大跨度空間預(yù)應(yīng)力鋼筋砼組合扭殼屋面施工工法

榮譽(yù)表彰

2009年10月19日，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部以“建質(zhì)[2009]162號(hào)”文件發(fā)布《關(guān)于公布2007-2008年度國(guó)家級(jí)工法的通知》，《大跨度空間預(yù)應(yīng)力鋼筋砼組合扭殼屋面施工工法》被評(píng)定為2007-2008年度國(guó)家一級(jí)工法。

漸變扭坡組合鋼模板施工工法適用范圍

《漸變扭坡組合鋼模板施工工法》適用于南水北調(diào)中線京石應(yīng)急供水工程滹沱河、南拒馬河等虹吸進(jìn)口漸變扭坡工程。截至2005年，該模板施工工法已經(jīng)開(kāi)始在京石應(yīng)急供水工程其他標(biāo)段推廣應(yīng)用。

漸變扭坡組合鋼模板施工工法工藝原理

《漸變扭坡組合鋼模板施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.將漸變扭坡曲面的三維不可展開(kāi)面轉(zhuǎn)化為可展開(kāi)曲面，從而使?jié)u變扭坡組合模板設(shè)計(jì)施工理論可行。

2.漸變扭坡組合鋼模板曲面設(shè)計(jì)，符合理論設(shè)計(jì)扭坡的斷面輪廓線等分原則。

3.漸變扭坡任意斷面輪廓線，與其相交的等分線組成無(wú)限小曲面的法線惟一。

4.采用預(yù)埋鋼筋支撐及加固的方法，使?jié)u變扭坡組合鋼模板在施工過(guò)程中形成自穩(wěn)體系。

5.采用漸變扭坡組合鋼模板翻模施工技術(shù)，解決了漸變扭坡施工的通用性問(wèn)題。

漸變扭坡組合鋼模板施工工法施工工藝

• 施工工藝流程

《漸變扭坡組合鋼模板施工工法》的施工工藝流程如下：

一、迎水面工藝流程

迎水面（斷面輪廓線≥45°）扭坡模板施工工藝流程，見(jiàn)圖2。

二、施工準(zhǔn)備

1.根據(jù)扭坡組合鋼模板組拼安裝的質(zhì)量檢測(cè)要求，確定安裝檢驗(yàn)測(cè)量的地面控制點(diǎn)。

2.按照《扭坡組合鋼模板工程施工組織設(shè)計(jì)》的安排，認(rèn)真做好參加組合鋼模板工程施工人員的組織和技術(shù)交底，以及安裝設(shè)備、工具和材料物資的準(zhǔn)備工作。

3.按照施工設(shè)計(jì)圖紙的要求，在安裝組合鋼模板的位置，使用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿，把安裝組合鋼模板位置上的混凝土底板表面找平。

4.根據(jù)《扭坡組合鋼模板工程施工組織設(shè)計(jì)》的要求，搭設(shè)好鋼模板施工支撐架，檢查預(yù)埋支撐加固筋預(yù)埋點(diǎn)的位置。

5.根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙的要求，確定組合鋼模板安裝的確切位置后，在混凝土底板的表面上清晰地標(biāo)出，安裝組合鋼模板的內(nèi)位置線。

6.按照《扭坡組合鋼模板組拼安裝布置方案》的標(biāo)注，將組合鋼模板按分層安裝順序平放排列在安裝位置線附近。

7.按照支撐加固筋定位方案要求，進(jìn)行預(yù)打模板加固筋定位孔。

8.檢查模板組拼附件（包括U形卡、錐形套筒、螺母等）外觀質(zhì)量及規(guī)格。

9.組合鋼模板在安裝前，應(yīng)涂刷脫模劑，嚴(yán)禁使用廢機(jī)油代替脫模劑施工。

三、扭坡模板組合安裝

1.模板安裝工藝流程如下：

墊層混凝土表面處理→扭坡起始邊測(cè)量放線→鋼筋綁扎→分層安裝組合模板→模板臨時(shí)支撐→預(yù)埋支撐筋就位→圍檁加固就位→拆除模板臨時(shí)支撐→測(cè)量觀測(cè)→模板扭面成型驗(yàn)收。

