大跨度空間預應力鋼筋砼組合扭殼屋面施工工法簡介

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部以“建質(zhì)[2009]162號”文件發(fā)布《關于公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《大跨度空間預應力鋼筋砼組合扭殼屋面施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。

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)中線京石應急供水工程滹沱河、南拒馬河等虹吸進口漸變扭坡工程。截至2005年，該模板施工工法已經(jīng)開始在京石應急供水工程其他標段推廣應用。

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面轉化為可展開曲面，從而使?jié)u變扭坡組合模板設計施工理論可行。

2.漸變扭坡組合鋼模板曲面設計，符合理論設計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限小曲面的法線惟一。

4.采用預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，解決了漸變扭坡施工的通用性問題。

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，見圖2。

二、施工準備

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

2.按照《扭坡組合鋼模板工程施工組織設計》的安排，認真做好參加組合鋼模板工程施工人員的組織和技術交底，以及安裝設備、工具和材料物資的準備工作。

3.按照施工設計圖紙的要求，在安裝組合鋼模板的位置，使用高標號水泥砂漿，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計》的要求，搭設好鋼模板施工支撐架，檢查預埋支撐加固筋預埋點的位置。

5.根據(jù)施工設計圖紙的要求，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，進行預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，應涂刷脫模劑，嚴禁使用廢機油代替脫模劑施工。

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→扭坡起始邊測量放線→鋼筋綁扎→分層安裝組合模板→模板臨時支撐→預埋支撐筋就位→圍檁加固就位→拆除模板臨時支撐→測量觀測→模板扭面成型驗收。

2.一般要求，扭坡組合鋼模板安裝施工質(zhì)量標準如下：

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米長靠尺檢查）；

6）組合鋼模板的扭曲安裝傾斜度，不得超過扭坡結構設計的允許值。

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

4.安裝扭坡組合鋼模板，每層都應先從扭曲面最小的一端開始進行施工。

5.安裝每層開始第一塊組合鋼模板時，都應按照設計要求，測量調(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，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，都應安裝好豎向雙背楞，進行調(diào)平，并擰緊該組模板各邊框的連接件（或U形卡具）。同時，對安裝后的鋼模板進行支拉固定。

8.安裝完成每組組合鋼模板后，都應對該組鋼模板的板面組裝平整度、安裝扭面傾斜度，進行初步的測量、檢查和調(diào)整。

9.現(xiàn)場安裝、拆除組合鋼模板，可采用人工搬運，垂直運輸可使用輔助機械設備吊裝。模板安裝拆除須制定相應的措施，防止損傷模板或結構混凝土。

10.安裝注意要點：

1）安裝首層組合鋼模板時，應按照板號安裝順序，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》進行模板排序檢查。

2）安裝首層組合鋼模板時，要在鋼模板的上下位置，進行兩層牢固支撐，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，應該對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、安裝板面長寬偏差等，進行全面的測量、檢查和調(diào)整。

4）對首層組合鋼模板的測量、檢查和調(diào)整，達到安裝施工質(zhì)量標準后，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，都應按照規(guī)定安裝好豎向雙背楞。同時，對組合鋼模板進行支拉固定。

6）從安裝第二層組合鋼模板開始，應及時安裝好橫向雙背楞。

7）每層組合鋼模板應安裝兩排雙背楞，其間距一般不應大于600毫米。

8）完成調(diào)整達到安裝施工質(zhì)量標準后，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）組合鋼模板安裝達到一定的高度、板面向下扭曲傾斜較大時，除了在鋼模板的背面做好拉接外，還必須采取相應的穩(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，必須通過檢查驗收以后，才允許進行下一道工序的施工。

四、模板支撐要求

1.制定相應扭坡組合模板預埋鋼筋支撐方案，預埋件埋設方案及設計位置。

2.模板背側按照設計間距設置豎向模板加強肋（型鋼）平鋪，外側按照預埋筋加固間距布置雙槽鋼橫肋，形成井字形格構圍檁布置。

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

4.支拉筋設置間距應滿足模板設計強度和剛度要求，采用預埋筋支撐方法，混凝土澆筑高度須小于3米，并需在模板上部增設附加受壓支撐，或增設水平防傾覆支撐。

5.對于模板有預埋筋加固條件者，可采用預埋筋雙側內(nèi)支撐和單側內(nèi)支撐的方法；對于扭坡頂部模板支撐，宜采用對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)部預埋鋼筋支撐方法是，應對支拉桿件進行受力計算，并作為模板方案計算資料的一部分進行審核、存檔。

五、檢查驗收

1.在進行扭坡組合鋼模板安裝的過程中，應進行以下質(zhì)量檢查和驗收工作；其驗收標準按照表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寬偏差；

