城市轨道交通高架区间圬工结构钢模板设计

1、 城市轨道交通高架区间圬工结构钢模板设计苏州轨道交通二号线项目部闫锋摘要：本文着重介绍了苏州市轨道交通2号线高架区间墩柱、现浇箱梁钢模板设计，结合本工程的特点，详细对多型号墩柱模板优化配置及现浇箱梁模板设计方案优化进行了介绍，通过对模板设计方案的优化，不仅满足了施工工艺要求，确保了工程施工质量，而且有效降低了工程建造成本。关键词：钢模板设计方案优化质量与成本控制引言近年来，随着我国城市轨道交通工程的发展，建设业主对产品外观质量和美观度的追求不断提高，特别是对高架区间圬工结构的外观质量要求甚高，砼结构设计中提出“清水混凝土”的理念，要求所有现浇混凝土全部采用钢模板施工。根据本工程的特点，高架区间

2、墩柱及箱梁结构设计尺寸、外观类型变化不一，相应模板设计型号较多，结合工期要求，本工程需投入各种钢模板1400多吨，造成很高的成本压力。因此，如何优化模板配板设计方案，同时满足施工工艺和工程质量要求以及有效降低工程建造成本成为项目施工控制的关键工作。工程概况苏州市轨道交通2线总体呈南北走向，线路起于相城区京沪高速铁路苏州北站，经平江新城、石路商业区、沧浪新城，终于吴中区迎春南路，线路全长26.556km，全线设22座车站。本合同段包含相城大道站、富阳路站、苏州高速站站相城大道站区间、相城大道站富阳路站区间、富阳路站安元路站区间，设计里程为DK1+189.688DK5+380.035,线路全长41

3、90.347米。高架区间下部结构墩台共分为简支梁桥墩、连续梁桥墩、门式墩、圆形独柱墩、桥台。简支梁桥墩墩身均采用花瓶墩形式，墩身自墩顶向下6.4m结构为变截面，再向下结构为等截面矩形实心墩，墩身底部尺寸根据墩高不同分为2.5米X1.8米、2.5米X2.2米、2.5米X2.5米、2.0米X3米、3米X2.2米、1.6米X2.4米等几种；连续梁桥墩除太阳路节点中墩处，其余连续梁中墩均采用花瓶墩形式，连续梁墩身从墩顶3.7m结构为变截面，再向下结构为等截面矩形实心墩，墩底尺寸分为3.0X2.5米.3.0X2.2米，太阳路节点中墩为固结墩，墩身尺寸为3.4米X2.5米的矩形墩。箱梁按结构形式分为简支箱

4、梁和连续箱梁两种，均为单箱单室结构，箱梁标准断面梁高1.8m，顶板宽9.30m，底板宽4.176m；跨越城市主干道为连续箱梁，箱梁高度1.83.0m,底板宽度3.6884.40m。箱梁共计128跨，其中跨径30m简支梁70跨，跨径35m简支梁5跨，跨径32m简支梁21跨，跨径25m简支梁3跨，跨径35+50+35m连续梁5联，跨径44+44m连续梁1联，跨径30+30+30m连续梁1联。箱梁按线间距分为4m线间距、4.9m线间距、5.2m线间距三种型式，其中0#号至3#墩箱梁线间距为5.2m，3#至7#墩箱梁线间距为4.9m，其余箱梁均为4m线间距。4m标准线间距与单渡线连接处，桥梁顶板宽度由

5、9.3m渐为9.72m，与车站衔接处桥梁顶板宽度由9.3m渐变为11.0m。4.9m线间距箱梁顶板宽10.2m，5.2m线间距箱梁顶板宽度为10.5m。钢模板设计原则在满足设计、规范、施工工艺要求的前提下，尽量降低成本投入；混凝土表面平整度、光洁度好，能保证结构尺寸，倒用次数多；钢模板有足够的强度、刚度和稳定性，确保在施工过程中各部位尺寸正确；多次反复使用不影响结构外形；3.5尽量减少模板拼缝，且使模板拼缝位于同一平面内或水平投影为一条直线，增强结构混凝土整体美观性，确保结构外观大方、线型流畅。墩柱钢模板设计模板配节设计根据本工程墩柱类型和数量，为降低工程建造成本，施工时充分考虑模板周转使用次

