电动滑模无拉杆整体通涵墙身浇筑模板台车

谭 强，肖 尧

（中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530031）

0 引 言

随着经济的发展，国家基础交通项目的建设越来越深入，高等级公路逐步向重丘和山岭区延伸，山区高速公路通道、涵洞墙身的施工也越来越多［1］。其中，无拉杆模板技术具有操作方便、施工安全、快速经济等特点，有利于提高桥梁桥墩的施工质量，因此在桥梁工程的施工中被广泛应用。

国内相关学者对无拉杆技术已经有了不少研究，如何李等［2］结合泗许项目涵洞墙身无拉杆施工实例，简要介绍了无拉杆施工模板支撑体系及其受力计算，同时在模板移动中采用了整体推模技术；刘安吉［3］基于隧道二衬台车施工工艺并结合涵洞施工特点，改装制作涵洞台车，该台车由钢结构、液压系统和电气系统组成，能实现涵洞模板支模、关模、加固自动化，安装方便，操作简单，省工省时，节约施工成本，减轻劳动强度；苏成［4］针对传统涵洞涵身模板安装施工技术费工费时的问题，从平面设计理论入手，提出条块状结构物沉箱、滑模施工技术，并通过工程实践证明，对此技术进行改进可降低施工成本，提高结构物外观质量；周建华等［5］介绍了苏通大桥采用无拉杆箱施工的工艺；吴迎新介绍涵洞施工特点，重点分析涵身内模滑模及背模快速拼装工艺，展望了涵洞施工工艺拓展空间及需进一步研究的问题。本文不仅仅对模板的支撑体系进行介绍，还对电动无拉杆涵洞台车的各结构组成部件进行阐述，系统分析台车各部件的基本情况及使用功能，进而通过使用该台车解决涵洞现浇墙身施工速度缓慢和机械化、智能化程度低的问题。

1 工程概况

广西荔浦至玉林高速公路土建工程某标段全长16.166km，需要进行现浇施工有39道，其中4×3盖板涵14道、4×3.5盖板通道12道、6×5盖板通道13道。通涵现浇工程量大，如果利用常规钢管支架与平面模板组合方式进行墙身施工，施工速度缓慢，墙身的纵横向接缝多、错台大，严重影响涵洞外观；且不可避免地存在拉杆孔周边不密实、露砂及拉杆孔渗漏水现象，需要耗费大量的人工对错台进行打磨并对拉杆孔的堵塞、防水进行处理。采用无拉杆整体式模板台车进行涵洞墙身施工，可以有效避免涵洞墙身拉杆孔渗水、模板拼缝、施工错台等难题，减少混凝土色差，保证涵洞墙身的平整度及工程实体质量，确保混凝土墙身内实外美［6－8］。

2 电动滑模无拉杆模板台车的应用

目前，国内盖板涵施工以传统的模板体系为主，面板采用平面钢模板拼接而成，为增加模板刚度，模板后方采用钢管作加强肋，根据墙身的高度和厚度在钢管加强肋处设置间距80～100mm的穿芯对拉螺杆，将模板连成整体。此工艺的缺陷是：如果钢管加强肋间距过大，会造成模板刚度不足，使墙面出现“鼓肚”现象，存在胀模的风险；为增加面板刚度，就要缩小钢管加强肋的间距，增加穿芯对拉螺杆的数量，这样在拆模后墙身表面会存在大量的拉杆孔或拉杆头，拉杆孔周围极易出现漏浆现象，且拉杆孔封堵处理后墙面不美观［9－11］。电动无拉杆整体式涵洞模板台车采用大块的不锈钢模板整体拼装、焊接、打磨而成，施工后整个墙身没有拉杆眼，台车配备相应的轨道行走系统，可以解决其移动的问题。该台车首先在广西河池至百色高速公路中首次应用，然后在贵州剑河至榕江高速得到进一步推广，并在广西荔浦至玉林高速公路中得到大面积的应用及全线推广。

3 模板台车的结构组成

电动无拉杆模板台车根据涵洞墙身结构尺寸进行模板设计，单节墙身采用独立模板，模板支撑加固采用刚性支撑体系。内模采用定制的可调节伸缩式钢管架进行支撑加固，外模在模板两端用双拼工字钢加高强对拉螺杆进行加固。模板内无需再增加加固螺杆，整个模板表面为一个整体，使得涵洞墙身外观质量好；模板拼装快速简便，提高了施工效率。台车主要由模板系统、支撑系统、加固系统、行走系统、控制系统组成。

3.1 模板系统

6m一节的电动无拉杆整体式涵洞模板台车总重约28t，其中内侧模板7t，外侧模板6t，其他部件2t。内侧墙身模板采用5mm普通钢板与1mm不锈钢板组合而成，先拼装成长6.3m、高2.5m两块模板后，再整体拼装焊接成长6.3m、高5m的整体式定型大面模板。

为确保模板不变形，在模板后侧增加了桁架式型钢背楞以加强模板的整体刚度，即采用6道I20工字钢横向背楞和3道I25工字钢竖向背楞进行加固，3条纵向背楞再分别加一道加劲梁，这样可以有效平均分配混凝土浇筑过程中的横向侧压力及混凝土冲击力，进一步保证模板的刚度，横向背楞与纵向背楞采用精轧螺纹钢栓接成一个整体，可整体吊装，也可拆卸运输，拼装完成后的模板大面平整度及模板间错台均小于1mm［12－15］。模板实物如图1所示。

