一、模板工程(forwork)指新澆混凝土成型的模板以及支承模板的一整套構(gòu)造體系,其中,接觸混凝土并控制預(yù)定尺寸,形狀、位置的構(gòu)造部分稱為模板,支持和固定模板的桿件、桁架、聯(lián)結(jié)件、金屬附件、工作便橋等構(gòu)成支承體系,對于滑動模板,自升模板則增設(shè)提升動力以及提升架、平臺等構(gòu)成。模板工程在混凝土施工中是一種臨時結(jié)構(gòu)。
模板的分類有各種不同的分階段類方法:按照形狀分為平面模板和曲面模板兩種;按受力條件分為承重和非承重模板(即承受混凝土的重量和混凝土的側(cè)壓力);按照材料分為木模板、鋼模板、鋼木組合模板、重力式混凝土模板、鋼筋混凝土鑲面模板、鋁合金模板、塑料模板等;按照結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)分為拆移式、固定式兩種;按其特種功能有滑動模板、真空吸盤或真空軟盤模板、保溫模板、鋼模臺車等。
二、我國在二十世紀(jì)六十年代前的水利水電工程施工中主要采用木質(zhì)模板,由于木材易于制作成各種形狀,有些形狀特殊的構(gòu)筑物,如水電站的尾水管的混凝土澆筑,通常均采用木材制作模板,近代仍然有許多國家、許多水利水電工程中使用木模板或鋼木混合結(jié)構(gòu)。
七十年代以來,我國在混凝土壩施工中多采用大型鋼木混合模板,混凝土(預(yù)制)模板等,隨后廣泛發(fā)展了滑動模板以及由此而帶來的混凝土澆筑工藝的革新。1973年丹江口水庫下游引水工程排子河度槽的空心墩,采用了滑動模板施工方案。1975年密云水庫溢洪道工程的溢流堰和陡槽陡坡混凝土襯砌,采用了沿軌道行走的拖板式滑動模板,1997年在曲率變化復(fù)雜的清水閘雙曲拱壩上采用了滑動模板施工,在這一時期還有豎井、隧洞、渠道、攔污柵工程等采用了滑動模板施工。
七十年代末,我國執(zhí)行以鋼代木的技術(shù)政策,組合鋼模板大部分用于基礎(chǔ)、柱、梁、板、墻等施工中,尤其用于水電工程中的大體積混凝土施工中,呈現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢。
1946年在狼溪壩(worf creek)首次使用懸壁模板,隨后在使用中不斷改進(jìn),頗受歡迎。中國在二十世紀(jì)五十年代已采用半懸壁模板,七十年代中期,開始研制鋼懸壁模板,由于混凝土施工中模板的吊裝十分頻繁,美國在七十年代初研制并在德活夏克重力壩中,使用自動錨固的自升懸臂模板,取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
三、模板工程之所以受到重視,并努力提高和改進(jìn)其工作和使用性能,與它在混凝土施工中的重要性是分不開的。
首先,水工混凝土施工中模板工程費(fèi)用比重很大,約占混凝土總造價的15-30%。在無筋或少筋的大體積混凝土工程中約占5-15%。模板制作與安裝勞動消耗量約為28%-45%(一方混凝土中的勞動量)并消耗大量優(yōu)質(zhì)鋼材和木材,見下表:
大壩名稱 |
白 山 |
龍羊峽 |
太平哨 |
葛州壩 |
安 康 |
清水閘 |
均 值 | ||
砼單價(元/m3) |
63.0 |
86.5 |
54.1 |
47.0 |
67.1 |
75.0 |
65.4 | ||
每m3砼模板費(fèi)用 |
三次周轉(zhuǎn) |
元 |
9.6 |
12.1 |
9.7 |
9.1 |
9.0 |
9.0 | |
% |
15.2 |
14.0 |
17.9 |
19.4 |
12.0 |
15.7 | |||
七次周轉(zhuǎn) |
元 |
7.4 |
9.3 |
6.6 |
6.7 |
7.0 |
7.4 | ||
% |
11.7 |
10.7 |
12.2 |
14.3 |
11.0 |
12.0 | |||
備 注 |
83年單價 不計吊車工作占班費(fèi) |
模板的作用,還常常表現(xiàn)于控制施工進(jìn)度上,在大體積混凝土施工中,根據(jù)一些工程的統(tǒng)計,模板的拆裝時間,約占總施工周期的35%。模板工序在許多情況下是施工網(wǎng)絡(luò)圖中的關(guān)鍵線路,模板工藝的改進(jìn)常常可以加快施工進(jìn)度。
水利水電工程中模板的地位,還可以從國外混凝土壩施工經(jīng)驗(yàn)中看到,下面是國外工程中模板工程占施工費(fèi)用的比例。
1、蘇聯(lián):模板的平均勞動消耗占混凝土單價的10-22%。
2、日本:模板費(fèi)用占施工中的費(fèi)用為:拱壩47%,重力壩30%。
3、美國:模板工程占總費(fèi)用的20%。
(注:日、美是對單個有代表性的壩的施工總結(jié)而得。)
由上可知:模板工程在鋼筋混凝土施工中占有相當(dāng)重要的作用,做好模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計對提高工程效益和加快施工進(jìn)度是有相當(dāng)?shù)囊饬x。
一、四、模板的型式和結(jié)構(gòu)有時能改變混凝土的澆筑工藝
傳統(tǒng)的模板型式是采用拉條固定面板,這種結(jié)構(gòu)方式妨礙入倉,混凝土拌合物的整平與搗固, 妨礙面層的鑿毛清理,妨礙澆筑倉面的施工準(zhǔn)備工作,無法進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)。