2.一般要求，扭坡組合鋼模板安裝施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）兩塊相鄰組合鋼模板的拼接縫隙≤1.00毫米；

2）相鄰組合鋼模板板面的高低差≤1.50毫米；

3）四塊組合鋼模板相鄰四角的板面高低差≤1.50毫米；

4）組合鋼模板安裝后，板面長(zhǎng)寬尺寸偏差±2.00毫米；

5）組合鋼模板安裝后，沿邊框及橫豎肋筋板位置面板的平面度≤2.00毫米（使用2米長(zhǎng)靠尺檢查）；

6）組合鋼模板的扭曲安裝傾斜度，不得超過(guò)扭坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的允許值。

3.每層開(kāi)始第一塊面板外端面的最高點(diǎn)、后面安裝的每相鄰四塊為一組的板面拼縫最高點(diǎn)以及每層最后一塊面板外端面的最高點(diǎn)，均為組合鋼模板扭曲安裝傾斜度的檢驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)。

4.安裝扭坡組合鋼模板，每層都應(yīng)先從扭曲面最小的一端開(kāi)始進(jìn)行施工。

5.安裝每層開(kāi)始第一塊組合鋼模板時(shí)，都應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求，測(cè)量調(diào)整好它的扭曲安裝傾斜度。并檢查支拉筋加固就位程度，防止位移變形。

6.繼續(xù)組合安裝時(shí)，邊拼裝邊上好相鄰組合鋼模板邊框上的連接件或U形卡具。

7.以水平一層為單位拼裝完成每組鋼模板后，都應(yīng)安裝好豎向雙背楞，進(jìn)行調(diào)平，并擰緊該組模板各邊框的連接件（或U形卡具）。同時(shí)，對(duì)安裝后的鋼模板進(jìn)行支拉固定。

8.安裝完成每組組合鋼模板后，都應(yīng)對(duì)該組鋼模板的板面組裝平整度、安裝扭面傾斜度，進(jìn)行初步的測(cè)量、檢查和調(diào)整。

9.現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆除組合鋼模板，可采用人工搬運(yùn)，垂直運(yùn)輸可使用輔助機(jī)械設(shè)備吊裝。模板安裝拆除須制定相應(yīng)的措施，防止損傷模板或結(jié)構(gòu)混凝土。

10.安裝注意要點(diǎn)：

1）安裝首層組合鋼模板時(shí)，應(yīng)按照板號(hào)安裝順序，逐塊把組合鋼模板的板面下邊沿，整齊地排放在坡面混凝土底板的安裝位置線上，根據(jù)《扭坡組合鋼模板組拼安裝布置方案》進(jìn)行模板排序檢查。

2）安裝首層組合鋼模板時(shí)，要在鋼模板的上下位置，進(jìn)行兩層牢固支撐，以確保模板系統(tǒng)的安裝穩(wěn)定，做到不移位、不變形。

3）按照組拼質(zhì)量要求，完成首層組合鋼模板的安裝后，應(yīng)該對(duì)組合鋼模板的扭曲安裝傾斜度、沿邊框及橫豎肋筋板位置面板的平面度，以及拼縫、板面及相鄰四角的高低差、安裝板面長(zhǎng)寬偏差等，進(jìn)行全面的測(cè)量、檢查和調(diào)整。

4）對(duì)首層組合鋼模板的測(cè)量、檢查和調(diào)整，達(dá)到安裝施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，加固到位全部連接件，并確保橫背楞、支拉桿等牢固穩(wěn)定。

5）安裝每一層組合鋼模板時(shí)，都應(yīng)按照規(guī)定安裝好豎向雙背楞。同時(shí)，對(duì)組合鋼模板進(jìn)行支拉固定。

6）從安裝第二層組合鋼模板開(kāi)始，應(yīng)及時(shí)安裝好橫向雙背楞。

7）每層組合鋼模板應(yīng)安裝兩排雙背楞，其間距一般不應(yīng)大于600毫米。

8）完成調(diào)整達(dá)到安裝施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，擰緊全部連接件（或U形卡具），加固筋錐形套筒螺母，確保橫豎背楞、支撐桿等牢固穩(wěn)定。