图1 模板实物

3.2 支撑系统

利用三角支撑式稳定性高的力学原理，采用型钢或钢管焊接成支架，支撑系统主要设置3层。1层为钢管顶托托架层，主要用于放置可移动的钢管顶托，便于根据内侧模板的背楞位置放置顶托；2层为施工平台层，铺设适合施工作业条件的底板即可进行作业，并且设置装配式的护栏，保证作业人员的安全，防止高处坠落；3层为模板起吊层，设置成桁架的型式以对称地进行模板的起吊，避免因出现偏压现象导致支撑体系损坏。支撑体系如图2所示。

图2 台车支撑体系

3.3 加固系统

在支架系统上设置可调节的顶托，对墙身内侧的2块模板进行加固，顶托采用2块内侧模板间对顶的方式进行限位对撑，传力顺序依次为混凝土浇筑、模板、背楞、顶托垫板、精轧螺纹钢顶托头、顶托主体钢管、精轧螺纹钢顶托头、顶托垫板、背楞、模板。

外侧模板与内侧模板的加固采用三层体系，当涵洞墙身（含台帽）小于5m时，底部不再设拉杆，仅依靠模板自身的刚度及中、上部连接就足以抵抗施工荷载引起的变形及移位。中部采用3个内侧顶托进行加固限位，不需要设置拉杆；顶部采用高于墙身的A25精轧螺纹钢对拉螺栓进行连接，不需要在墙身范围设置拉杆。对于端头，同样采用高强对拉螺栓进行连接，在竖向上间距为1.0m，并在端头处设置端头板的限位加固装置，避免发生事故时端头模板出现移位，造成沉降缝错位。

支撑体系与内侧大块模板之间使用合叶式栓接，开启、关闭方便，可以使支撑体系与模板迅速分离，便于快速移动模板及吊运。台车加固体系如图3所示。

3.4 行走系统

行走系统主要由轨道钢、主动电机、从动轮组合而成，安全、快速、轻便。提升系统主要由同步工作的电葫芦、型钢组成。

图3 台车加固体系

行走、提升系统及工作平台台车的核心支架采用4根A20的钢管配以数根工字钢焊接而成，核心支架与行走电机连接成一个整体，放置在钢轨道上组成行走系统；顶端垂直于涵洞纵向焊接2根在端部悬挂电动葫芦的A20横向钢管，作为提升系统的受力构件，将电葫芦挂在置于受力构件上的型钢上，便可以进行移模作业。

模板行走时，挂在顶部桁架式横梁上的电葫芦将模板调离地面10～20cm，通过设置的滑轮及定型钢轨道行走，与龙门吊的行走系统类似，行走时保持低速、匀速，一般5min左右可移动6m。通常0.5～1h可将模板全部移动完成，加固、检查一般为1～2h左右，1d可完成一段墙身混凝土浇筑，然后启动行走系统，将模板移动至即将施工的下一节墙身。

3.5 控制系统

控制系统采用电动控制方式，行走时保持低速、匀速，断电即可锁轨停止，不再另行设置锁轨器，安全系数高。

4 应用前景

项目使用的模板台车，除面板需要加工外，其他的材料均利用原有的材料；使型钢、钢管的周转次数增多，减少了施工成本的投入；电动无拉杆模板台车的模板系统拼装一次成型、循环使用、转运便捷；该工艺人工投入少、施工效率高，大大减少了钢管支架的搭设量，安全标准化更高，且在模板移动过程中不需要使用其余起吊设备。

以一道跨径6m、净高5m、长60m的正交涵洞为例，采用传统施工工艺与电动无拉杆模板台车施工工艺的对比见表1、2。

通过表1、2可知，采用电动无拉杆整体式模板台车可以节约成本近145万元，占项目全部通涵工程分包成本（950万元）的15.2%。电动无拉杆式整体模板台车的推广应用提高了施工效率，混凝土外观质量好，施工速度快，减少了人工和机械设备的投入，有效降低了施工成本，施工质量也得到了较大幅度的提升。

表1 传统施工工艺与电动无拉杆模板台车施工进度对比

表2 传统施工工艺与电动无拉杆模板台车工艺经济对比

5 结 语

通过对传统模板体系进行总结改进，充分考虑实用性能，设计出了电动滑模无拉杆整体通涵墙身浇筑模板台车，克服了以往涵洞施工有拉杆施工混凝土外观质量的缺陷及不便于移动的问题。模板台车在本项目的成功应用，使施工效率及施工质量都得到质的飞越，用最小的成本做到了最好的品质，而且外观质量好、安全系数高，对于打造高品质工程具有重要的意义；在保证工程质量满足要求的前提下，降低了工程造价，推动了行业科技创新，是对国家新形势下践行可持续发展、绿色施工、建设资源节约型和环境友好型社会的积极响应，降低了社会能源的消耗，符合目前“节能减排”的趋势及节约环保的理念。后续可以通过对其行走系统及安全系统进行深入研究，设计成为带有滚轴、自锁系统及软件控制的形式，使其机械化、智能化程度进一步提高。