浅析闸站高大模板安全支撑体系 --在南京市九乡河治理应急工程施工一标段闸站工程中的应用为例

孙刚

（南京市水利建筑工程有限公司 江苏南京 21000 0）

摘要：目前现代化水利枢纽闸站工程建设的越来越高大，工程设计的防洪标准越来越高，因水利工程枢纽外露面基本为清水混凝土，所以在施工过程中对模板的拼接和安装是个大的挑战。为了保证工程的质量和安全，现提出以南京市九乡河治理应急工程施工一标段闸站工程为例的高大模板施工经历，为后期类似工程提供一些佐证。

关键词：闸站工程 高大模板 质量 安全

一、工程概况

九乡河口闸站工程位于南京市栖霞区栖霞街道，距九乡河入江口约170m处。工程采用闸站结合布置型式，集中布置在九乡河河道内，闸和上游河道两者的中心线彼此重叠，便于泄洪。

新建水闸顺水流向长20m，闸孔总净宽30m，分3孔布置，每孔净宽10m。闸底板顶面高程2.50m，闸顶高程12.0m，交通桥顶高程12.3m，闸门为双扉直升门。

本工程最大立模高度为闸墩9.5m，支撑系统最大高度为18.2m，最大交通桥桥梁为0.7*1.2m。

二、模板施工准备工作

根据水利工程闸站施工经验，模板及支承材料质量标准如下：

三、模板施工流程控制

1、墩、立墙：第一步将梁钢筋绑扎好，第二步完成垫块的设置，第三步完成两边模板的支护，第四步装配对接螺杆，第五步对模板进行校正。

2、板：第一步安成脚手架的搭建，第二依次完成主次龙骨以及柱头模板龙骨的安装，第三步完成柱头及顶板等两种模板的安装，第四步先后拼装并完成顶板及外墙柱头模板龙骨的安装工作，第五步将安装好的模板进行反复高校并验收。

3、梁：第一步完成模板支架的安装及调平，第二步根据标高要求完成梁底模的建设，第二步利用接线法使其成为一条直线，第三步完成梁钢筋的绑扎工作，第四步完成垫块及两边模板的装配，第四步对模板进行高校。

四、模板施工安全控制

1、进行模板支撑作业时，必须使用符合标准的模板，并且不能选用诸如腐烂变形等劣质材料。进行顶部支撑作业时，必须要垂直施工，进行底部作业时，必须确保坚实平坦，同时还需要设置垫木。使用木棒时必须安装牢固，而且还需要通过横顺拉杆与剪刀撑拉结等措施进行加固。

2、进行模板装配作业时，必须依据工序来推进，如果未完成模板固定，不能转入后续施工环节。不得通过拉杆、支撑等来进行攀登以及上落操作。

3、进行支模操作时，所使用的支撑及拉杆等部件必须严格按照规范进行施工，不得与门窗及脚手架等各种易松动物件相连。进行现浇作业时，必须安排专门人员进行检查，如果存在松动及变形时，必须迅速进行固定维护，避免模板崩塌而危及人员安全。

4、进行梁、柱等模板装配作业时，必须搭建临时工作台，禁止直接模板上进行施工走动。

5、进行顶部与楼面等模板装配作业时，必须要预留出洞口，施工时需要采用一定措施将其暂时封闭，以确保人员安全。

五、模板施工设计方案

5.1闸墩侧面高大模板施工计算

1、进行混凝土浇灌时，其会给模型施加一定的力，称之为侧压力，通常会伴随浇灌高度的变大而变大，不过，却存在一个临界数值，当达到该值时，其侧压力则会停止变大，这时其侧压值就是极值。极值状态下的浇灌高度就叫做有效压头。如果通过振捣器进行内部振捣作业时，最新浇灌混凝土对模板所形成侧压力极值，可通过如下两个公式进行运算，然后从中选取最小数值。

