輕型懸臂模板系統(tǒng)在橋梁高墩中的應(yīng)用

■張喬治

（福建省第一公路工程公司，泉州 362000）

1 工程概況

某特大橋分左右兩幅，左橋長(zhǎng)1157m，右橋長(zhǎng)1159.8m，共29 跨；共有56 個(gè)橋墩、4 個(gè)橋臺(tái)。下部墩身以空心箱墩為主，其中施工難度最大的為主墩4#、5#、6#（左右幅中主墩最大墩高84.97m），墩身為變斷面，墩身沿橋縱向兩側(cè)設(shè)斜率為1:100 的收坡，墩縱橫向垂直，墩頂寬度為4.5×6.75m，墩頂3m 和墩底4m高度范圍內(nèi)為實(shí)心段，中間為空心段，每15m 設(shè)置一道厚度為50cm 的橫隔板，其它箱墩均設(shè)計(jì)為矩形等截面箱墩。主墩箱墩參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主墩箱墩參數(shù)

2 高橋墩模板施工方案的比選

2.1 滑升模板施工法

滑升模板目前使用較多的是液壓滑升模板和人工提升滑動(dòng)模板，是由模板、圍圈、支承桿、千斤頂、頂架、操作平臺(tái)和吊架等組成。優(yōu)點(diǎn)：提高施工效率，加快施工進(jìn)度；缺點(diǎn)：施工過(guò)程中，墩、臺(tái)施工必須晝夜進(jìn)行，需要?jiǎng)趧?dòng)力較多，模板材料重，設(shè)備及材料投入大、成本高，且滑升模板施工支承桿件用鋼量大，容易產(chǎn)生變形彎曲、混凝土表面及內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定質(zhì)量問(wèn)題。

2.2 爬升模板施工法

爬升模板結(jié)構(gòu)是由網(wǎng)架工作平臺(tái)、L 型支架、內(nèi)外套架、內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)、液壓頂升機(jī)構(gòu)、大模板組成，以空心墩已凝固的混凝土墩壁為承利主題，以內(nèi)爬支腳機(jī)構(gòu)的上下爬架及液壓頂升油缸為爬升設(shè)備的主體，通過(guò)油缸活塞與缸體間的一個(gè)固定一個(gè)上升，上下爬架間也是一個(gè)固定一個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后形成爬模結(jié)構(gòu)整體的上升。優(yōu)點(diǎn)：保證了高橋墩墩身各節(jié)段的連續(xù)性施工，大模板施工提高墩身混凝土表面質(zhì)量；缺點(diǎn)：操作工序復(fù)雜繁瑣，爬升模板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大模板自重大，不利于高空反復(fù)作業(yè)，周轉(zhuǎn)率較低，成本較高。

2.3 輕型懸臂模板施工法

輕型懸臂模板的組成：主要由模板（21mm 厚進(jìn)口維薩板）、主背楞、斜撐、后移裝置、承重三角架、埋件系統(tǒng)、吊平臺(tái)、挑架等組成。豎肋為木工字梁（80×200mm），水平背楞為2 根[12 槽鋼相拼。

在單塊模板中，膠合板與豎肋(木工字梁)采用自攻螺絲和地板釘連接，豎肋與橫肋（雙槽鋼背楞）采用連接爪連接，在豎肋上兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷固定，從而保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。木梁直墻模板為裝卸式模板，拼裝方便，在一定的范圍和程度上能拼裝成各種大小的模板。

預(yù)埋系統(tǒng)由高強(qiáng)螺栓(D20)和爬錐(M36/D20)組成，通過(guò)鋼支座和受力螺栓將模板承重三角架進(jìn)行固定。在承重三角架上設(shè)置主平臺(tái)，通過(guò)斜撐(Φ60m，絲杠)和后移裝置對(duì)側(cè)模位置進(jìn)行調(diào)平和加固。

優(yōu)點(diǎn)：輕型懸臂模板采用鋼木組合的懸臂模板體系，模板體系總體重量輕，支架、模板及施工荷載全部由對(duì)拉螺桿、預(yù)埋件及承重三腳架承擔(dān)，不需另搭腳手架，適于高空作業(yè)，保證了模板最高的倒用率及施工安全，縮短施工周期，混凝土施工簡(jiǎn)單、迅速，且十分經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：整個(gè)模板系統(tǒng)均需固定在墩身的預(yù)埋爬錐上，需等到該部分混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)才能進(jìn)行提升，且對(duì)爬錐預(yù)埋精度高。

圖1 總裝示意圖

通過(guò)對(duì)前幾個(gè)高墩模板施工方案的比選，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，輕型懸臂模板系統(tǒng)更適合本工程的高墩施工。

3 輕型懸臂模板的施工方法

3.1 輕型懸臂模板的施工方法及工藝流程

該大橋施工難點(diǎn)在于主橋4#～6#墩的左右幅空心箱墩。為了盡量減少施工縫，將施工縫劃分為墩身底部實(shí)心段4.0m 作為一個(gè)施工節(jié)段，墩身空心段每4.5m 高度作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)施工節(jié)段，箱內(nèi)隔板為一個(gè)施工節(jié)段，墩頂實(shí)心段3m 為一個(gè)施工段，墩頂、墩底倒角各為一個(gè)施工節(jié)段。第一次澆注混凝土由墩底實(shí)心段4m 開(kāi)始，按施工節(jié)段劃分原則，分節(jié)段逐段施工到墩頂；模板高4.65m，每次澆注最大高度4.5m；鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)集中加工，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝?；炷劣奢斔捅没蛩踹M(jìn)行澆筑，施工時(shí)分層澆注，插入式振動(dòng)器振搗。