懸臂模板則大大克服了傳統(tǒng)的模板型式的缺點(diǎn),在機(jī)械化施工和減少勞動消耗上呈現(xiàn)了很大的優(yōu)勢。
意大利修建阿爾卑—得熱拉大壩時,采用了一種不拆除的模板(鋼擋板),由于這種模板形成了承壓面,所以大幅度降低對大壩混凝土砌體的要求,取消了澆筑塊間接縫的防滲,采用分層鋪筑混凝土,取消施工中的工作面,(在混凝土鋪完之后用專門機(jī)械切出工作縫)。
蘇聯(lián)在薩揚(yáng)諾—舒申斯克水電站施工中架用帶“錨桿”的雙層懸壁模板,這種模板的支承柱不是向下伸而是向上伸出,下層模板的支承柱支撐上層模板的面板,模板的自重和混凝土的側(cè)壓力均由下層模板承受,因此每個澆筑倉至少有兩層模板,這種模板只需拆除下層模板的固定螺栓。從而,減少了各澆筑層間的時間間隔,提高了澆筑速度也減少了混凝土表面的清理工作與準(zhǔn)備工作量。
滑動模板則對混凝土澆筑速度更顯示出優(yōu)勢和潛在的生命力,這種型式的模板除表現(xiàn)在時間效益(工期縮短)之外,模板本身的價格也可以降低,而且能很大程度上提高混凝土澆筑效果。
總之,不同的模板型式?jīng)Q定了混凝土澆筑的不同施工工藝,也對混凝土的質(zhì)量和工程效益有不同的影響,如何改進(jìn)模板工藝是一個重要課題。
五、我局在參加的水電建設(shè)工程中對模板工程仍然以傳統(tǒng)的模板型式為主,盡管在太平灣電站建設(shè)中引進(jìn)了一些新的工藝技術(shù)(試用),但有些問題仍然值得探討。
1、我局一直倡議施工單位在混凝土施工中盡量使用鋼模板,但在實(shí)際施工中,有許多部位諸如擋水壩段,廠房立墻等都僅使用少量鋼模,這不僅浪費(fèi)了大量木材而且大大降低了工效。成功的工程總結(jié)出,鋼??杀饶灸L岣吖ば?-4倍(工效包括安裝、拆模、電焊、鑿毛、搭設(shè)平臺等的綜合用工),而且鋼模的成本費(fèi)(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)周轉(zhuǎn)率)僅為木模的一半。因此,合理的以鋼模代替木模是提高經(jīng)濟(jì)效益的好方法之一。
2、我局在模板管理上有許多不足。其主要表現(xiàn)在模板的使用周轉(zhuǎn)率上,按規(guī)定,鋼模板的周轉(zhuǎn)率為50次,大型木模板為15次,一般木模板為7次,而我局實(shí)際周轉(zhuǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個要求,僅以一般木模為例,我局使用周轉(zhuǎn)率為4次左右,這大大增加了施工費(fèi)用,解決這一問題的辦法除了提高工人思想素質(zhì),業(yè)務(wù)水平外,我們的管理水平有待提高。
3、在我局引進(jìn)使用新的模板工藝上,滑升模板是突出的一例,有成功也有失誤,在云峰大壩修補(bǔ)工程中,使用的滑模是比較成功的,而在太平灣清水閘閘墩上使用滑模則值得探討,排除試驗(yàn)?zāi)康膩碚?,滑升模板一次性投資較大,因此它適用于高層混凝土澆筑中,高度較低的混凝土澆筑中使用則效益不顯著或者沒有效益,因此新技術(shù)的使用中應(yīng)考慮其適用范圍,并與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤才是適宜的。
4、模板工程在近幾年已形成一個專門學(xué)科,但這方面的書并不多,我們在工程施工中應(yīng)對每一項(xiàng)工作,各種形式的模板認(rèn)真總結(jié),使得在今后的工作中對每種建筑型式的模板有路可循,既方便工作,又能不斷改進(jìn),不斷進(jìn)步。
六、鑒于模板工程在鋼筋混凝土施工中的重要作用,世界各國都在研究并不斷改進(jìn)模板工程的施工技術(shù)和工藝,伴隨著模板專業(yè)公司的建立,模板工程的發(fā)展將不斷向快速、節(jié)省方向邁進(jìn)。
模板工程的發(fā)展前景將是以如何加快混凝土施工為中心發(fā)展,1973年十一屆世界大壩會議提出了混凝土壩設(shè)計與施工的任務(wù)和課題,討論的結(jié)論是:“降低混凝土造價的根本出路是加快施工進(jìn)度?!睘榇颂岢隽诵碌幕炷翂问┕し椒ň褪牵捍篌w積混凝土連續(xù)垂直澆筑法,這相應(yīng)給模板工程帶來了新的課題。
我認(rèn)為加快進(jìn)度的途徑之一就是:
1、認(rèn)真研究滑動模板的使用問題。
2、增加澆筑層厚度,減少水平接縫,采用自升模板。
3、加大澆筑塊尺寸,減少施工縫, 以縮小立模面積。
隨著改革的不斷深入,適應(yīng)工程招、投標(biāo)的需要,就要做為前期工作涉及的內(nèi)容有:
1、模板工程的規(guī)劃,主要是結(jié)合施工方案擬定,選擇模板體系,組織生產(chǎn),選購機(jī)具以及編制概算。
2、模板設(shè)計,主要是模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計,這項(xiàng)工作是不可少的,可以委托專業(yè)公司設(shè)計也可以由工程單位自行設(shè)計。
3、考慮使用階段的綜合效益和管理。