预制箱梁施工模板选型方法及施工技术

预制箱梁施工模板选型方法及施工技术
摘要：预制箱梁整体施工技术的不断发展，与其相关的模板类型及其施工技术选择空间越来越大，但与之相关的模板选型方法、适用性及施工成套技术方面的研究较少。

本文以某二级公路项目预制箱梁施工的需要，结合预制箱梁的规格、数量及其预制梁场选址、平面布置等，从不同的模板形式技术特点、成本及生产效率的角度出发，通过对比分析选择性价比高的模板类型，并围绕其施工技术进行研究，为其他类似工程的预制箱梁施工提供参考。

关键词：预制箱梁；施工质量控制；模板；选型
预制箱梁作为公路桥梁施工中的一种主要形式，有助于加快工程建设进度、缩短工期、节省成本，而预制箱梁加工制作则是预制箱梁施工工程质量、安全控制的重点和难点，与预制箱梁加工制作相关的模板施工直接关系到预制箱梁施工质量的好坏。

基于此，本文以某二级公路项目预制箱梁施工的需要，结合预制箱梁的规格、数量及其预制梁场选址、平面布置等，从不同的模板形式技术特点、成本及生产效率的角度出发，通过对比分析选择性价比高的模板类型，并围绕其施工技术进行研究，为其他类似工程的预制箱梁施工提供参考。

1 模板选型分析
1.1不同材质模板特点分析
模板按照材质的不同分为钢模板、竹胶合板、木胶合板、铝合金模板、塑料模板等，钢模板又包含不锈钢面板模板和Q235材质钢模板。

随着科技的不断进步，近年来，多功能、耐用的大体积钢模板成为预制箱梁施工行业发展的主要趋势，当前，预制箱梁施工中主要以木胶合板、钢模板、铝合金模板为主，三种不同材质模板的优缺点如下：
（1）木胶合板，优点：造价低，加工方便，适应性强，结构简单，便于拼装，导热系数低，有利于冬期保温，缺点：加工精度较低，施工质量较差，周转
率及重复利用率低，易变形，施工质量较差，施工效率较低。

（2）钢模板，优点：刚度大，不易变形，周转使用率高，大模板拼缝少、
整体性好，缺点：自重大，移动不便，导热系数高，不利于冬期保温，成本高。

（3）铝合金模板。

优点：加工精度高，自重比钢模板轻，便于移动，可重
复使用，周转效率高，缺点：一次性投入相对较大，定型化模板，不易调整，对
作业人员的专业技术水平要求较高。

预制箱梁体积和截面面积通常较大，工艺相对复杂且对精度要求高，对与其
施工相配套的模板设计、制作、安装及拆卸移动有着较高的要求，木胶合板因强
度较低、拼缝多、施工效率较低等原因，一般不适合预制箱梁施工；加之桥梁施
工中预制箱梁的规格多样，采用铝合金模板的成本相对较高，因而在预制箱梁施
工中大多选择钢模板。

