公路工程施工技术-模板、支架和拱架方案

混凝土工程追求“内实外美”，模板、支架及拱架的施工质量对混凝土结构的“外美”发挥着关键作用。轻视模板、支架及拱架的施工，轻者会导致工程进度延误、影响混凝土表观质量；重者会给人民、国家及企业带来重大的人身及财产损失。因此，不断提高模板、支架及拱架的施工质量，是保证混凝土工程顺利进行的关键。

1）模板的类型

按照制作材料不同，模板可分为木模板、竹模板、铸铝合金模板和塑料模板等。

按照构造形式和施工方法不同，模板可分为固定式模板和活动式模板。

2）支架的类型

支架按构造分为柱式、梁式和梁-柱式支架（图5.3）；按材料可分为木支架、钢支架、钢木混合支架和万能杆件拼装支架等。其中，钢管式支架是公路工程施工中最常用的一种，其定型产品较多，在工程中往往根据实际情况租赁或购买。钢管支架根据节点连接方式又分为扣件式支架、碗扣式支架、门式支架及承插型盘扣式支架等（图5.4）。

图5.3　支架类型

图5.4　钢管式支架

3）拱架的类型

常用的拱架有立柱式（图5.5）、撑架式（图5.6）及桁架拱式拱架（图5.7）。

图5.5　立柱式拱架

图5.6　撑架式拱架

图5.7　桁架式拱架

4）模板、支架和拱架的设计

（1）设计的一般要求

①模板和支架均应进行施工设计，经批准后方可用于施工。设计资料应包括工程概况和工程结构简图，结构设计的依据和设计计算书、总装图和细部构造图，制作、安装的质量及精度要求，安装、拆除时的安全技术措施及注意事项，材料的性能质量要求及材料数量表，设计说明书和使用说明书。

②模板背面应设置主肋和次肋作为支承系统，主肋和次肋的布置应根据模板的荷载和刚度要求进行。

③在模板上设置的吊环，严禁采用冷加工钢筋制作，且吊环的计算拉应力应不大于50 MPa。

④支架高度大于4.8 m时，其顶部和底部均应设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑的设置间距不大于4.8 m。

⑤支架的高宽比宜不大于2。当高宽比大于2时，宜扩大下部架体尺寸或采取其他构造措施。

（2）设计荷载

①计算模板、支架和拱架时，应考虑下列荷载并按表5.2进行荷载组合。

表5.2　模板、支架和拱架设计计算的荷载组合

注：a.模板、支架自重和拱架自重。
b.新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力。
c.施工人员及施工设备、施工材料等荷载。
d.振捣混凝土时产生的振动荷载。
e.新浇筑混凝土对模板侧面的压力。
f.混凝土入模时产生的水平方向的冲击荷载。
g.设于水中的支架所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂流物的撞击力。
h.其他可能产生的荷载，如风荷载、雪荷载、冬季保温设施荷载等。

②支架及拱架的设计，可按《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64—2015）的有关规定进行。

③拱桥应根据结构特点和施工荷载特性分析取用，拱圈的自重荷载宜乘以系数1.2。在计算荷载作用下，应按可能产生的最不利荷载组合验算拱架的强度、刚度和稳定性。

④对于组合箱形拱，若为就地浇筑，其支架和拱架的设计荷载可只考虑承受拱肋重力及施工操作时的附加荷载。

（3）强度及刚度要求

①验算模板、支架及拱架的刚度时，其变形值不得超过下列数值：

a.结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1/400；

b.结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；

c.支架、拱架受载后挠曲的杆件（盖梁、纵梁），其弹性挠度为相应结构跨度的1/400；

d.钢模板的面板变形为1.5 mm；

e.钢模板的钢棱和柱箍变形为L/500和B/500（其中L为计算跨径，B为柱宽）。

②根据拱架结构形式及所承受的荷载，验算拱顶、拱脚及1/4跨各截面的应力、构件及节点的应力，同时应验算分阶段浇筑或砌筑时的强度及稳定性。验算时，不论板拱架或桁拱架均作为整体截面考虑，验算倾覆稳定系数不得小于1.3。

（4）稳定性要求

①支架的立柱应保持稳定，并用撑拉杆固定。当验算模板及其支架在自重和风荷载等作用下的抗倾倒稳定时，验算倾覆的稳定系数不得小于1.3。拱架稳定性的验算应包括拱架的整体稳定和局部稳定，其抗倾覆稳定系数应不小于1.5。

②支架受压构件纵向弯曲系数可按《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64—2015）进行计算。

