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摘要：对高空大跨度拱壳模板支撑实际应用实例较少，通过银川车站改造工程站房中拱结构的实施，使高空大跨度拱壳模板支撑体系的探索起到一定的借鉴和指导作用。
关键词：高空大跨度、清水混凝土、拱壳
Abstract: the large span of high arch shell template support the practical application examples less, through the yinchuan station standing room arch structure reconstruction project of implementation, the author makes the high altitude long-span arch shell template exploration of the support system ,hopefully it plays a certain reference and guidance.
Key Words: high altitude big span, light water concrete, arch shell
中图分类号：TU528 文献标识码：A文章编号：
银川车站改造工程站房站房4轴～22轴为2层结构，其中9轴~12轴的屋面采用清水混凝土结构。屋面9轴~12轴/A轴~J轴范围采用现浇C40清水混凝土拱壳结构，由三对连续的单曲面薄壳板组成，混凝土薄壳与钢结构天窗连接处设置L-L联系梁，薄壳板东西两侧设置上翻的BL边梁。三对壳体的顶标高分别为32m、38m、32m，薄壳板厚度为450mm。混凝土壳体与钢结构天窗连接处LL梁，其断面尺寸为1200×1100，L-L联系梁结构最高点的标高为29.85m。壳体东西两侧位于A轴、J轴的BL梁为上翻梁，其断面尺寸为1100×800，梁的结构最高点标高为38.00m。壳板下表面每隔3.5m设一条装饰凹槽线，装饰线条垂直于屋脊布置，凹槽宽50mm、深25mm。清水混凝土方量为2648 m3，清水混凝土展开面积大约为6000m2（其中薄壳板为5885 m2）。
一、清水混凝土拱壳模板施工主要有以下特点与难点：
⑴拱壳结构的拱脚采用后张法预应力技术，等拱壳结构全部施工完毕并且混凝土强度达到设计强度的100%，才能进行第一次预应力张拉，第一次张拉完毕，拆除拱壳模板。因此拱壳模板无法周转，一次投入，模板量很大。
⑵模板承重架的搭设高度高，最高点达到38m，模板高空作业的难度较大。
⑶拱壳结构的倾角较大，模板需要两边支模，同时为确保混凝土的浇筑质量，在拱壳上层模板上开设混凝土振捣孔。
⑷壳板与边梁为单曲面，弧度较大，主拱的弧度为31.787m，副拱的弧度为22.667m。LL联系梁为双曲面梁，其侧向倾角相对主拱倾角要小。
⑸双曲梁的空间扭曲情况复杂，主筋直径大，箍筋不但边长变化，角度也在变化。
二、方案比选
根据本工程清水混凝土的特点，可以考虑两种模板施工方案：钢模施工方案和木模施工方案。
2.1钢模施工方案
⑴拱壳为曲面结构，钢模板必须加工成定型的弧形结构，通用性差，只能算一次摊销，加工成本昂贵，制作周期较长。
⑵模板承重架的搭设高度高，钢模板自重大，对承重架的要求很高，承重架立杆间距更密，承重架成本投入更大，搭设周期更长。
⑶由于采用定型钢模，其自身重量大，必须采用塔吊配合进行安装调整，对塔吊的安装要求很高，现有塔吊不能满足大钢模的运输与安装要求，必须采用汽车吊与履带吊配合进行施工，施工成本高，施工周期长。
⑷由于拱脚采用预应力技术，底模必须等清水混凝土全部施工完毕且进行首次张拉后才能拆除，因此拱壳下部的6000m2定型钢模无法采用吊车配合进行拆除，只能采用手工在高空拆除，拆除难度大且不安全。
⑸如果壳板两侧均采用定型钢模，上部模板的固定和安装难度很大；如果上部模板采用木模，则木模与钢模采用对穿螺栓进行连接固定的工艺不配套。
2.2木模施工方案
⑴由于拱壳结构的弧度较大，采用18mm厚的九夹板与50*80方木可以很容易地安装成弧度，并且已经在更小的弧度上得到成功试用。