1.2不同连接形式模板特点分析
预制箱梁模板从构成来说，整体上可分为外模和内模两种，其中外模包含端模、侧模、底模。

预制箱梁钢模板不同连接形式及其支撑系统的优缺点分析如下：
（1）底模。

——单块拼装底模。

优点：周转便捷，不易形成错台，便于设置底模反拱，
单块拼装无焊缝且和侧模紧密连接，底面整体平整度高。

缺点：模板用量大、拼
缝多，人工作业强度高，自动化程度低，与底座工字钢配套拼接技术要求高。

——整体移动式底模。

优点：自动化程度高，人工作业强度低，整体安全性好，便于流水作业，有助于缩短工期。

缺点：对场地要求高、占地面积较大，成
本相对较高，需要侧模具有相配套的横竖向液压移动系统。

（2）侧模
——单块拼装侧模。

优点：灵活拼装、适用于规格种类较多的箱梁，成本相
对较低，适应台座能力强。

缺点：人工作业强度高，拼装过程中定位难度大，拼
缝多且易错台，整体施工质量较差。

——液压整体式侧模。

优点：自动化程度高，施工质量好，节省人工，模板
拼缝少，整体安全性高。

缺点：需要增加液压系统、轨道行走系统等成本高，台
座布置要求高，占地面积大，龙门吊利用率低。

（3）端模。

——单块拼装端模。

优点：适应性强、可根据需要拼装成各种规格，成本相
对较低。

缺点：人工作业强度高，拼缝多，易错台，施工质量较差。

——整体移动式端模。

优点：自动化程度高，整体安全性高，拼缝少、施工
质量好。

缺点：对与其连接的侧模和底模要求较高，成本相对较高。

（4）内模。

——分段拼装内模。

优点：成本低，适应性强。

缺点：人工劳动作业强度高，拼缝多，易错台，整体施工质量较差。

——液压整体收缩抽拔式内模。

优点：自动化程度高、可借助轨道自动行走，整体安全性高，人工作业强度低，模板整体性好、刚度大、光洁度好。

缺点：成
本高，占地面积大，对与其相配套的台座及外模等要求高，加工制造难度大。

2 工程应用
2.1工程概况
某二级公路工程（K9+670~K25+764）共设桥梁877.62m/9座，其中，大桥
186m/3座，中桥308.58m/5座，小桥31.04m/1座；上部结构采用20m预应力混
凝土先简支后连续小箱梁、16m预应力混凝土简支空心板、13m预应力混凝土简
支空心板结构，空心板桥面连续设置，共预制梁板215片。

下部结构采用柱式墩，桥台采用柱式台、肋板台，墩台基础均釆用钻孔灌注桩基础。

本工程施工工序繁琐，施工难度大，受现场条件限制，选址的箱梁预制场道路弯多路窄，桥梁梁板
预制时间短，工作量大。

故桥梁墩施工、梁板预制与架设为施工的关键工程和难
点工程。

工程全线设置1个预制梁场，位于二级公路主线路基左侧，中心桩号
K17+613处。

预制梁场整体呈东西方向布置，长度为200m，宽度为28m，占地面
积约5600m2。

预制场内设置2台60t、2台10t的龙门吊，龙门吊轨道长度为
180m，跨度为24m，预制场东侧120m范围内为箱梁预制区，西侧60m范围内为箱
梁存放区。

预制箱梁存放区台座整体按双层预制梁存放进行布置，单层可存梁10片。

箱梁预制场区共设置了16个预制箱梁制作台座，钢筋加工车间设置在预制
场区南侧。

2.2模板选取
本工程包含三种规格的预制箱梁，具体为跨径13m后张法预应力箱梁54片、跨径16m后张法预应力箱梁21片、跨径20m后张法预应力箱梁140片，结合预
制箱梁规格、数量、预制台座数量、场区总体面积及其平面布置，在保证工期和
质量的前提下，优先选择经济性能好的模板体系。

2.2.1外模板选择
考虑到本项目预制箱梁规格有三种，数量都相对较少，选址的预制梁场面积
有限，且现场配备有2台60t、2台10t龙门吊完全能够满足现场模板吊运的需求，拟计划外模板选择大块钢模板以减少拼缝。

按照三种箱梁规格配备20m箱梁
大钢模板2套、16m箱梁大钢模板1套、13m箱梁大钢模板1套，侧模均由四块
大钢模板组成，采用螺栓连接。

模板的面板整体采用6mm厚的钢板加工而成，模
板背面使用槽钢、角钢做主副肋进行加固；模板的顶部和底部分别采用拉杆进行
固定，模板的外侧加设角钢做斜撑起固定支撑和模板垂直度的调整作用；在外模
顶部采用槽钢设置横梁，横梁上部采用角钢或槽钢制作成支腿，支腿压于内模上，防止混凝土在浇筑过程内模出现上浮现象。

2.2.2底模板选择
结合现场地质情况，底模拟采用混凝土底座+拼装钢模板的形式，具体自下
而上依次为原状土压实+20cm厚C20混凝土垫层，在垫层上浇筑30cm厚的C30钢
筋混凝土底座，在底座上部铺设6mm厚的光洁冷轧钢板；在垫层的端部设置
2m×3m的钢筋混凝土枕梁。