6、数，加工墩柱定型钢模板12套（其中JZ1-JZ3墩横截面2.5*1.8m钢模板4套，其余每种型号1套）。根据墩身施工方案，确定墩身混凝土分两次浇筑，第一次浇注到墩身直立部分，第二次浇筑花瓶颈部分。因此墩身钢模板配板设计时，分节长度应充分考虑施工工艺要求，除花瓶颈部分模板为一节整体钢模板外，墩身直立部分根据墩身高度进行配板设计。由于桥墩高度尺寸种类较多，模板除标准节段外，另外增设调节段进行模板高度调节。模板调节段高度分为2种，高度为1m节段和0.5m节段，在使用调节段以后模板高度还不足时，在最底部用砌筑砖块和高标号水泥砂浆进行高度调节。区间桥墩钢模板节段配置方案见表4.1表4.1区间桥墩钢模板节

7、段配置方案桥型桥墩类型墩身底部截面尺寸m桥墩高度（m）数量（个）曲线花瓶节段直线标准节段高度（m）模板节段方案高度（m）模板节段方案简支箱梁JZ9p2.010.17110.3212/5m+5mJZ1、JZ2、JZ32.5*1.810.38212.520476.4水平面分4块，竖向高度整体一节62h45m（4m）+调节段8.74010.272196.44h23m（2m）+调节段6.6678.18446.42h1调节段2.3815.92752.38159272.3815.927/JZ4、JZ5、JZ7、JZ82.5*2.212.73012.98536.4水平面分4块，竖向高度整体一节7h45m+调

8、节段13.42715.239126.49h77m+调节段15.45715.96746.410h95m+4m+调节段JZ102.5*2.516.27917.37096.4高度一节16.27917.3705m+4m+调节段MSD门式墩1.6*2.411.46312.9073/11.46312.9075m+4m+调节段连续箱梁LX13.0*2.07.42611.45883.7高度一节7h35m（3.5m、2m）+调节段LX23.0*2.212.8413.2923.7高度一节10h95m+4m+调节段LX33.4*2.515.01/15.0005m+5m+5mLX42.5*2.210.68611.63

9、546.4高度一节7h45m+调节段墩柱模板材料选择模板采用工厂精加工的整体不变形钢模板，模板要有足够的刚度，确保墩台身模板坚固耐用，由于本工程桥墩对外观要求高且形式基本相同，模板全部采用定做大面积整体定型钢模。模板采用全钢模板，为了减少施工中模板拆装时间，提高混凝土表面的浇注质量，尽可能的减少接缝，上部曲线部分设为1节（6.4m或3.7mm）,下部设置1节或2节。墩柱模板采用冷轧钢板，板厚JZ2JZ3钢模板配节图箱梁钢模板设计模板设计总体方案简支箱梁和连续箱梁两侧翼缘板与腹板采用钢桁架结构。简支箱梁分节长度为3m/节，连续箱梁分节长度为2m/节。箱梁底模钢模板横向分为2节（即箱梁底板模板顺桥

10、向有一道纵向拼缝）。箱梁内模板采用木胶板，钢管支架支撑。为保证模板间纵横向拼接缝在一条直线上，箱梁侧模与底模顺桥向分节长度一致。为便于运输，支架与侧模到现场后焊接，箱梁端部采用侧包端形式，两侧各加长1m。每种梁的模板由底模、上侧模、下侧模、桁架、角模、端模及其他配件组成。侧模与底模采用标准件连接。侧模与端模采用标准件连接，方便端模的调整，端模与底模采用标准件连接，方便拆装端模,为了便于拆装，保证施工安全，翼板边缘设置470mm宽行走平台，模板四周设置护栏。箱梁钢模板配置方案除苏州高速站站至相城大道站高架区间箱梁含有4.0m线间距、4.9m线间距、5.2m线间距外，其余高架区间箱梁均为4.0m线