9）組合鋼模板安裝達(dá)到一定的高度、板面向下扭曲傾斜較大時(shí)，除了在鋼模板的背面做好拉接外，還必須采取相應(yīng)的穩(wěn)固措施，確保組合鋼模板牢固安全。

11.完成安裝扭坡組合鋼模板工程，必須通過(guò)檢查驗(yàn)收以后，才允許進(jìn)行下一道工序的施工。

四、模板支撐要求

1.制定相應(yīng)扭坡組合模板預(yù)埋鋼筋支撐方案，預(yù)埋件埋設(shè)方案及設(shè)計(jì)位置。

2.模板背側(cè)按照設(shè)計(jì)間距設(shè)置豎向模板加強(qiáng)肋（型鋼）平鋪，外側(cè)按照預(yù)埋筋加固間距布置雙槽鋼橫肋，形成井字形格構(gòu)圍檁布置。

3.支撐筋端部設(shè)置錐形套筒，外側(cè)與圍檁的加固螺栓連接，內(nèi)側(cè)與模板支撐鋼筋連接。

4.支拉筋設(shè)置間距應(yīng)滿(mǎn)足模板設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度要求，采用預(yù)埋筋支撐方法，混凝土澆筑高度須小于3米，并需在模板上部增設(shè)附加受壓支撐，或增設(shè)水平防傾覆支撐。

5.對(duì)于模板有預(yù)埋筋加固條件者，可采用預(yù)埋筋雙側(cè)內(nèi)支撐和單側(cè)內(nèi)支撐的方法；對(duì)于扭坡頂部模板支撐，宜采用對(duì)拉螺栓加固和輔助支撐的方法。

6.扭坡模板支撐方案，采用內(nèi)部預(yù)埋鋼筋支撐方法是，應(yīng)對(duì)支拉桿件進(jìn)行受力計(jì)算，并作為模板方案計(jì)算資料的一部分進(jìn)行審核、存檔。

五、檢查驗(yàn)收

1.在進(jìn)行扭坡組合鋼模板安裝的過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行以下質(zhì)量檢查和驗(yàn)收工作；其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按照表1規(guī)定執(zhí)行。

1）扭坡組合鋼模板的布局和安裝施工順序；

2）首層鋼模板的板面下邊沿，是否在安裝位置線上；

3）連接件、支撐件、拉接件的規(guī)格和質(zhì)量，以及它們的緊固情況；

4）鋼模板安裝整體的穩(wěn)定性；

5）沿邊框及橫豎肋筋板位置面板的平面度；

6）鋼模板的拼縫、板面及相鄰四角的高低差；

7）鋼模板的安裝板面長(zhǎng)寬偏差；

8）鋼模板的扭曲安裝傾斜度。

2.進(jìn)行扭坡組合鋼模板工程驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)提供以下文件：

1）扭坡組合鋼模板工程施工組織設(shè)計(jì)；

2）扭坡組合鋼模板工程組拼安裝布置方案；

3）扭坡組合鋼模板工程施工支撐加固方案及系統(tǒng)布置圖；

4）扭坡組合鋼模板工程質(zhì)量檢驗(yàn)記錄；

5）扭坡組合鋼模板工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄；

6）扭坡組合鋼模板工程支模的重大問(wèn)題及處理記錄。

六、混凝土澆筑要求

1.扭坡結(jié)構(gòu)混凝土澆筑除滿(mǎn)足設(shè)計(jì)混凝土配比外，在澆筑過(guò)程中采用分層澆筑，分層澆筑高度應(yīng)控制在350~500毫米/小時(shí)范圍內(nèi)。

2.扭坡結(jié)構(gòu)高度超過(guò)3米時(shí)，在高度方向上應(yīng)采用分段施工，混凝土每段澆筑高度應(yīng)控制在3米以?xún)?nèi)。

3.扭坡底部混凝土澆筑過(guò)程中宜采用串筒布料，避免混凝土直接傾倒對(duì)模板產(chǎn)生沖擊。

七、扭坡模板拆除

1.拆除扭坡組合鋼模板時(shí)，應(yīng)認(rèn)真遵守以下規(guī)定：

1）拆除組合鋼模板時(shí)的條件，必須達(dá)到《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144—2001及《水利水電工程模板施工規(guī)范》DL/T 5110—2000規(guī)定的相關(guān)要求。