⑵通过采用汽枪钉固定模板可以较好处理好钉眼问题。在模板拼缝处增设高密度海绵条等一系列措施可以很好地解决模板拼缝问题，并且在工程实际操作中得到验证。采用高强度的面板如wisa板，具有很好的强度与刚度，并且已经在多个工程上得到了成功应用。
⑶木模成本低，而且拆模后还可以到其他项目周转使用。⑷自重轻，模板拼装时无需塔吊配合，模板安装速度快。
⑸木模对承重架的要求相应较低，因此承重架的搭设周期短，成本低。
⑹由于木模重量小，拆模更安全。
⑺壳板上下两侧均采用木模，便于开设混凝土振捣口，工艺配套，施工技术成熟。
故选择木模板施工方案。
三、木模板施工方案的研制
1）总体支模方法
由于倾角较大，主拱标高36.00m以下与副拱标高30.00m以下的壳板采用两边支模（支模方法与墙体类同），接近拱顶部分的壳板采用单边支模（支模方法与板类同）。混凝土施工时按弧长4.88m为一施工段，即混凝土每隔4.88m弧长浇筑一次。
2）施工工艺流程
施工准备→曲面拱壳构件图纸深化、翻样→模板深化与清水混凝土配合比优化设计→模板体系选择→模板体系设计、计算、优化→模板体系预拼装、加工、制作→现场支模体系搭设→下部模板安装→钢筋绑扎→上部模板安装→清水混凝土浇捣→清水混凝土养护→上部模板体系拆除→下一施工段。
3）支模架体系确定
采用扣件式满堂钢管脚手架。
3.1材料规格选用
模板的质量直接关系到砼结构的感观质量，为了保证砼的密实度及外观达到清水效果，模板采用18mm厚的覆膜九夹板，方木采用50*80方料。钢管采用φ48×3.5钢管和扣件，φ20对拉螺栓和大伞形卡。
3.2模板质量要求
为了达到清水效果，模板面板的强度、刚度必须达到标准要求，面板表面要求平整光洁，模板易分块、腹膜质量好、穿墙螺栓孔眼排列规律整齐，几何尺寸准确，拼缝严密。
3.3方木面板强度、刚度通过软件计算均能满足强度要求，因此采用木模板施工。
四、模板布置及节点处理
1）根据施工图，拱梁、壳板的圆弧半径较大，50*80方木与18cm面板满足弧度要求，具体做法是：方木龙骨垂直于屋脊方向布置，钢管横椤平行于屋脊方向布置，直接将方木与面层模板弯曲成型并进行固定，而无需对方木与面层模板进行切割。通过现场实际大样的施工，情况较好。
2）施工缝处模板的处理节点图
采用木榛打入施工缝背部的方木与钢管间，将模板与老混凝土进一步贴紧，再采用胶水将缝隙封闭，防止新混凝土浇筑时浆液从缝隙溢出，确保新老混凝土的搭接质量。
3）清水混凝土壳下线槽的模板施工
五、模板加工制作
5.1模板加工
1)面板選择与加工
选料：面板必须平整、无扭曲破损，非整板侧面的边口无明显空隙、边口整洁，厚度、形状符合要求。
下料：按弧长4.88m作为一个施工段。在弧长方向设置两块面板，每块面板长2.44m。从面板的正面进行裁切，确保面板正面不崩边。所有在面板上新分割或开孔的地方都要进行封边处理，以防止水的渗入而影响面板的平整度。
研缝：对切割后的模板，采用砂皮打设切割面，再采用模板漆处理，要求侧面平整光滑。
2)模板龙骨的加工
模板骨架在保证模板平整度、强度、刚度等方面提供了有力保障。因此，方木加工的准确性非常关键，采用50*80方木，高度方向为50，具有重量轻、强度高、操作灵活简便。
5.2模板组装
1)模板架体组装
组装工序：模板承重架搭设→安装上部定位钢管→安装水平双钢管→安装方木→铺设面板并固定→板缝处理、表面刷模板漆→质量检查→钢筋绑扎→上表面模板安装→螺杆安装并固定。
2)面板组装
加工工序：微调方木高度（采用手工刨和三夹板垫的方法）→拉对角线、找方→铺设面板并固定面板→设置高密度海绵条→铺设邻边面板并固定→修整海绵条→拼缝处刷模板漆（贴脐带纸）→画螺栓孔→开孔→螺栓孔眼部位刷模板漆→检查验收。
六、质量标准及技术保证措
1、清水混凝土饰面质量要求
1)无大于5mm的混凝土空洞或缺陷
控制措施：骨料粒径不宜大；混凝土钢筋保护层适当加大；振捣操作严格按标准执行；注意防止选择与混凝土化学反应后产生过大气泡的混凝土外加剂（本工程采用聚羧酸高效减水剂，减水率>20%，并含有适量的缓凝、引气、消泡等成份）、模板面板要有一定透气性(木模较钢模好)。
2)无大于0.5mm宽度的裂缝