在上述数据表达式内，F——表示现浇侧压力极值（kN/m2）；

γc——表示混凝土的单位体积重量 (kN/m3)；

t0——表示进行砼现浇作业时，其初凝时间（h），其数值通常可以根据实际测量而得出，倘若数据不足时，则可选用t0=200/(T +15)进行运算；

T ——表示砼温度（℃），进行灌模作业时T=20℃；

v ——表示砼浇灌速度（m/h）,此处取值为v=3m/h；

H ——表示砼侧压力运算点到现浇砼上顶位置之间的垂直长度（m）；

β1 ——表示添加剂所导致的校正参数，未使用添加剂时其值为1.0；使用缓凝剂后，将其数据选用1.2；

β 2——表示砼塌落度所导致的校正参数，倘若塌落度< 30mm，将其数值选取为0.85；倘若处于50～90mm范围内，将其数值选取为1.0；倘若处于110～150mm范围内，将其数值选取为1.15；

h ——表示有效压头高值(m)，

根据公式（1）

由式（2）

再根据最小数值进行取值为73kN/m²。

关于其有效压头高度数值，可用通过计算得出为

2、关于墩对拉螺栓径的校算过程

基于螺杆的设计需求，把其者间隔距离按照450mm×500mm的尺寸进行设定。利用拉杆来实现其内外部分的衔接，确保两者间隔距离，其受力来自于混凝土所形成的侧压力，因而必须确保模板的强度及钢度。拉杆大部分都选用圆杆类型，其主要包括两类，一是组合式，它由三部分构成，分别为内拉杆、外拉杆及顶帽；二是整体式，其采用了贯通式长螺栓，并且是通过Q235类型的圆形钢筋自制而成的。

关于模板拉杆，可通过下述表达式进行计算：

P=F× A

在上述表达式中，P ——表示作用于标杆部件上的拉力大小（N）；

F ——表示砼侧压数值（N/m2）；

A ——代表该拉杆所分摊的负荷承受面积（m2）,可通过数学公式A=a×b计算而得出；

a ——表示该拉杆的水平间隔距离（m）；

b ——表示该拉杆的垂直间隔距离（m）。

根据上文得出F =73kN/m²，a=0.45m，b=0.5m，将其代入上述公式计算出P=13500N。

注：1、本数据表是根据《简明施工计算手册》而得出的。就对拉螺栓相关数据进行查阅，从而得到作用于其上的拉力值是P=13500N。依据螺栓拉力数值是P =13500N的状况，通过对拉螺栓力学相关性能表格的查询可知唯有螺栓直径是14mm,达到设计标准（≤17800N）。

3、对拉螺栓力学性能表

5.2扣件抗滑移的计算

依照双扣件可实现的承载力设计值情况，将该数据设置为12.00kN，其滑动力抵抗承载力指标参数是1.00，在这个项目中，将其承载力数值选取为12.00kN 。

水平杆及垂直杆和立杆通过扣件进行衔接时，关于其滑动抵抗承载力，可通过下述数学表达式而实施计算：

R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取16.00 kN；

R – 代表立杆所受到的来自于水平及垂直杆的纵向力规划值；

进行运算时，R值选取为其支座反作用力极值，基于上文内容可知R=8.098 kN< 12.00 kN；故而达到设计标准。

5.3立杆的稳定性计算

关于其稳定性，可通过下述数学表达式进行计算

1.关于梁两边立杆，可用下述过程进行稳定性校算：

在上述公式内 N – 表示其轴心压力的计划数值，其中包含：

水平支撑钢管所承受的来自于支座的反作用力极值是：

垂直钢管所承受的支座反作用力极值是：

脚手架本身重量：

关于楼板钢砼结和模板本身重量，可通过以下过程计算而得出：

关于施工及砼振捣作业时所形成的负荷，可通过下述过程计算其设计值：

A – 表示立杆净横断面积(cm²)： A = 4.24；

W – 代表其净横断面积矩 (cm³)，通过计算得出： W = 4.49；

φ—表示立杆在外力作用下的稳定指标参数，根据l_o/i数值，通过查阅相关表格而获得；

i –代表目标立杆横断面所对应的回转半径 (cm)：i = 1.59；

[f] – 表示达到设计标准时，钢管立杆的压力抵抗强度数值： [f] =205 N/mm²；

σ – 表示钢管立杆在承受轴线压条件下所形成应用的运算数值( N/mm²)；

l_o – 表示运算长度数值 (m)；

基于《扣件式规范》，一般来说，采用两种不同的推导公式来获得立杆计算长度l_o的具体数值，分别为

从安全角度出发，该项数值需选取其中偏大值，故而为：

k – 表示运算长度的附加参数，此处将其数值选取为：1.167 ；

μ –代表求算长度指标参数，通过查阅相关数据表表5.3.3得出，μ=1.7；

a – 表示立杆顶部超出上层水平杆轴线到模板支撑位置之间的距离；a=0.2m;

