下而上、从前向后顺序进行。
大模板采用机械吊装人工就位。具体顺序：闸门槽模板闸门槽插筋墩头模板下部3.8m模板胸墙下承重架搭设胸墙底模胸墙钢筋绑扎胸墙及墩体上部模板安装。平面木板表面内贴1.2cm厚多层板作为装饰性模板，长2.4m，宽1.2m，按模板宽度1.2m沿着闸高度方向统一横向分缝（见图2），随就位好的木模板分片拼装。多层板内贴时加强保护，不能有损伤，钉子间距布置均匀，钉帽与板面齐平，保证模板平整度及混凝土外观效果。
模板严格控制质量、拼装尺寸和安装位置准确性，衔接平顺，接缝宽度一致，钢木模结合良好，尤其是外露面模板平整度、相邻板面差、一二期施工缝，控制误差2mm内，垂直度6 mm内，非装饰性模板拼缝间粘有海绵条，防止跑浆。
地锚筋与模板底脚之间横用一根方木锁死，木楔子紧固。模板上口用锁口梁锁死，吊链拉紧，圆木在1/2高处做一道斜支撑，保证闸墩直顺度。模板内部用碗扣架支撑。
边墩端头木模板用螺栓与侧模相连接，螺栓两端焊接在闸墩同一根钢筋上，受力均匀且成对拉形式。
钢木结合模板通过螺栓进行连接，横肋为双根4×8cm方钢，纵肋为双根12#槽钢，间距为75cm。
螺栓放入套管内，间距75×75cm，拆模后用水泥，砂子掺CU乳液按一定比例调成与闸墩一致的颜色，将孔洞补平。
非弧形胸墙底部模板同样使用钢木组合的形式，板缝、形式与3.8m墩身相对应。胸墙底模板下部铺15×15 cm方木、60×60cm的承重架,从底板顶面向上30cm开始设第一道碗扣水平支撑直接顶在竖直模板的方钢上，每60cm一道。方木或方钢与模板、碗扣架托与方木或方钢支撑牢固，防止混凝土浇筑过程中受压变形。
为使模板拼缝美观，在多层板的板面拼缝处加一半圆形装饰条（如图3），按1.2m×2.4m 布置。装饰条直径2cm，高度1cm。螺栓从装饰缝中部穿过，保证墙体美观。一、二期施工缝亦设置装饰条。
2.4注意事项
拦污栅槽下游闸墩模板包括胸墙二至五，采用钢木组合形式，钢模板采用120×150cm模板。不能满足模数的部分、插筋处及阴角处用木模板先预制再。阴角是将两块木模的一端做45°抹面，见图4墩头模板与胸墙模板相接图，拼成90°阴角，便于拆装。
闸门槽用5 cm木板钉成闭合木盒，内部用5 cm厚木板做支撑。外露处内贴1.2cm厚的酚醛胶合板。用螺栓将闸门槽模板与闸墩模板固定，防止浇筑移位。
2.5 闸墩二期模板
闸墩一期混凝土浇筑完成后，模板不拆，螺栓不松，直接在一期模板及支架的基础上起二期模板，使一、二期混凝土外观衔接紧密，杜绝“挂门帘子”。二期装饰性大模板制做安装工艺同闸墩一期模板，二期模板位置较高，吊装及人工作业注意安全，风力超过4级或阴雨天不施工。
3经验教训
闸室施工经过充分准备和精心组织，拆模后混凝土表面光滑平顺，模板衔接处棱角分明，效果良好。板缝与螺栓孔，由装饰条修饰，整个闸室浑然一体。经量测闸室外观优良。主要有以下原因：
准备工作充分。在方案上投入非常大的力量，从模板的结构形式、大小、安装顺序、支架搭设到止水、伸缩缝安装，做到论证充分，切实可靠。
主观上高度重视。项目部成立装饰性大模板攻关小组，多次组织技术研讨会，对模板形式、面模材料再三斟酌，并组织专业队伍制作一段胸墙及墩体1：1试验墩，邀请业主等相关单位及有关专家考察商榷后最终确定实施方案。
过程严格控制。材料进场、模板制作专人监控，模板尺寸、结构形式符合设计要求，每成品件检验合格后使用。
（4）遇到问题及时解决。初定圆弧面模用宝丽板，宝丽板表面卷翘、起鼓折断较为普遍，天气寒冷时木质发脆。试验墩制做时天气较热，现象不严重。实际模板制安正好是2004年年底至2005年的4月，最后决定用3mm 厚塑料板钻孔后再钉替代宝丽板。
结论及建议
经实践，采用装饰性大模板具有如下优点：
1．外观光滑平顺、水流条件好
装饰性大模板采用预制组装的工艺进行施工，模板表面平整度、板缝衔接控制较现场拼装的模板质量好。
由于面模采用1.2cm厚酚醛胶合板和3mm塑料板相结合的方法，较好的处理了平面段与曲面段的衔接过渡，另外再加上装饰木条的修饰，整个闸体展现出古朴、厚重的韵味。
2．安装方便、节省时间
因装饰性大模板采用事先预制、机械吊装的工艺，较之现场拼装模板单纯采用人工作业的工艺，在关键路线上可缩短工期、提高工效。
3．整体性好
装饰性模板拼缝整齐划一。
4.经济性好
大模板：370.49 m2
定型钢模板：370.49×0.005×7.85×9800(外加工)＝142509元
木模板：材料费370.49×0.05×1200元/ m3＝22229元
加工费370.49×30元/ m2＝11115元
比用钢模板节约：142509-（22229+11115）＝109165元。
现今的水利工程已经从以前的纯水利功能发展到水利、景观功能并重的时代，如何在保证结构要求的前提下，充分发挥它的景观作用，与首都的精神文明建设相协调，达到人文水利、人水和谐的目标，是现如今一个非常重要的课题。该闸在设计施工过程中，通过不懈努力、精心组织，积累了一定的经验，相信装饰性大模板在今后的工程中一定会广为应用，为首都北京的水利工程建设增光添彩。
参考文献
[1]《路桥施工计算手册》P173表8-3，周水兴 何兆益邹毅松 等编著，人民交通出版社，2001。
[2]《路桥施工计算手册》P211～213，周水兴 何兆益邹毅松 等编著，人民交通出版社，2001。
[3]《建筑工程模板施工手册》P491，主编杨嗣信，副主编刘树驹 侯君伟，中国建筑工业出版社，2001。
[4]《建筑工程模板施工手册》P521，主编杨嗣信，副主编刘树驹 侯君伟，中国建筑工业出版社，2001。