控制技措：控制混凝土配合比，通过外加剂提高混凝土的塌落度；在每个拱壳的两边同时进行混凝土浇筑；初凝时间定为6小时，控制浇注速度；注意适宜的养护方法等。防止出现过大的温度裂缝和变形缝。
3)模板错台高度小于2mm
控制措施：控制模板面板的厚度公差，通过后衬三夹板等措施调整模板的接缝高差。
4)无任何修补痕迹
控制技措：万一需要修补，采用特殊的修补办法，以做到基本不留痕迹。
5)原混凝土表面机理可见
控制技措：注意面板的选择，混凝土表面不宜过于光亮，防止光反射污染，破坏混凝土饰面效果。在混凝土中掺入一定量的钛白粉使混凝土有一定的光泽。
6)表面质地均匀
控制技措：混凝土密实整洁，无污迹，不漏浆，无明显色差，浇筑尺寸准确。
2、清水饰面性混凝土施工技术保证措施
2.1 测量放线
对双曲梁，首先在地面测放出水平投影线（各投影点的间距是500mm），然后根据水平投影线和高度投放到上部，在梁底的定位钢管进行初步定位，然后在定位钢管上架设受力钢管，进行二次定位，接着在受力钢管上铺设方木，最后铺设面板。
2.2模板施工
圆弧形面板与方木采用汽枪钉进行连接，减少外露印迹，钉头下沉，表面刮腻子，在钉眼位置做模板漆。在模板的接缝处要加塞海绵胶条。本工程采用高强度热融合腹膜模板，不使用脱模剂，仅在接缝处使用模板漆。套对穿螺栓时，必须调整好位置后轻轻入位，保证每个孔位都加塑料垫圈，避免螺纹损伤穿墙孔眼。模板紧固之前，应保证面板对齐，严禁在面板校正前固定对穿螺栓。浇筑过程中，严禁振捣棒與面板、对穿螺栓接触。拆模过程中必须做好对清水墙面的保护工作。
七、结论
1）通过实际应用，选用木模板钢管承重架满足了大跨度拱壳结构支撑体系的需要
2）wisa板的选用。通过采用高强度的wisa板，具有很好的强度与刚度，特别适合在大跨度曲面结构中使用。
3）随着绿色建筑日渐受到重视，在工业与民用建筑中，大跨度异性清水混凝土结构的日益增多，高空大跨度模板支撑体系将会得到更大的发展。
参考文献：
1、余万成 高空斜交转换层的支撑架设计 建筑技术 1998（8）：556
2、张显刚等高空大跨度斜拉悬挑结构模板支撑技术建筑技术 2004（8）：604
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高空大跨度、清水混凝土、拱壳
Abstract: the large span of high arch shell template support the practical application examples less, through the yinchuan station standing room arch structure reconstruction project of implementation, the author makes the high altitude long-span arch shell template exploration of the support system ,hopefully it plays a certain reference and guidance.
Key Words: high altitude big span, light water concrete, arch shell
中图分类号：TU528 文献标识码：A文章编号：
银川车站改造工程站房站房4轴～22轴为2层结构，其中9轴~12轴的屋面采用清水混凝土结构。屋面9轴~12轴/A轴~J轴范围采用现浇C40清水混凝土拱壳结构，由三对连续的单曲面薄壳板组成，混凝土薄壳与钢结构天窗连接处设置L-L联系梁，薄壳板东西两侧设置上翻的BL边梁。三对壳体的顶标高分别为32m、38m、32m，薄壳板厚度为450mm。混凝土壳体与钢结构天窗连接处LL梁，其断面尺寸为1200×1100，L-L联系梁结构最高点的标高为29.85m。壳体东西两侧位于A轴、J轴的BL梁为上翻梁，其断面尺寸为1100×800，梁的结构最高点标高为38.00m。壳板下表面每隔3.5m设一条装饰凹槽线，装饰线条垂直于屋脊布置，凹槽宽50mm、深25mm。清水混凝土方量为2648 m3，清水混凝土展开面积大约为6000m2（其中薄壳板为5885 m2）。