那么其运算长度可通过下述过程求得：

基于lo/i比值，再通过查阅有关表格从而得出，该立杆的稳定性指标参数是φ= 0.205 ；

该立杆因为外力作用而形成应力的运算值，可用下述公式而得出：

关于其稳定性，可通过运算而得出σ = 202.3 N/mm² ，且低于其设计强度数据[f] = 205 N/mm²，达到设计标准！

2.关于梁底受力极值位置处的支撑立杆，其稳定性可通过下述过程进行校验：

式内 N – 表示其轴心压力的计划数值，其中包含：

水平支撑钢管所承受的来自于支座的反作用力极值是：

垂直钢管所承受的支座反作用力极值是：

脚手架本身重量：

A – 表示立杆净横断面积(cm²)： A = 4.24；

σ – 代表立杆因外力作用而形成应力的运算数值 ( N/mm²)；

φ—表示立杆在外力作用下的稳定指标参数，根据l_o/i数值，通过查阅相关表格而获得；

[f] – 表示达到设计标准时，钢管立杆的压力抵抗强度数值： [f] =205 N/mm²；；

i – 代表立杆横断面回转半径的运算数值 (cm)：i = 1.59；

W – 代表其净横断面积矩 (cm³)，通过计算得出： W = 4.49

l_o – 表示运算长度数值 (m)；

基于《扣件式规范》，一般来说，采用两种不同的推导公式来获得立杆计算长度l_o的具体数值，分别为l_o=kμh、l_o=h+2a，

从安全角度出发，该项数值需选取其中偏大值，故而为：

k – 表示运算长度的附加参数，此处将其数值选取为：1.167；

μ – 代表求算长度指标参数，通过查阅相关数据表表5.3.3得出，μ=1.7；

a – 表示立杆顶部超出上层水平杆轴线到模板支撑位置之间的距离；a=0.2m;

那么其运算长度可通过下述过程求得：

基于lo/i比值，再通过查阅有关表格从而得出，该立杆的稳定性指标参数是φ= 0.205 ；

关于钢管立杆，因压力作用而形成的应力值，可通过下述公式进行计算得出：

关于其稳定性，可通过运算而得出σ = 151.6 N/mm² ，且低于其设计强度数据[f] = 205 N/mm²，达到设计标准！

基于高支架安全性方面进行思考，应用下述公式进行运算更为合适

k₂ – 表示计算长度附加系数的具体数值，即h+2a =1.9，依照表2将该数值设为1.021 ；

k₁ -- 表示计算长度附加系数的具体数值，依照表1将该数值设为1.167;

根据长细比lo/i的值，然后再通过查表获得轴心位置承受压力的立杆所相应的稳定系数为φ= 0.34 ；

其应力极值，可通过下述公式进行运算；

关于其稳固性，可通过下述公式计算而得出σ = 91.4 N/mm² ，该数值在其设计标准值[f] = 205 N/mm²范围内，达到标准！

对模板承重支架而言，其衔接墙件最好选择剪力墙、柱等结构，不然，就会留下危险隐患。

六、结束语

目前该枢纽已通过水下工程验收，墩墙立面、侧面无变形，垂直度与外观均较好，为工程后期的施工提供有力的保障。

大中型高大水利枢纽在我南京市辖区内实属少见，如何提高施工进度、施工质量、施工安全，以及缩小投资，值得我们进一步探讨。

参考文献

[1] 罗海东 南京市九乡河治理应急工程施工一标段闸站工程设计图纸 南京市秦淮区节制闸路136号 2015.03；

[2] 中国建筑科学研究院 GB50204—2015 2014年12月31日发布 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 出版地北京 中国建筑工业出版社 2014出版；

[3] 汪正荣 《简明施工计算手册》 ISBN：9787112073573 2005.07 书号：9787112073573：1-1097页；

[4] 刘群 《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》 ISBN：9787801556417 2004.01 中国市场出版社。