11、间距。4.0m线间距箱梁顶板宽度9.3m，与单渡线连接处顶板宽度由9.3m渐变为9.72m,车站衔接处顶板宽度由9.3m渐变为11.0m；简支箱梁梁高1.8m，连续箱梁梁高1.83.0m。根据现场实际施工进度情况、工程施工流水作业要求以及箱梁断面尺寸要求，并结合工期要求综合考虑，箱梁钢模模板设计加工13套，其中35+50+35m连续箱梁钢模板1套（包含翼缘板和腹板、底板），44+44m连续箱梁钢模板1套，30+30+30m连续箱梁钢模板1套，4.0m线间距30m等截面简支箱梁钢模板8套，4.9m线间距跨度35m等截面简支箱梁钢模板1套，5.2m线间距跨度30m等截面简支箱梁钢模板1套。与单渡线

12、连接处以及与车站连接处钢模板不再单独加工钢模板，可考虑采用4.0m线间距30m简支箱部分梁钢模板和翼板加宽段配节，以便适应桥梁外形弧线平滑过渡的要求，从而减少模板加工投入费用。简支箱梁分成8个作业面进行施工，每个作业面配置箱梁钢模板2-3套。根据施工工序要求，合理安排各道工序施工作业时间，保证各跨箱梁钢筋绑扎安装、预应力设置、混凝土浇筑等各道工序形成平行流水作业，从而确保工程按期完成。箱梁钢模板设计箱梁钢模板材料选择箱梁钢模板底模采用4mm钢板，腹板及翼缘板采用6mm钢板，边框采用10mm钢板。腹板及翼缘板采用桁架结构，桁架采用112工字钢（114工字钢/10槽钢）及10槽钢组焊，支架与支架之

13、间采用角钢连接成一个整体，支架与侧模到现场后焊接。箱梁底模肋采用10槽钢，筋板采用6mm钢板。箱梁钢模板设计简支箱梁钢模板设计梁总长为L米，侧模长为L+0.2米，采用侧包端形式，长度方向每节3米，采用全钢大模板，钢面板采用4mm钢板，焊接在面板上的主肋为10#槽钢，间距300mm左右；边框采用10mm钢板，环肋采用8mm钢板；侧模桁架采用14工字钢及【10#槽钢组焊；桁架的侧向连接采用10#角钢。底模板，厚度为104mm，长度方向为每节3m。底模面板采用-4mm钢板;主肋为10#槽钢，间距300mm;次肋为6*100的筋板，间距500mm。30+30+30m连续箱梁钢模板设计梁总长为90米，侧

14、模长为90.6米，采用侧包端形式，采用全钢大模板，钢面板采用4mm钢板，焊接在面板上的主肋为10#槽钢，间距300mm左右；边框采用10mm钢板，环肋采用8mm钢板；侧模桁架采用14工字钢及【10#槽钢组焊；侧向连接桁架采用【8#槽钢组焊。底模板，厚度为104mm,长度方向为每节3m。底模面板采用-4mm钢板；主肋为10#槽钢，间距300mm;次肋为6*100的筋板，间距500mm。侧模一般为3m节，底模为3m节，具有分块合理，错台少，梁体成型后尺寸准确、外形美观等优点。35+50+35m连续箱梁钢模板设计此连续梁是由三跨梁组成，采用侧包端形式，一侧加长200mm，侧模下角圆弧带在下侧模上为了