采用6cm等边角钢制作底模的整体框架，底模板与侧
模板的连接缝处使用高密度橡胶条进行密封。

通过逐步调整角钢标高，控制底模
预拱度为1.0cm，误差不超过3mm。

模板的局部凹陷、接缝采用电焊修补后打磨
平整，成型后线条顺直；认真处理底模钢板，各接缝处采用抛光机打磨平滑，做
到纵向顺直、横向平整。

2.2.3内模板选择
内模的选择采用与外模板相似的方法，由于预制箱梁内部空间狭小，内模在
安装加固及拆卸时多有不便，因此，内模拆分成面积更小的面板，采用4m×4m、
4m×2m、2m×2m、2m×1m、1m×1m的标准化模板加其他规格面板拼接的形式，内
模的安装及移动可利用2台10T龙门吊进行吊运。

2.3经济性分析
项目部在预制箱梁模板类型选择阶段，通过对新型液压模板和传统拼装模板
的单项成本构成方面进行估算，进而以单项成本为依据，对模板施工的总体成本
进行对比分析，从而选出适用于项目实际且性价比高的模板类型。

2.3.1传统模板费用估算
（1）模板加工制作费：一套13m跨径的模板约10.0万元、一套16m跨径的
模板约12.6万元、两套20m跨径的约29.8万元，总计为52.4万元。

（2）设备购置租赁费：2台龙门吊的购置租赁费、维护使用费等合计16.8
万元。

（3）人工费用：一套模板需要配备操作工10人，总工期大约6个月，每月
有效工作时间28d，操作工300元/d，则人工费用合计为
4×10×6×28×300=201.6万元。

（4）模板残值：约为模板原值的40%，即为20.96万元。

传统模板费用合计：52.4+16.8+201.6-20.96=249.84万元
2.3.2自行式液压模板费用估算
（1）模板加工制作费：一套跨径13m自行式液压模板约26.0万元、一套跨
径16m的模板约34.8万元、两套跨径20m的模板约82.6万元，合计约143.4万元。

（2）临建增加费：为了配合模板自动行走，需要铺设纵横向轨道及增加液
压系统，该部分费用合计约86.2万元。

（3）人工费用：一套自行式液压模板配备操作工6人，总工期约4.5个月，每月有效工作时间28天，操作工300元/工日，则人工费用合计约
6×4×28×4.5×300=90.72万元。

（4）模板残值：约为模板原值的35%，即为50.19万元。

自行式液压模板费
用合计：143.4+86.2+90.72-50.19=270.13万元
2.3.3两种类型模板费用对比
在模板加工制作费方面，自行式液压模板比传统拼装模板单项费用增加率为（143.4-52.4）/52.4×100%=174%。

在设备购置租赁费/临建增加费方面，自行
式液压模板比传统拼装模板单项费用增加率为（86.2-16.8）/16.8×100%=413%。

在人工费用方面，自行式液压模板比传统拼装模板单项费用减少（201.6-90.72）/90.72×100%=122%。

总体而言，采用自行式液压模板比传统拼装模板增加
270.13-249.84=20.29万元，总体费用增加率为20.29/249.84×100%=8.2%。

本
项目有三种规格共计215片箱梁，与采用传统拼装模板相比，虽然采用新型液压
模板人工费降低了40%、工期缩短了25%、安全性提高了30%，但是模板制作加工
费增加了174%、设备购置租赁费/临建增加费增加了413%，总体而言，造价成本
增加了8%，且本工程现有预制梁场规模及现场布置不能满足自行式液压模板整体
施工的需要，因此，本工程决定采用传统的拼装大钢模板。

3 施工技术
3.1工艺流程
本工程三种规格的预制箱梁均在集中预制梁场制作，箱梁预制过程中所有钢
筋均在钢筋加工厂集中加工，运输至钢筋绑扎台座上绑扎，整体吊装，模板采用
拼装模板，养生采用蒸汽养生为主、全自动智能喷淋养生为辅。

