翻模施工技術(shù)在高速公路變截面高墩施工應(yīng)用探討

趙亞明

摘要：在山區(qū)修建高等級(jí)公路，橋、遂相連，長(zhǎng)大隧道、高墩高架橋是不可免。本文以某高速B段30米高的變截面方墩施工為例，詳述翻模施工工藝。

關(guān)鍵字：翻模施工技術(shù)；變截面高墩

目前，山區(qū)橋梁高墩施工中存在高墩由于施工數(shù)量多、工作面積小，施工條件差，無(wú)法像矮墩一樣一次澆筑成型的問(wèn)題。在施工中常用的三種方法有：滑模施工、爬模施工、翻模施工?；Ｊ┕び捎谒俣嚷?勞動(dòng)強(qiáng)度大,施工影響因素多,混凝土外觀質(zhì)量不好已較少使用。爬模和翻模是常采用的施工施工方法，本文重點(diǎn)對(duì)橋梁橋墩翻模施工方法進(jìn)行探討。

一、應(yīng)用范圍

本工藝適用于無(wú)支架變截面矩形高墩及其橫系梁的施工，尤其是在施工場(chǎng)地有限且交通不便的山地、丘陵地區(qū)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

二、變截面方墩翻模施工工藝

1、概述

翻模法施工主要是針對(duì)高墩柱及其系梁的施工，考慮到施工的高效和安全質(zhì)量等因素，將蓋梁的施工一起納入墩柱的流水作業(yè)施工方法，具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全的突出特點(diǎn)。

2、翻模法的主要設(shè)備組成

翻模施工的主要設(shè)備包括兩部分：變截面鋼模板、吊裝系統(tǒng)。

（1）變截面鋼模板

變截面高橋墩柱較特殊，高度較大施工難度亦較大，一般的模板和施工方法無(wú)法保證施工的質(zhì)量安全，經(jīng)濟(jì)投入也過(guò)大，所以通常需要委托由專(zhuān)門(mén)的鋼模板廠家對(duì)變截面鋼模板進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

以本項(xiàng)目為例，由于本項(xiàng)目的矩形墩柱為高達(dá)30米的單排三柱式結(jié)構(gòu)，縱向有坡比為100：1的截面變化，中間還有一道架空橫系梁，從經(jīng)濟(jì)角度不可能加工一次成形，故而決定：鋼?？偣布庸ぶ谱髁?8.0米，單根墩柱6.0米，分三節(jié)每節(jié)2.0米，即18.0米鋼模能滿足一排三根墩柱同時(shí)進(jìn)行施工，同時(shí)到達(dá)設(shè)計(jì)高度。一節(jié)2.0米鋼模包括：兩片縱橋向變截面模板（1#模板）、兩片橫橋向1.5米寬模板（2#模板）、另外，為滿足墩柱與橫系梁同步施工，特加工了四片橫系梁專(zhuān)用開(kāi)口鋼模板。根據(jù)設(shè)計(jì)，順橋向?yàn)樽兘孛娣较颍?#模板則設(shè)計(jì)為1.5米固定寬度；1#模板則設(shè)計(jì)有10行6列兩側(cè)共120個(gè)螺栓聯(lián)結(jié)孔，在模板安裝時(shí)，根據(jù)不同高度處不同的寬度，選擇相應(yīng)的螺栓孔，將1#、2#模板用螺栓聯(lián)結(jié)即可。其中：螺栓孔的設(shè)計(jì)位置推算方法為（如圖）：A、繪出整根墩柱的全模板拼裝圖，同時(shí)繪出變截面墩柱在模板上的輪廓位置，再按從柱頂上往下的順序每2米劃分為一節(jié)模板，三節(jié)為一個(gè)單元；B、把每個(gè)單元（三節(jié)共6米高）中對(duì)中重疊在一起，并按20cm的豎向間距確定螺栓孔的橫向位置，同時(shí)可以從圖上明顯的看出三節(jié)模板在墩柱每個(gè)相應(yīng)標(biāo)高處砼的尺寸線。C、由此尺寸線基礎(chǔ)上再考慮鋼模的肋邊，即可算出每一節(jié)模板上螺栓孔的確切位置來(lái)。