2）針對(duì)工程施工的特點(diǎn)，事先應(yīng)制定出拆模的程序和方法，以及安全措施，并嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。

3）施工作業(yè)時(shí)。應(yīng)該遵循從上至下，逐件拆卸加固筋連接件和模板連接件。逐塊拆除組合鋼模板，逐點(diǎn)取出錐形套筒螺母。

4）拆下的鋼模板及配件，應(yīng)逐件傳遞到地面，分類(lèi)碼放整齊。拆下的輔件，應(yīng)檢查外觀質(zhì)量，并存放在箱體或容器內(nèi)。

• 扭坡段與明渠交匯段扭坡模板施工工藝流程

一、迎水面工藝流程

迎水面（斷面輪廓線<45°）扭坡段與明渠交匯段扭坡模板施工工藝流程，見(jiàn)圖3。

二、翻模工藝要求

1.采用翻模施工工藝，翻模順序按先澆筑的先翻模原則進(jìn)行。

2.采用翻模施工工藝，應(yīng)根據(jù)不同溫度條件下的混凝土凝固情況來(lái)判斷翻模時(shí)間。翻模時(shí)間在混凝土初凝強(qiáng)度，達(dá)到0.15~0.3兆帕?xí)r效果較好。一般情況下夏季翻模時(shí)間在該層混凝土澆筑完成6~8小時(shí)后翻模為宜；冬季翻模時(shí)間在該層混凝土澆筑8~9小時(shí)后翻模為宜。

3.底層的模板拆除后，采用人工找平、抹面。為避免對(duì)混凝土表面的過(guò)多擾動(dòng)影響，抹面次數(shù)一般不超過(guò)3次。

4.拆模后，對(duì)模板及時(shí)進(jìn)行清理后，周轉(zhuǎn)至上層扭坡段施工。

5.迎水面（斷面輪廓線<45°）扭坡段與明渠交匯段扭坡混凝土面成型施工宜采用翻模工藝。

三、其他工藝要求

迎水面（斷面輪廓線<45°）扭坡段與明渠交匯段扭坡模板施工的施工準(zhǔn)備、模板就位安裝、模板支撐要求、混凝土澆筑要求等同“施工工藝流程”。

《漸變扭坡組合鋼模板施工工法》的效益分析如下：

一、技術(shù)效益

1.模板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)符合設(shè)計(jì)扭面特性。滿(mǎn)足理想扭曲面過(guò)渡，達(dá)到清水效果，符合設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理的質(zhì)量要求。

2.模板的剛度合理，施工操作簡(jiǎn)單方便，安裝成型即為設(shè)計(jì)扭面，具有良好的穩(wěn)定性。自重輕，附配件通用于組合鋼模板，安裝靈活。

3.模板扭面檢驗(yàn)和檢測(cè)方法直觀，除控制觀測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斷面外形尺寸，其余模板檢驗(yàn)由靠尺和直線參照觀測(cè)，減少了觀測(cè)設(shè)備和人員的投入。

4.模板加固采用內(nèi)部撐拉方法，通過(guò)方案計(jì)算內(nèi)部合理設(shè)置支撐鋼筋，減少了支撐材料的投入，安全合理。

5.通過(guò)調(diào)整模板自身剛度增加模板微變形量，可在一定范圍內(nèi)通用于其他形近漸變扭坡，周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約模板投入。對(duì)于扭曲面坡比較緩的部位，配合翻模施工工藝，具有良好的推廣性。

二、經(jīng)濟(jì)效益

1.漸變扭坡組合鋼模板施工工法，為水工倒虹吸漸變扭坡施工提出一套安全可行的技術(shù)方法，按照該工法采用漸變扭坡模板比傳統(tǒng)的木模施工方法降低了工程造價(jià)。該模板的設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)次數(shù)為200次，以工程價(jià)450元/平方米計(jì)算，其每平方米單次攤銷(xiāo)費(fèi)用為2.25元，若采用多層木膠合板其設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)次數(shù)僅為3次（按最多周轉(zhuǎn)次數(shù)），以工程價(jià)30元/平方米，其單平米單次攤銷(xiāo)費(fèi)用為10元，不考慮殘值其每方平米單次攤銷(xiāo)費(fèi)用節(jié)約77.5%。