5）模板、支架和拱架的制作与安装

（1）模板的制作与安装

模板面板应采用金属板、木制板、高分子合成材料板、硬塑料或玻璃钢板等材料。外露面的模板板面宜优先选用钢模板及优质胶合板。为减少模板的拼缝，对于大面积的混凝土，宜选用出厂尺寸较大的模板，其每块模板的面积宜不小于1.0 m2。

①钢模板制作。钢模板宜采用标准化的组合模板（图5.8）。钢模板及其配件应优先选择专业模板设计及加工，成品经试拼且检验合格后方可使用。

图5.8　钢模板

模板质量应符合《组合钢模板技术规范》（GB 50214—2014），各种螺栓连接件应符合国家现行有关标准。

②木模板制作。木模板由面板、加筋肋及加固钢管及拉杆配件组成（图5.9）。木模板可在工厂或施工现场制作，木模板与混凝土接触的表面应平整、光滑，多次重复使用的木模板应在内侧加钉薄铁皮或硬塑料板。木模的接缝可做成平缝、搭接缝或企口缝。当采用平缝时，应采取防止漏浆措施。木模的转角处应加嵌条或做成斜角。

图5.9　木模板组成示意

重复使用的模板应始终保持其表面平整、形状准确，不漏浆，有足够的强度和刚度。

③模板安装：

a.模板安装前应对面板进行清理，并涂刷脱模剂或其他相当的代用品，以便于脱模和保证混凝土表观质量。(www.xing528.com)

b.模板与钢筋安装工作应根据结构物的特点配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。模板不应与脚手架连接（模板与脚手架整体设计时除外），避免引起模板变形。

c.安装侧模板时，应防止模板移位和凸出。基础侧模可在模板外设立支撑固定，墩、台、梁的侧模可设拉杆固定。浇筑在混凝土中的拉杆，应按拉杆拔出或不拔出的要求，采取相应的措施。对小型结构物，可使用金属线代替拉杆。

d.当结构自重和汽车荷载（不计冲击力）产生的向下挠度超过跨径的1/1 600时，钢筋混凝土梁、板的底模板应设预拱度，预拱度值应等于结构自重和1/2汽车荷载（不计冲击力）所产生的挠度。纵向预拱度可做成抛物线或圆曲线。

e.对于后张法预应力梁、板，应注意预应力、自重和汽车荷载等综合作用下所产生的上拱或下挠，应设置适当的预挠或预拱。

f.模板在安装过程中，必须设置防倾覆措施。

g.模板安装完毕后，应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查，经监理工程师检查认可后方可浇筑混凝土。浇筑时，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，应及时纠正。

h.中小跨径的空心板制作时，所使用的芯模应符合下列要求：

•充气胶囊芯模在工厂制作时，应规定充气变形值，保证制作误差不大于设计规定的误差要求。在设计无规定时，应满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）对梁构造尺寸的要求。

•充气胶囊在使用前应经过检查，不得漏气。安装时应有专人检查钢丝头，钢丝头应弯向内侧，胶囊涂刷隔离剂。每次使用后，应妥善存放，防止污染、破损及老化。

•浇筑混凝土时，为防止胶囊上浮和偏位，应采取有效措施加以固定，并应对称平衡地进行浇筑。

•从开始浇筑混凝土到胶囊放气时止，其充气压力应保持稳定。

•胶囊的放气时间应经试验确定，以混凝土强度达到能保持构件不变形为宜。

•使用木芯模时，应防止漏浆和采取措施便于脱模。要控制好拆芯模时间，过早易造成混凝土坍落，过晚则拆模困难。应根据施工条件通过试验确定拆除时间。

•钢管芯模应由表面匀直、光滑的无缝钢管制作，混凝土终凝后，即可将芯模轻轻转动，然后边转动边拔出。

（2）支架、拱架制作与安装

①支架和拱架应根据设计图进行制作，应尽可能采用标准化、系列化、通用化的构件拼装。无论使用何种材料的拱架和支架，均应进行施工设计，支架整体、杆配件、节点、地基、基础和其他支撑物应进行强度、刚度、稳定性验算。

②制作木支架、木拱架时，长杆件接头应尽量减少，两相邻立柱的连接接头应尽量分设在不同的水平面上。主要压力杆的纵向连接，应采用对接法，并用木夹板或铁夹板夹紧。次要构件的连接可用搭接法。

③安装拱架前，拱架立柱和拱架支承面应详细检查，准确调整拱架支承面和顶部标高，并复测跨度，确认无误后方可进行安装。各片拱架在同一节点处的高程应尽量一致，以便于拼装平联杆件。在风力较大的地区，应设置风缆。