预制箱梁施工流
程为底膜铺设→钢筋加工绑扎、波纹管安装→侧模、端模安装→内膜安装（顶板
钢筋绑扎）→混凝土浇筑→模板拆除、养护→钢绞线穿入、张拉→压浆、封端→
移梁、存梁。

施工过程中，应严格执行“三检”制度，并以报验单形式进行签认，每道工序完成后，由质检员检查合格并签字，并经过监理工程师检查签认后才可
以进入下道工序。

预预应力筋张拉、压浆、混凝土浇筑等特殊工序，必须有质检
员跟班作业，工序验收严格按照工序流程。

工序自、互检活动由质检员组织本道
工序负责人和下道工序负责人进行。

3.2施工工艺
预制箱梁内外模板均采用定型大钢模板，底板、腹板钢筋绑扎及预应力波纹
管安装完成后，逐一对钢筋空间位置、波纹管坐标、预埋件位置进行检查，待自
检及监理专检合格后方可支设外摸板。

模板在安装前，应对其光洁度进行检查、
打磨和涂刷隔离剂，确保满足要求时方可进行安装，外模的高度通过调整地脚螺
栓来控制。

外模板的高度由水准仪控制，高度调整由地脚螺栓实现。

外模板的整
体刚度由顶板、底模上对拉螺栓和顶板支撑以及模板架上的地脚螺栓控制。

外模
板安装时，必须保证模板与底模侧面高密度橡胶条密封良好，防止根部漏浆。

模
板整体安装完成后应再进行一次检查，核查钢筋保护层厚度、模板的整体稳定性、倾斜度、几何尺寸和标高等，填写完整的自检资料，报监理工程师验收。

内模在
安装及拆卸时由于操作空间有限，施工难度较大，基于此项目，针对三种不同规
格预制箱梁内模施工做出以下安排及要求：
（1）严把模板进场质量验收关，确保单块模板制造误差总和在模板整体拼
装后误差的允许范围之内；
（2）内模在拼装过程中的拼缝错台高度不得大于2mm，内模拼装后的整体不
平整度应采用1m长靠尺进行量测，满足不大于2mm的规范要求；
（3）内模吊运时，吊点的设置严格按照施工方案进行，吊点数量纵向不少
于4个、横向不少于2个，同时应采取防止模板在吊运过程中变形的措施；
（4）内模应采用专门的拼装台位进行拼装，内模拼装台位按内模底部尺寸
及坡度，在每个骨架下设固定支墩，支墩上设定位装置，以确保内模在拼装过程中，其外形尺寸得以保证；
（5）内模在拼装过程中，顶部应每节都预留一定数量的灌注孔；
（6）为保证箱梁底板的厚度满足要求，避免由于内模安装而战役底板尺寸，在安装过程中，应在内模两侧底部设钢支墩作衬垫，钢支墩采用Φ32mm钢管制
作兼作排水孔用，支撑在内模骨架处。

当箱梁混凝土浇筑完成经养护后，其强度
达到设计强度的75%后，方可进行拆模，拆模时，混凝土芯部与表面温差、混凝
土表面与环境温差应符合有关标准规定及施工方案的要求。

模板的拆除应按照先
支后拆、后支先拆的顺序进行；在拆除过程中，应先松动内模、拆除端模，利用
龙门吊将内模吊到相应位置，再拆除外模，拆模时必须一次性全部拆完，严禁留
下无支撑的模板。

拆除的模板严禁乱扔，应及时进行除渣涂油养护，对拆除时损
伤或变形较大的模板应及时进行修正，保证模板的连续使用性，提高模板周转率。

4 结语
通过对传统拼装模板和自行式液压模板对比发现，自行式液压模板虽然能提
高工效、降低人工成本、缩短工期，但并不是所有项目都适用。

在模板选择时，
应综合工程规模、场地条件、总体投入等方面进行分析，选择经济效益好、安全
性高的模板类型。

参考文献：
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