除變截面鋼模板外，考慮到墩柱施工人員的操作需要，還設(shè)計(jì)加工了附著在鋼模外壁的桁架。桁架分兩種型號(hào)，一種安裝在1#模板上，另一種安裝在2#模板上，兩種桁架安裝后組成一體，上鋪木板成為一個(gè)空中施工作業(yè)平臺(tái)，方便墩柱鋼筋和砼澆筑的施工。

（2）吊裝系統(tǒng)

對(duì)于柱較高，地勢(shì)復(fù)雜，吊車(chē)無(wú)法滿足施工的需要，可以選擇扒桿法來(lái)吊裝包括鋼模、鋼筋、砼等在內(nèi)的一切施工所需設(shè)備及材料。

本項(xiàng)目采用的扒桿臂長(zhǎng)15.0m，分三節(jié)，每節(jié)5.0m，扒桿支撐采用萬(wàn)能桿件拼裝成的井字架，井字架用萬(wàn)能桿件組合而成，可根據(jù)需要加高或降低。井字架設(shè)在沿路中線上，離中間一根墩柱（即各墩的2#墩柱）4.0m左右的地方，使扒桿在與水平夾角為50～75度之間起吊，井字架初擬為高出蓋梁頂12.0m，扒桿裝在距井字架頂16.0m處，則扒桿端部距蓋梁頂?shù)拇怪本嚯x，隨角度變化在8.0～10.0m之間，這樣，在吊裝時(shí)將有足夠的起吊空間，能滿足同排三根墩柱的需要。扒桿配備一臺(tái)起吊用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)，另外配一臺(tái)2t卷?yè)P(yáng)機(jī)作為扒桿收臂用，上下配兩組滑車(chē)。井字架基礎(chǔ)為砼擴(kuò)大基礎(chǔ)，井身用四根鋼絲繩作攬風(fēng)繩對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行加固。

3、翻模施工

墩柱第一節(jié)模板支設(shè)前，將樁頭頂面鑿平，然后用儀器放樣于其上，待模板吊放在樁頭頂面上之后，進(jìn)行調(diào)整定位，定好位后進(jìn)行加固，同時(shí)吊線調(diào)整垂直度。加固采取錨栓錨固底部，再以支撐或斜拉（攬風(fēng)繩）穩(wěn)固模身的方法。若鋼模底部錨固時(shí)，原樁頭混凝土面無(wú)足夠面積設(shè)錨栓，則須事先加筑一層面積稍大的素混凝土，然后在將鋼模置于其上進(jìn)行加固?？傊?，須保證第一節(jié)模板的位置和垂直度準(zhǔn)確后才可。另外，由于變截面鋼模和系梁開(kāi)口鋼模加工為2.0米一節(jié)，所以墩柱通長(zhǎng)（即從蓋梁底至樁頂?shù)拈L(zhǎng)度）須保證為2的倍數(shù)，而這主要通過(guò)調(diào)整樁頂標(biāo)高來(lái)滿足要求。

墩柱鋼筋在柱模安裝之前已接長(zhǎng)完畢，待柱模安裝加固完成后，用事先制作的砂漿墊塊對(duì)鋼筋籠進(jìn)行定位，墊塊對(duì)稱(chēng)布置且保證一定的數(shù)量以滿足保護(hù)層的要求。在以上各步工作就緒后便進(jìn)行混凝土的澆筑，混凝土分層澆筑和振搗?；炷翝仓蟛⑦_(dá)到一定強(qiáng)度后，對(duì)其頂部鑿毛，清掃干凈后，綁扎鋼筋，再將下面兩節(jié)鋼模用扒桿翻吊上來(lái)接長(zhǎng)不動(dòng)的最上面這節(jié)鋼模，同樣須對(duì)其位置和垂直度進(jìn)行校核，加固灑水潤(rùn)濕后澆筑接長(zhǎng)的兩節(jié)混凝土。每澆筑新的一段墩柱時(shí)，始終有一節(jié)模板未拆除，新澆筑兩節(jié)的模板就聯(lián)結(jié)加固在這節(jié)暫未拆除的模板之上。重復(fù)各步驟直至整個(gè)墩柱完成。期間每節(jié)模板在安裝時(shí)均須進(jìn)行位置和垂直度的校核。