15、保证下角圆弧及梁高,长度方向每节2米及1.5米一节，采用全钢大模板，钢面板采用4mm钢板，焊接在面板上的主肋为10#槽钢，间距300钢板，环肋采用8mm钢板；侧模桁架采用双【10#槽钢组焊；桁架的侧向连接采用10#角钢。底模板厚度为104mm,长度方向为每节3m。底模面板采用-4mm钢板;主肋为10#槽钢，间距300mm;次肋为6*100的筋板，边框采用10mm钢板，间距500mm。由于梁体腹板是斜腹板,随着梁高的变化底模宽度也在变化。外模与内模采用对拉栓加固，模板与模板之间采用螺栓连接。44+44m连续箱梁钢模板设计此连续梁是由两跨44米梁组成，采用侧包端形式，一侧加长200mm，侧模下角圆

16、弧带在下侧模上为了保证下角圆弧及梁高,长度方向每节2米及1.5米一节，采用全钢大模板，钢面板采用4mm钢板，焊接在面板上的主肋为10#槽钢，间距300钢板，环肋采用8mm钢板；侧模桁架采用双【10#槽钢组焊；桁架的侧向连接采用10#角钢。底模板厚度为104mm,长度方向为每节3m。底模面板采用-4mm钢板;主肋为10#槽钢，间距300mm;次肋为6*100的筋板，边框采用10mm钢板，间距500mm。外模与内模采用对拉栓加固，模板与模板之间采用螺栓连接，支架与支架之间采用角钢连接成一个整体。钢模板设计方案优化35+50+35m与44+44m连续梁模板设计优化为减小工程建造成本，箱梁钢模板设计时

17、尽量考虑通用的原则，减少模板投入费用。因施工区间连续梁模板简支梁模板35+50+35m连续梁共计5联，44+44m连续梁1联，两种连续梁外观形式基本接近（变截面梁体高度1.83.0m，35+50+35m连续梁变截面段曲线半径R=23070.4,44+44m连续梁变截面段曲线半径R=27153.75）模板设计时将两种连续梁统一考虑，最大程度通用，不能通用部分增加配节。连续梁模板按35+50+35m设计，底板为曲线部分的侧模板由上侧模、中侧模、下角圆弧模板三部分组成，模板间采用螺栓连接。两种连续梁模板支架通用，由于44+44m跨箱梁底面宽度比距离支座中心线等距离位置处35+50+35m跨箱梁底面宽

18、度要窄，通用到44+44m跨箱梁时，需通过更换下角圆弧模板来满足梁体对模板的尺寸需求。为便于更换下角圆弧模板，模板与桁架采用钩栓联结；235053005000/25+4騒fillf齟30+30+30m连续梁模板设计优化30+30+30m连续梁外观形式同简支梁形式基本相同，模板设计时考虑与普通简支梁通用。模板按连续梁设计，因连续梁与简支梁翼缘板倾斜角度不同，为便于调整翼缘板角度，该连续梁模板设计时面板与桁架间采用钩栓连接。通用至简支梁上时，采用桁架与面板间加垫片的方式调整翼缘板角度。L侃們-m-卜射彳耳严4丄如卄”半巾”*1觀30+30+30rritiiE卄“叫卜忙亠丹卜卜“F=23C7C.i2

19、350经过对箱梁钢模板设计方案优化后，不仅保证了模板加工质量和工程施工质量，同时减少了模板投入约240吨，减少模板投入费用约168万元，有效降低了工程建造成本。钢模板施工质量控制钢模板加工质量控制（1）模板接缝处理：所有模板采用平口对接的方式，为保证平口对接严密、不漏浆，边框与面板处加橡胶海绵条加紧。加工工艺：所有面板采用9M单边铳床铳边，纵肋、背楞和角钢采用G4028金属带锯床段节加工，所有圆弧边框仿型火焰切割机或等离子火焰切割机加工；组焊全部为NB-350KR二保焊机焊接。(3)钢模板质量的好坏直接关系到砼工程质量，因此必须对模板加工质量进行监控，保证产品质量。模板检验无论是在加工厂内还是

