鄔荒耘 楊 俊 劉 星

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程概況

航運(yùn)技術(shù)與安全科研設(shè)施及基地建設(shè)項(xiàng)目2標(biāo)，位于上海市崇明區(qū)長(zhǎng)興鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)基地9號(hào)地塊，落成后將成為我國(guó)航運(yùn)科技領(lǐng)域“航運(yùn)技術(shù)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”新址。建設(shè)項(xiàng)目包括新建深水拖曳水池實(shí)驗(yàn)室、航海安全水池實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)試驗(yàn)樓等，總用地面積80 209.3 m2，總建筑面積約72 060.09 m2。項(xiàng)目施工難度相當(dāng)大，其中，深水拖曳水池為長(zhǎng)398.7 m、寬18.0 m、深10.3 m的半埋式水池，施工難度最大。深水拖曳水池具有大體量、變截面、高精度的特征，其中水池內(nèi)壁平面度、“長(zhǎng)方體特性”要求相當(dāng)高。

目前，水池池壁等厚度時(shí)，一般采用滿堂腳手架＋模板施工[1-5]。如果采用該傳統(tǒng)施工工藝，水池墻體模板精度將無法有效控制，水池平面度得不到保障，并存在模板拆裝不便、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量大、施工效率低下等問題。因此，必須在施工裝備和工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)研究。

2 超長(zhǎng)墻體高精度模架裝備系統(tǒng)的工藝原理

水池墻體特長(zhǎng)，高度較大，且具有特殊的外形。為此，設(shè)計(jì)了一套門式型鋼支撐體系，結(jié)合機(jī)電液控實(shí)現(xiàn)對(duì)其同步的智能推移，形成超長(zhǎng)墻體高精度模架裝備系統(tǒng)（圖1），包括門式模架靠山、模板、斜撐、桁架、千斤頂?shù)?。液壓?dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)后開始工作，通過間歇夾緊裝置夾緊和松放軌道，配合千斤頂伸縮，將推力通過連接牛腿支座傳遞給整個(gè)模架體系，實(shí)現(xiàn)一個(gè)行程推進(jìn)。另外，通過位移傳感器監(jiān)控，門式型鋼支架可同步兩邊油缸的行程。通過以上動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行，將整個(gè)模架體系移動(dòng)到下一個(gè)施工位置。

圖1 超長(zhǎng)墻體高精度模架裝備結(jié)構(gòu)示意

3 超長(zhǎng)墻體高精度施工工藝流程

超長(zhǎng)墻體高精度施工工藝流程如下：安裝前的準(zhǔn)備→預(yù)拼裝、吊裝固定→安裝斜撐、操作平臺(tái)和維護(hù)通道→安裝模板→采用以上類似的步驟安裝另外一幅墻體用門式模板靠山鋼架→安裝連接桁架和立式可調(diào)支撐→通過三維測(cè)量設(shè)備、應(yīng)變片和位移傳感器測(cè)定模架體系位置精度，調(diào)整和固定模架裝備→監(jiān)測(cè)應(yīng)變和位移，澆筑混凝土并拆?！苿?dòng)模架體系到下一工位。

4 超長(zhǎng)墻體高精度施工操作要點(diǎn)

4.1 安裝前的準(zhǔn)備

安裝前的準(zhǔn)備工作具體包括施工位置放樣標(biāo)定、預(yù)埋螺栓設(shè)置和地坪澆筑。先放樣標(biāo)定位置，再將固定模架用的預(yù)埋螺栓與軌道鋪設(shè)用的預(yù)埋螺栓設(shè)置完成，然后澆筑地坪，使混凝土硬化達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.2 門式模架靠山及附屬結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝和安裝

1）將鋼構(gòu)件運(yùn)至臨時(shí)預(yù)拼裝場(chǎng)地，場(chǎng)地設(shè)置好臨時(shí)墊支的胎架。采用30 t汽車吊吊裝單元整體鋼架并采取臨時(shí)固定措施。鋼架拆除后，現(xiàn)場(chǎng)組裝單片門式模板靠山鋼架的2根豎向柱、1根橫梁以及操作平臺(tái)的橫梁。

2）將第1片門式模板靠山鋼架吊運(yùn)至指定位置，并通過預(yù)埋螺栓固定。吊裝過程中及時(shí)安裝支撐系統(tǒng)，并保證整體穩(wěn)定性。每一獨(dú)立單元構(gòu)件安裝完成后，應(yīng)有足夠的空間剛度和可靠的穩(wěn)定性，再開始安裝下一片門式模板靠山鋼架。隨后，用連接橫梁將門式模架靠山鋼架連為一體。

3）在連為一體的門式模板靠山鋼架池壁內(nèi)側(cè)面安裝斜撐，進(jìn)一步加固模架，提高其穩(wěn)定性。鋼架斜支撐設(shè)置在鋼柱5 011 mm高度處，增加鋼柱穩(wěn)定性、安全性。每單元鋼架在內(nèi)側(cè)設(shè)置一根鋼斜撐，鋼斜撐可通過正反螺絲調(diào)節(jié)。斜撐支腳板布置在底板上，通過種植化學(xué)螺栓錨固。嚴(yán)格根據(jù)螺栓的規(guī)格采用相應(yīng)的鉆頭打孔，打孔應(yīng)達(dá)到要求深度，并使用專用氣筒或者風(fēng)槍清理孔內(nèi)垃圾及灰塵。螺栓使用完成后，清除化學(xué)螺栓，灌漿處理螺栓孔。