三、橫系梁和蓋梁的施工

1、橫系梁施工

對(duì)于橫系梁高出地面的情況，則采用已設(shè)計(jì)制作的橫系梁鋼模板施工。系梁鋼模兩端與變截面開(kāi)口鋼模的支出端聯(lián)結(jié)，系梁底模下部為兩條320#工字鋼，工字鋼上設(shè)木橫擔(dān)和槽鋼橫擔(dān)，底模置于其上。工字鋼下部設(shè)兩組斜撐，斜撐撐在墩柱上預(yù)留的碗形凹糟內(nèi)。系梁側(cè)模分別置于底模兩側(cè)，底模與側(cè)模兩者底部用卡座和拉桿組合件聯(lián)結(jié)，側(cè)模外邊用斜撐桿支撐，頂部用上拉桿加固。系梁和此段的墩柱混凝土一起澆筑，混凝土用扒桿提升。

2、蓋梁的施工

高墩橋采取用鋼管搭支撐和工作架的方法不現(xiàn)實(shí)，所以決定采取在墩柱上預(yù)埋工字鋼，在工字鋼上搭支撐及工作平臺(tái)的辦法。

在最后即最高一節(jié)墩柱澆筑時(shí)，于同一排墩的三根墩柱的固定位置沿橋縱向預(yù)留15×25cm左右的孔洞，蓋梁施工時(shí)，便在預(yù)留空洞中穿入20#的工字鋼，工字鋼上架設(shè)兩片鋼桁架（鋼桁架由專(zhuān)業(yè)廠家設(shè)計(jì)加工而成），工字鋼與鋼桁架間墊厚15cm的鋼制對(duì)口楔（鋼制對(duì)口楔的作用一方面是為了增大鋼桁架與工字鋼間接觸面的面積，另一方面則是在對(duì)口楔螺栓松緊后便于模板的拆除），兩片鋼桁架間用4組水平和豎向鋼制剪刀撐聯(lián)結(jié)加固。在鋼桁架上垂直于桁架方向鋪設(shè)16#工字鋼，間距65cm，兩端超出蓋梁寬度1.3m，上鋪木板作為操作平臺(tái)。16#工字鋼上平行于桁架方向鋪設(shè)10cm×10cm方木，間距40cm，方木上鋪蓋梁底模，底模應(yīng)根據(jù)施工情況設(shè)好預(yù)拱度，蓋梁底模及側(cè)模均采用20mm厚高強(qiáng)度復(fù)合竹膠合板。由于設(shè)計(jì)中蓋梁頂面和底面均有一定的負(fù)橫坡，所以在16#工字鋼與鋼桁架之間加墊對(duì)口木楔，用木楔來(lái)調(diào)整底模的標(biāo)高、橫坡及預(yù)拱度，同時(shí)也便于底模的拆除。側(cè)模豎向背擔(dān)同樣采用10cm×10cm方木，間距40cm，方木背擔(dān)外側(cè)加固兩道水平向鋼管，每道由兩根鋼管組成，鋼管則通過(guò)橫穿模板內(nèi)外的鋼拉桿拉緊，鋼拉桿為可回收式，其模板內(nèi)部分套PVC塑料管，拆模后即可取出。為保證模板的牢固，鋼拉桿豎向設(shè)2層，橫向間距為50cm，側(cè)模頂部用5cm×10cm木方支撐,底部用1.0米長(zhǎng)10cm×10cm方木抵緊，撐端為設(shè)在16#工字鋼上的槽鋼。蓋梁在底模施工完畢后，進(jìn)行鋼筋骨架的安裝綁扎，鋼筋施工完后再安裝側(cè)模。在砼澆筑之前還須預(yù)埋支座墊石和擋塊的預(yù)埋鋼筋，預(yù)埋時(shí)為保證墊石及擋塊位置的準(zhǔn)確性，均用全站儀于蓋梁上放樣，再進(jìn)行鋼筋的預(yù)埋。蓋梁砼澆筑采用扒桿，砼在現(xiàn)場(chǎng)攪拌，裝入吊斗后用扒桿提升至蓋梁高度將砼倒入模內(nèi)。

當(dāng)蓋梁砼達(dá)到一定強(qiáng)度最后即可按模板→桁架→扒桿的順序進(jìn)行拆除工作，轉(zhuǎn)入下一排墩柱的施工。

參考文獻(xiàn)：

JTJ041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范；

北京市政工程局-市政工程施工手冊(cè)；

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。