20、在工地验收均应设置操作平台(平台一定要保证水平)，大模板水平放置在平台上进行检测。模板出厂前应进行出厂前检验，模板允许偏差详见表1：表1钢模板允许偏差序号项目允许偏差检验方法1模板高度2mm用钢卷尺2模板宽度-2mm用钢卷尺3对角线3mm用钢卷尺4面板平整度2mm用2m测尺塞尺并把待验板置于平台之上放平，板面朝上。5边框平直度2mm用2m测尺及塞尺6边框垂直面板0.5mm直角尺塞尺7孔眼中心偏差0.5mm钢卷尺或卡尺(4)钢模板质量验收：首套钢模板加工完成后，应对每节段钢模板进行编号标识，以便于模板拼装。在钢模板出场前，应组织技术人员和监理人员到钢模板加工厂进行质量验收，验收合格后方可出场。钢

21、模板进场后，再次由项目部物资保障人员和技术人员对钢模板进行质量验。钢模板打磨光滑后采用彩条布或塑料薄膜进行覆盖，防止雨淋产生锈斑。7.2钢模板施工过程质量控制(1)场地的安排：根据施工现场总平面图，确定模板堆放区、配件堆放区、及模板周转用地等。卸车场地的准备：场地应平整坚实、排水流畅，底层模板应垫离地面10cm。模板卸车后重叠水平码放高度不超过10块，起吊时，要避免碰撞；模板位置要靠近使用部位，并尽可能缩短搭吊的行程；相邻码放区域间要留出通道，便于模板配件的安装。堆放场地的准备：配件安装后，模板吊离码放区，对于安装支撑的模板，可将模板吊至使用部位附近堆放，开始清理板面及刷脱模剂。试验墩工艺试验

22、模板试拼平台：钢模板应在干净整洁、平整的硬化地面上进行试拼。(2)人员的安排：现场设专职人员、专业施工班组负责模板的施工，要求熟悉模板平面图及模板设计方案，熟悉模板的施工安全规定等。涂刷脱模剂(食用色拉油)：在模板就位前认真涂刷脱模剂，在首次涂刷脱模剂时，必须对模板进行全面清理，清除模板板面的污垢和锈蚀，然后才能涂刷脱模剂，脱模剂要薄而均匀，不得漏刷；涂刷时，要注意周围环境，防止散落在建筑物、机具和人身衣物上，更不得刷在钢筋上；涂刷脱模剂后的模板，不得长时间放置，以防雨淋或落上灰尘，影响拆模。钢模板涂刷脱模剂时，浓度不能过浓，防止脱模剂在模板表面流动，混凝土施工后形成明显涂刷不均匀的现象；且模

23、板涂刷油性脱模剂时，不能晾晒时间过长，造成风干，影响脱模效果。模板刷油后，在施工作业时应防止发生二次污染。为防止大模板下口跑浆，安装大模板前，应清扫、水冲、或用鼓风机清理板上杂物，抹好砂浆找平层，但砂浆不能吃入柱身。由结构引起的地面高差，可用刨平的木方承垫在模板的底部；由施工质量引起的地面不平，且高低差较小时，可在模板就位处的地面上用401胶粘海绵条，以减少漏浆；对于底部悬空的模板，继续安装模板前，要设置模板承垫条或带（如双排架，木方等），并校正其平直。若采用后堵砂浆的办法，必须在正常温度下，浇混凝土前按要求堵好砂浆，杜绝用水泥袋封堵板底，避免造成“烂根”现象。（4）模板固定及竖直度校正模板安装就位后，在模板四周应采用钢丝揽绳配花兰螺栓调节固定，并采用全站仪对模板竖直度进行校正。（5）拆除工序：墩柱混凝土，正常温度下混凝土浇筑后8小时，一般10小时后，可吊走模板，冬季施工时，混凝土达到约5Mpa以上时，才允许拆除模板。箱梁混凝土，待梁体砼强度达到设计强度的75%以上时方可拆除腹翼板模板，待梁体预应力张拉完成方可拆除底模板。模板拆除后，