8）鋼模板的扭曲安裝傾斜度。

2.進行扭坡組合鋼模板工程驗收時，應提供以下文件：

1）扭坡組合鋼模板工程施工組織設計；

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)量檢驗記錄；

5）扭坡組合鋼模板工程質(zhì)量驗收記錄；

6）扭坡組合鋼模板工程支模的重大問題及處理記錄。

六、混凝土澆筑要求

1.扭坡結構混凝土澆筑除滿足設計混凝土配比外，在澆筑過程中采用分層澆筑，分層澆筑高度應控制在350~500毫米/小時范圍內(nèi)。

2.扭坡結構高度超過3米時，在高度方向上應采用分段施工，混凝土每段澆筑高度應控制在3米以內(nèi)。

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

七、扭坡模板拆除

1.拆除扭坡組合鋼模板時，應認真遵守以下規(guī)定：

1）拆除組合鋼模板時的條件，必須達到《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)定的相關要求。

2）針對工程施工的特點，事先應制定出拆模的程序和方法，以及安全措施，并嚴格遵照執(zhí)行。

3）施工作業(yè)時。應該遵循從上至下，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，逐點取出錐形套筒螺母。

4）拆下的鋼模板及配件，應逐件傳遞到地面，分類碼放整齊。拆下的輔件，應檢查外觀質(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行。

2.采用翻模施工工藝，應根據(jù)不同溫度條件下的混凝土凝固情況來判斷翻模時間。翻模時間在混凝土初凝強度，達到0.15~0.3兆帕時效果較好。一般情況下夏季翻模時間在該層混凝土澆筑完成6~8小時后翻模為宜；冬季翻模時間在該層混凝土澆筑8~9小時后翻模為宜。

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

4.拆模后，對模板及時進行清理后，周轉至上層扭坡段施工。

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、技術效益

1.模板的結構特點符合設計扭面特性。滿足理想扭曲面過渡，達到清水效果，符合設計、施工、監(jiān)理的質(zhì)量要求。

2.模板的剛度合理，施工操作簡單方便，安裝成型即為設計扭面，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.模板扭面檢驗和檢測方法直觀，除控制觀測結構設計斷面外形尺寸，其余模板檢驗由靠尺和直線參照觀測，減少了觀測設備和人員的投入。

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

5.通過調(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，周轉使用，節(jié)約模板投入。對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。該模板的設計周轉次數(shù)為200次，以工程價450元/平方米計算，其每平方米單次攤銷費用為2.25元，若采用多層木膠合板其設計周轉次數(shù)僅為3次（按最多周轉次數(shù)），以工程價30元/平方米，其單平米單次攤銷費用為10元，不考慮殘值其每方平米單次攤銷費用節(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)的支撐設計方案受壓鋼筋均采用ф28和ф32規(guī)格，設計受壓鋼筋均采用ф14規(guī)格，布置間距為600×600，該段施工的預埋鋼筋一次投人為3.3噸，按照設計調(diào)整后的支撐方法均改為設計受拉鋼筋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)場的型鋼簡易支撐，周轉使用），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題，能夠縮短模板準備時間和支模時間，縮短施工工期。為施工單位降低由工期影響的間接成本。

4.采用該工法施工達到理論漸變設計扭面，降低進出口漸變扭坡迎水面對均勻漸變流的沿程阻力，減少該段的局部水頭損失。尤其對于南水北調(diào)等國家重點水利工程，為其調(diào)水節(jié)能帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。其工法的推廣對于倒虹吸工程整體水能損失的影響具有意義。

注：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

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，木方作為加強肋。須前期進行大量找形準備，費工費料，模板周轉次數(shù)基本上超不過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行組拼形成扭坡過渡扭面，但拼縫位置多為折線段，難以控制其局部曲面的檢驗。對于成型質(zhì)量要求比較嚴格的迎水面采用此種施工方法很難控制質(zhì)量，不能滿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計邦坡面。只是用適用干扭度較小。雨量要求不太嚴格的扭坡。其現(xiàn)場的吊裝、調(diào)整須借助機械設備，造價和施工費用相對較高。

這幾種模板施工方法均不能達到扭坡結構理論設計扭面成型的要求。

漸變扭坡組合鋼模板施工工法的提出和應用為漸變扭坡結構的施工、扭坡結構扭面質(zhì)量控制、扭坡結構模板的檢驗提供了施工指導和參考數(shù)據(jù)。該工法的提出不僅為施工單位帶來了良好的技術經(jīng)濟效益，而且對國家整個調(diào)水節(jié)能帶來了良好的社會效益。

榮譽表彰

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