2.采用該工法提供的內(nèi)支撐方法施工，優(yōu)化對(duì)于扭坡段模板施工用支撐材料一次性投入。以15米漸變段為例，在9米高度下，傳統(tǒng)的支撐設(shè)計(jì)方案受壓鋼筋均采用ф28和ф32規(guī)格，設(shè)計(jì)受壓鋼筋均采用ф14規(guī)格，布置間距為600×600，該段施工的預(yù)埋鋼筋一次投人為3.3噸，按照設(shè)計(jì)調(diào)整后的支撐方法均改為設(shè)計(jì)受拉鋼筋фl2和ф14，布置間距調(diào)整為900×900，其鋼筋的一次性投入減少為1.75噸（水平附加支撐桿均為現(xiàn)場(chǎng)的型鋼簡(jiǎn)易支撐，周轉(zhuǎn)使用），節(jié)約支撐材料的一次性投入為47%。

3.利用翻模施工工藝解決其他漸變段的通用性問(wèn)題，能夠縮短模板準(zhǔn)備時(shí)間和支模時(shí)間，縮短施工工期。為施工單位降低由工期影響的間接成本。

4.采用該工法施工達(dá)到理論漸變?cè)O(shè)計(jì)扭面，降低進(jìn)出口漸變扭坡迎水面對(duì)均勻漸變流的沿程阻力，減少該段的局部水頭損失。尤其對(duì)于南水北調(diào)等國(guó)家重點(diǎn)水利工程，為其調(diào)水節(jié)能帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其工法的推廣對(duì)于倒虹吸工程整體水能損失的影響具有意義。

注：施工費(fèi)用以2005-2006年施工材料價(jià)格計(jì)算

三、同其他扭坡模板施工方法比較

截至2005年，鋼混擋土墻扭坡所采用的施工方法有土工模施工方法、組拼木模施工方法、組拼小鋼模板施工方法、全鋼大模板調(diào)整扭坡施工方法。

土工模施工方法主要采用基坑土壁作為混凝土成型模板，適用于扭曲面坡比較緩的擋土墻扭坡迎土面的混凝土施工，需要大量的土方施工。造價(jià)較高且適用范圍小，不適合大型水工扭坡施工。

組拼木模施工方法采用多層木膠合板作面板，木方作為加強(qiáng)肋。須前期進(jìn)行大量找形準(zhǔn)備，費(fèi)工費(fèi)料，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)基本上超不過(guò)3次，且剛度較差，施工速度緩慢。

組拼小鋼模施工方法，采用窄幅的組合鋼模板進(jìn)行組拼形成扭坡過(guò)渡扭面，但拼縫位置多為折線段，難以控制其局部曲面的檢驗(yàn)。對(duì)于成型質(zhì)量要求比較嚴(yán)格的迎水面采用此種施工方法很難控制質(zhì)量，不能滿(mǎn)足迎水扭曲面混凝土成型質(zhì)量要求。

全鋼大模板調(diào)整扭坡施工方法，采用傳統(tǒng)的型鋼大模板。依靠外力進(jìn)行調(diào)整扭曲，由于自身剛度和面板延性的制約其成型扭坡面很難合理想的設(shè)計(jì)邦坡面。只是用適用干扭度較小。雨量要求不太嚴(yán)格的扭坡。其現(xiàn)場(chǎng)的吊裝、調(diào)整須借助機(jī)械設(shè)備，造價(jià)和施工費(fèi)用相對(duì)較高。

這幾種模板施工方法均不能達(dá)到扭坡結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)扭面成型的要求。

漸變扭坡組合鋼模板施工工法的提出和應(yīng)用為漸變扭坡結(jié)構(gòu)的施工、扭坡結(jié)構(gòu)扭面質(zhì)量控制、扭坡結(jié)構(gòu)模板的檢驗(yàn)提供了施工指導(dǎo)和參考數(shù)據(jù)。該工法的提出不僅為施工單位帶來(lái)了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)國(guó)家整個(gè)調(diào)水節(jié)能帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。

榮譽(yù)表彰

2011年9月30日，《大跨度剛構(gòu)-連續(xù)組合彎梁橋施工工法》被中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評(píng)定為國(guó)家二級(jí)工法 。2100433B