一、清水混凝土拱壳模板施工主要有以下特点与难点：
⑴拱壳结构的拱脚采用后张法预应力技术，等拱壳结构全部施工完毕并且混凝土强度达到设计强度的100%，才能进行第一次预应力张拉，第一次张拉完毕，拆除拱壳模板。因此拱壳模板无法周转，一次投入，模板量很大。
⑵模板承重架的搭设高度高，最高点达到38m，模板高空作业的难度较大。
⑶拱壳结构的倾角较大，模板需要两边支模，同时为确保混凝土的浇筑质量，在拱壳上层模板上开设混凝土振捣孔。
⑷壳板与边梁为单曲面，弧度较大，主拱的弧度为31.787m，副拱的弧度为22.667m。LL联系梁为双曲面梁，其侧向倾角相对主拱倾角要小。
⑸双曲梁的空间扭曲情况复杂，主筋直径大，箍筋不但边长变化，角度也在变化。
二、方案比选
根据本工程清水混凝土的特点，可以考虑两种模板施工方案：钢模施工方案和木模施工方案。
2.1钢模施工方案
⑴拱壳为曲面结构，钢模板必须加工成定型的弧形结构，通用性差，只能算一次摊销，加工成本昂贵，制作周期较长。
⑵模板承重架的搭设高度高，钢模板自重大，对承重架的要求很高，承重架立杆间距更密，承重架成本投入更大，搭设周期更长。
⑶由于采用定型钢模，其自身重量大，必须采用塔吊配合进行安装调整，对塔吊的安装要求很高，现有塔吊不能满足大钢模的运输与安装要求，必须采用汽车吊与履带吊配合进行施工，施工成本高，施工周期长。
⑷由于拱脚采用预应力技术，底模必须等清水混凝土全部施工完毕且进行首次张拉后才能拆除，因此拱壳下部的6000m2定型钢模无法采用吊车配合进行拆除，只能采用手工在高空拆除，拆除难度大且不安全。
⑸如果壳板两侧均采用定型钢模，上部模板的固定和安装难度很大；如果上部模板采用木模，则木模与钢模采用对穿螺栓进行连接固定的工艺不配套。
2.2木模施工方案
⑴由于拱壳结构的弧度较大，采用18mm厚的九夹板与50*80方木可以很容易地安装成弧度，并且已经在更小的弧度上得到成功试用。
⑵通过采用汽枪钉固定模板可以较好处理好钉眼问题。在模板拼缝处增设高密度海绵条等一系列措施可以很好地解决模板拼缝问题，并且在工程实际操作中得到验证。采用高强度的面板如wisa板，具有很好的强度与刚度，并且已经在多个工程上得到了成功应用。
⑶木模成本低，而且拆模后还可以到其他项目周转使用。⑷自重轻，模板拼装时无需塔吊配合，模板安装速度快。
⑸木模对承重架的要求相应较低，因此承重架的搭设周期短，成本低。
⑹由于木模重量小，拆模更安全。
⑺壳板上下两侧均采用木模，便于开设混凝土振捣口，工艺配套，施工技术成熟。
故选择木模板施工方案。
三、木模板施工方案的研制
1）总体支模方法
由于倾角较大，主拱标高36.00m以下与副拱标高30.00m以下的壳板采用两边支模（支模方法与墙体类同），接近拱顶部分的壳板采用单边支模（支模方法与板类同）。混凝土施工时按弧长4.88m为一施工段，即混凝土每隔4.88m弧长浇筑一次。
2）施工工艺流程
施工准备→曲面拱壳构件图纸深化、翻样→模板深化与清水混凝土配合比优化设计→模板体系选择→模板体系设计、计算、优化→模板体系预拼装、加工、制作→现场支模体系搭设→下部模板安装→钢筋绑扎→上部模板安装→清水混凝土浇捣→清水混凝土养护→上部模板体系拆除→下一施工段。
3）支模架体系确定
采用扣件式满堂钢管脚手架。
3.1材料规格选用
模板的质量直接关系到砼结构的感观质量，为了保证砼的密实度及外观达到清水效果，模板采用18mm厚的覆膜九夹板，方木采用50*80方料。钢管采用φ48×3.5钢管和扣件，φ20对拉螺栓和大伞形卡。
3.2模板质量要求
为了达到清水效果，模板面板的强度、刚度必须达到标准要求，面板表面要求平整光洁，模板易分块、腹膜质量好、穿墙螺栓孔眼排列规律整齐，几何尺寸准确，拼缝严密。
3.3方木面板强度、刚度通过软件计算均能满足强度要求，因此采用木模板施工。
四、模板布置及节点处理
1）根据施工图，拱梁、壳板的圆弧半径较大，50*80方木与18cm面板满足弧度要求，具体做法是：方木龙骨垂直于屋脊方向布置，钢管横椤平行于屋脊方向布置，直接将方木与面层模板弯曲成型并进行固定，而无需对方木与面层模板进行切割。通过现场实际大样的施工，情况较好。