4）吊裝垂直籠式維護(hù)通道，隨后將走道木板和欄桿安裝在橫梁上。橫梁一端與門式鋼支架端面通過螺栓連接，另外一端安裝欄桿，然后鋪上走道木板。

4.3 模板安裝

安裝模板時(shí)，通過滑輪組將模板移動(dòng)至指定位置，并調(diào)整固定。

1）內(nèi)側(cè)模板采用鋼框竹膠板，模板尺寸為1 220 mm×2 440 mm，鋼框中間橫向采用50 mm×50 mm×3 mm鍍鋅方管，縱向和邊框采用50 mm×30 mm×3 mm鍍鋅方管，節(jié)點(diǎn)采用電焊雙面焊接，在覆竹膠板一面用砂輪將焊縫打磨平整。將鋼框運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，將竹膠板用螺絲固定在鍍鋅鋼框上，在施工過程中應(yīng)確保連接的牢固性。將加工好的鋼框緊貼鋼靠山的10#槽鋼，并用鋼靠山上的夾片將模板的鋼框夾牢，穿螺栓將模板鋼框固定牢固。單塊模板與模板之間用螺栓對(duì)穿，兩側(cè)用螺母固定夾緊，保證牢固連接。模板安裝完畢后，板縫之間用雙面海綿膠帶粘貼，確保在混凝土澆搗的過程中不漏漿。

2）外壁結(jié)構(gòu)模板在池壁鋼筋綁扎完畢后進(jìn)行。外側(cè)模板靠山采用H型鋼門字架，模板采用鋼框竹膠板。外側(cè)模板安裝完畢后，采用M14三段式對(duì)拉螺栓，確保模板的穩(wěn)定性和牢固性。每一道工序施工完成并由監(jiān)理驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下一道工序施工。

3）端部模板采用優(yōu)質(zhì)九夾板，豎向龍骨為50 mm×100 mm方木，間距200 mm。橫向龍骨采用雙拼鋼管，間距450 mm?？v向支撐利用原鋼支架端部HW150 mm×150 mm×7 mm型鋼上開的φ55 mm孔，用φ48.0 mm×3.5 mm鋼管頂住橫向鋼管，間距300 mm。在模板內(nèi)側(cè)采用50 mm×50 mm×5 mm鍍鋅角鐵作為護(hù)角，確?；炷翝矒v后端部的垂直度。

4.4 安裝另外一幅門式模架模板、加強(qiáng)桁架

采用以上類似的步驟，安裝另外一幅墻體用門式模板靠山鋼架。安裝連接桁架和立式可調(diào)支撐，通過連接桁架將兩幅門式模板靠山鋼架連為一體，并在連接桁架中間安裝帶有萬向輪的立式可調(diào)支撐。

4.5 三維掃描復(fù)核模架姿態(tài)

通過三維測(cè)量設(shè)備復(fù)核模架體系位置精度，根據(jù)結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整，直到滿足設(shè)計(jì)要求后，固定各部件。模板安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行平整度、垂直度的檢測(cè)，平整度擬采用5 m長(zhǎng)靠尺檢測(cè)，垂直度擬采用激光垂線儀進(jìn)行檢測(cè)。如模板平整度達(dá)不到要求，應(yīng)及時(shí)安排人員調(diào)整鋼支架上的槽鋼靠山及工字鋼上的夾片，利用U形開孔微調(diào)連接螺栓，直至模板平整度達(dá)到要求（圖2）。

圖2 三維掃描復(fù)核模架姿態(tài)

4.6 監(jiān)測(cè)應(yīng)變和位移，澆筑混凝土并拆模

澆筑混凝土?xí)r，通過應(yīng)變片、位移傳感器監(jiān)測(cè)模架關(guān)鍵位置的運(yùn)行情況（圖3），控制混凝土澆筑進(jìn)度。澆筑混凝土至滿足標(biāo)高要求后，停止?jié)仓?，并養(yǎng)護(hù)硬化。

混凝土澆搗完畢并達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，應(yīng)及時(shí)拆除模板。模板拆除應(yīng)從上而下進(jìn)行，先將最頂端一塊模板對(duì)拉螺桿的外螺桿拆除，然后用手拉葫蘆穿在模板后背的鋼框上，徐徐拉動(dòng)葫蘆，使模板與混凝土緩慢地脫離，待模板與混凝土完全脫離后，再將模板放至地面上。陸續(xù)拆除所有模板后，將鋼支架的橫向縱梁在分段處相應(yīng)位置進(jìn)行拆除，逐步拆除鋼架的地腳螺栓，以便鋼架移動(dòng)至下一施工段。

圖3 模架監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

4.7 移動(dòng)模架體系到下一工位

一段墻體施工完成后，啟動(dòng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)，通過間歇夾緊裝置夾緊和松放軌道，配合千斤頂伸縮，將推力通過連接牛腿支座傳遞給整個(gè)模架體系，實(shí)現(xiàn)一個(gè)行程推進(jìn)。另外，通過位移傳感器監(jiān)控，門式型鋼支架可同步兩邊油缸的行程。通過以上動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行，將整個(gè)模架體系移動(dòng)到下一個(gè)施工位置。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)深水拖曳水池結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn)進(jìn)行研究，提出了水池底板先行澆筑混凝土，池壁長(zhǎng)度方向分段澆筑混凝土的施工方法。本工程水池結(jié)構(gòu)分為9段進(jìn)行施工，每段水池的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為48 m。池壁高度方向分層澆筑混凝土，每段池壁分3次澆筑，澆筑高度分別為4.0、5.1、0.9 m，形成了一套超長(zhǎng)墻體高精度模架裝備施工工藝，應(yīng)用效果良好。

本工程所用的模架裝備含有自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整裝置，有效地保證了工程施工精度?，F(xiàn)場(chǎng)采用液壓動(dòng)力自動(dòng)化控制系統(tǒng)，便于管理人員指揮協(xié)調(diào)，較好地解決了施工難點(diǎn)，提高了施工質(zhì)量。