④支架和拱架应稳定、坚固，应能抵抗施工过程中有可能发生的偶然冲撞和震动。安装时应注意以下几点：

a.支架立柱必须安装在有足够承载力的地基上，立柱底端应设垫木来分布和传递压力，并保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量。

b.施工用的脚手架和便桥，不应与结构物的模板支架连接，以避免施工振动时影响混凝土浇筑质量。

c.船只或汽车通行孔的两边支架应加设防护桩，夜间应用灯光标明行驶方向。施工中易受漂流物冲撞的河中支架应设坚固的防护设备。

⑤应通过预压消除支架地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形，并获取弹性变形参数，同时检验支架的安全性。预压荷载宜为支架需承受全部荷载的1.05～1.20倍，预压荷载的分布应模拟需承受的结构荷载及施工荷载。

⑥支架和拱架在安装时，应考虑施工预拱度。根据下列因素确定施工预拱度：

a.支架和拱架拆除后上部构造本身及活载1/2所产生的挠度；

b.支架和拱架在荷载作用下的弹性压缩；

c.支架和拱架在荷载作用下的非弹性压缩；

d.支架和拱架基底在荷载作用下的非弹性沉降；

e.由混凝土收缩及温度变化而引起的挠度。

⑦支架或拱架安装完毕后，应对其平面位置、顶部标高、节点连接及纵横向稳定性进行全面检查，符合要求后，方可进行下一工序。

⑧在浇筑混凝土及砌筑拱圈过程中，承包人应随时测量和记录支架和拱架的变形及沉降量。

6）模板、支架和拱架拆除

（1）拆除时间

①模板、支架和拱架的拆除时间应根据结构物特点、模板部位和混凝土所达到的强度决定。

a.非承重模板应在混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损时方可拆除，一般应在混凝土抗压强度达到2.5 MPa时拆除侧模板。

b.芯模和预留孔道内模，应在混凝土强度能保证其表面不发生塌陷和裂缝现象时拔除。拔除时间可按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）的有关规定确定。

c.钢筋混凝土结构的承重模板、支架，应在混凝土强度能承受其自重荷载及其他可能的叠加荷载时，方可拆除。

d.对预应力混凝土结构，其侧模应在预应力钢束张拉前拆除，底模及支架应在结构建立预应力后方可拆除。

e.如设计上对拆除承重模板、支架、拱架另有规定，应按照设计规定执行。

②现浇混凝土拱圈的拱架，拆除时间应符合设计规定。设计未规定时，应在拱圈混凝土强度达到设计强度的80%后，方可拆除。

③石拱桥的拱架卸落时间应符合下列要求：

a.浆砌石拱桥，须待砂浆强度达到设计强度标准值的85%。如设计另有规定，应按照设计规定执行。

b.跨径小于10 m的小拱桥，宜在拱上建筑全部完成后卸架；中等跨径的实腹式拱，宜在护拱砌完后卸架；大跨径空腹式拱，宜在拱上小拱横墙砌好（未砌小拱圈）时卸架。

c.需要进行裸拱卸架时，应对裸拱进行截面强度及稳定性验算，并采取必要的稳定措施。

（2）拆除注意事项

①模板拆除应按设计的顺序进行。设计无规定时，应遵循先支后拆、后支先拆的顺序，拆时严禁抛扔。

②为便于支架和拱架的拆卸，应根据结构形式、承受的荷载大小及需要的卸落量，在支架和拱架适当部位设置相应的木楔、木马、砂筒或千斤顶等落模设备。

③卸落支架和拱架应按拟定的卸落程序进行，分几个循环卸完，卸落量开始宜小，以后逐渐增大。在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落。拟定卸落程序时应注意以下几点：

a.在卸落前应在卸架设备上画好每次卸落量的标记。

b.满布式拱架卸落时，可从拱顶向拱脚依次循环卸落。

c.简支梁、连续梁宜从跨中向支座依次循环卸落；悬臂梁应先卸挂梁及悬臂的支架，再卸无铰跨内的支架。

d.多孔拱桥卸架时，若桥墩允许承受单孔施工荷载，可单孔卸落。否则，应多孔同时卸落，或各连续孔分阶段卸落。

e.卸落拱架时，应设专人用仪器观测拱圈挠度和墩台变化情况，并详细记录。另设专人观察是否有裂缝现象。

④墩、台模板宜在其上部结构施工前拆除。拆除模板、卸落支架和拱架时，不允许用猛烈敲打和强扭等方法进行。

⑤支架和拱架拆除后，应维修整理，分类妥善存放。