2）施工缝处模板的处理节点图
采用木榛打入施工缝背部的方木与钢管间，将模板与老混凝土进一步贴紧，再采用胶水将缝隙封闭，防止新混凝土浇筑时浆液从缝隙溢出，确保新老混凝土的搭接质量。
3）清水混凝土壳下线槽的模板施工
五、模板加工制作
5.1模板加工
1)面板選择与加工
选料：面板必须平整、无扭曲破损，非整板侧面的边口无明显空隙、边口整洁，厚度、形状符合要求。
下料：按弧长4.88m作为一个施工段。在弧长方向设置两块面板，每块面板长2.44m。从面板的正面进行裁切，确保面板正面不崩边。所有在面板上新分割或开孔的地方都要进行封边处理，以防止水的渗入而影响面板的平整度。
研缝：对切割后的模板，采用砂皮打设切割面，再采用模板漆处理，要求侧面平整光滑。
2)模板龙骨的加工
模板骨架在保证模板平整度、强度、刚度等方面提供了有力保障。因此，方木加工的准确性非常关键，采用50*80方木，高度方向为50，具有重量轻、强度高、操作灵活简便。
5.2模板组装
1)模板架体组装
组装工序：模板承重架搭设→安装上部定位钢管→安装水平双钢管→安装方木→铺设面板并固定→板缝处理、表面刷模板漆→质量检查→钢筋绑扎→上表面模板安装→螺杆安装并固定。
2)面板组装
加工工序：微调方木高度（采用手工刨和三夹板垫的方法）→拉对角线、找方→铺设面板并固定面板→设置高密度海绵条→铺设邻边面板并固定→修整海绵条→拼缝处刷模板漆（贴脐带纸）→画螺栓孔→开孔→螺栓孔眼部位刷模板漆→检查验收。
六、质量标准及技术保证措
1、清水混凝土饰面质量要求
1)无大于5mm的混凝土空洞或缺陷
控制措施：骨料粒径不宜大；混凝土钢筋保护层适当加大；振捣操作严格按标准执行；注意防止选择与混凝土化学反应后产生过大气泡的混凝土外加剂（本工程采用聚羧酸高效减水剂，减水率>20%，并含有适量的缓凝、引气、消泡等成份）、模板面板要有一定透气性(木模较钢模好)。
2)无大于0.5mm宽度的裂缝
控制技措：控制混凝土配合比，通过外加剂提高混凝土的塌落度；在每个拱壳的两边同时进行混凝土浇筑；初凝时间定为6小时，控制浇注速度；注意适宜的养护方法等。防止出现过大的温度裂缝和变形缝。
3)模板错台高度小于2mm
控制措施：控制模板面板的厚度公差，通过后衬三夹板等措施调整模板的接缝高差。
4)无任何修补痕迹
控制技措：万一需要修补，采用特殊的修补办法，以做到基本不留痕迹。
5)原混凝土表面机理可见
控制技措：注意面板的选择，混凝土表面不宜过于光亮，防止光反射污染，破坏混凝土饰面效果。在混凝土中掺入一定量的钛白粉使混凝土有一定的光泽。
6)表面质地均匀
控制技措：混凝土密实整洁，无污迹，不漏浆，无明显色差，浇筑尺寸准确。
2、清水饰面性混凝土施工技术保证措施
2.1 测量放线
对双曲梁，首先在地面测放出水平投影线（各投影点的间距是500mm），然后根据水平投影线和高度投放到上部，在梁底的定位钢管进行初步定位，然后在定位钢管上架设受力钢管，进行二次定位，接着在受力钢管上铺设方木，最后铺设面板。
2.2模板施工
圆弧形面板与方木采用汽枪钉进行连接，减少外露印迹，钉头下沉，表面刮腻子，在钉眼位置做模板漆。在模板的接缝处要加塞海绵胶条。本工程采用高强度热融合腹膜模板，不使用脱模剂，仅在接缝处使用模板漆。套对穿螺栓时，必须调整好位置后轻轻入位，保证每个孔位都加塑料垫圈，避免螺纹损伤穿墙孔眼。模板紧固之前，应保证面板对齐，严禁在面板校正前固定对穿螺栓。浇筑过程中，严禁振捣棒與面板、对穿螺栓接触。拆模过程中必须做好对清水墙面的保护工作。
七、结论
1）通过实际应用，选用木模板钢管承重架满足了大跨度拱壳结构支撑体系的需要
2）wisa板的选用。通过采用高强度的wisa板，具有很好的强度与刚度，特别适合在大跨度曲面结构中使用。
3）随着绿色建筑日渐受到重视，在工业与民用建筑中，大跨度异性清水混凝土结构的日益增多，高空大跨度模板支撑体系将会得到更大的发展。
参考文献：
1、余万成 高空斜交转换层的支撑架设计 建筑技术 1998（8）：556
2、张显刚等高空大跨度斜拉悬挑结构模板支撑技术建筑技术 2004（8）：604
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。