通過(guò)塔吊對(duì)懸臂支架單元逐個(gè)吊裝就位，卡在已插入預(yù)埋爬錐的受力螺栓上，插上銷子對(duì)懸臂模板系統(tǒng)固定。安裝懸臂支架和工作平臺(tái)，由塔吊將拼裝完整的模板吊入懸臂支架上與懸臂支架固定；通過(guò)后移裝置對(duì)模板上下、左右調(diào)節(jié)，通過(guò)斜撐調(diào)節(jié)模板垂直度；通過(guò)拉條對(duì)模板進(jìn)行加固，最后再對(duì)模板的平面位置、垂直度和高程進(jìn)行復(fù)測(cè)。當(dāng)懸臂模板工作時(shí)，承重三角架和模板架都支撐在預(yù)埋件支座上。退模后立即在新澆混凝土預(yù)埋的螺栓和爬錐上安裝受力螺栓、支座，待混凝土強(qiáng)度滿足需要(一般為墩身設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以上，強(qiáng)度≥15MPa)后提升模板至上一個(gè)節(jié)段固定。下節(jié)的受力螺栓、爬錐可以拆除，經(jīng)檢查合格的可在施工中倒用。

其單循環(huán)工藝流程：測(cè)量放樣→墩底實(shí)心段鋼筋安裝→預(yù)埋爬錐，墩底實(shí)心段模板安裝→墩底段砼澆筑→模板拆除→測(cè)量放樣，鋼筋工作平臺(tái)安裝→鋼筋焊接、綁扎→鋼筋工作平臺(tái)拆除→三角架及內(nèi)、外工作平臺(tái)安裝→預(yù)埋爬錐，模板安裝→混凝土澆筑→模板拆除，后移模板→提升懸臂模板及懸臂支架→安裝鋼筋及預(yù)埋件→調(diào)整并加固模板→澆注混凝土→待強(qiáng)度滿足后拆模并養(yǎng)護(hù)。

3.2 懸臂模板施工步驟

懸臂模板施工步驟見(jiàn)圖2。

圖2 施工步驟圖

3.2.1 墩身底部實(shí)體段施工

在已施工的承臺(tái)上，沿墩身四周搭設(shè)鋼管腳手架，鋼管架采用Φ48×3.5 鋼管搭設(shè)，鋼管腳手架高6m，沿墩身四周形成封閉工作平臺(tái)。腳手架四面各設(shè)一道剪刀撐，底部設(shè)置掃地桿，每步設(shè)置大、小橫桿，在橫桿上鋪設(shè)竹膠板作為施工平臺(tái)。然后進(jìn)行鋼筋和模板安裝。模板安裝時(shí)以設(shè)在承臺(tái)上的墩軸線作為模板軸線進(jìn)行安裝，并作好的預(yù)埋工作。

混凝土用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，利用混凝土吊斗裝料配合吊車施工（高墩使用塔吊和施工電梯進(jìn)行結(jié)合施工）。

3.2.2 空心段施工

（1）測(cè)量放樣

在高墩施工前應(yīng)先布設(shè)區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)線控制網(wǎng)，確保測(cè)量的精確度，便于檢查模板的定位和復(fù)查。先對(duì)墩身底部的墩軸線放樣，并在墩底部加密控制點(diǎn)，在每個(gè)承臺(tái)上設(shè)置4 個(gè)永久定位點(diǎn)，預(yù)埋細(xì)鋼筋頭作為復(fù)測(cè)標(biāo)志。用全站儀復(fù)測(cè)模板的平面位置和垂直度，其方法是：全站儀檢查模板上口四個(gè)角點(diǎn)平面位置，置棱鏡于上口角點(diǎn)上，測(cè)出實(shí)測(cè)坐標(biāo)，然后依標(biāo)準(zhǔn)判斷模板安裝是否合格。

墩身高程測(cè)量：墩身高度較低時(shí)，利用現(xiàn)場(chǎng)地形高差，在較高處增設(shè)控制點(diǎn)，由水準(zhǔn)儀從控制點(diǎn)測(cè)量；墩身高度較高時(shí)，采用三角高程測(cè)量。

（2）鋼筋加工與安裝

鋼筋制作全部在鋼筋加工車間完成，加工完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

鋼筋利用墩旁塔吊吊裝人工配合安裝。為快速且安全進(jìn)行高空鋼筋安裝，制作適合于高空作業(yè)的輕便鋼筋工作架，可實(shí)現(xiàn)不落地左右幅交替使用，節(jié)約大量的腳手架鋼管和人工。該工作架由型鋼和鋼管組成，內(nèi)框架平面尺寸略大于墩身截面，架高4.5 米，分三層工作平臺(tái)利于不同作業(yè)高度要求。每層作業(yè)通道寬度1.4m，周邊設(shè)有圍欄和安全網(wǎng)，保證作業(yè)人員安全。

（3）模板安裝

主墩墩身外模板全部采用特制定型模板，內(nèi)模采用鋼模板，模板分節(jié)高度4.65m，模板接縫采用止水芯帶相連，模板考慮由汽車吊和塔吊進(jìn)行吊裝。其施工方法是拆除墩身實(shí)心段的模板及施工腳手架，利用墩身實(shí)體段預(yù)埋爬錐安裝懸臂支架，在支架上安裝施工平臺(tái)，由塔吊將拼裝完整的模板吊入懸臂架上，并與懸臂架連接固定，在懸臂平臺(tái)上下、左右調(diào)節(jié)模板，通過(guò)斜撐調(diào)整前后傾斜，模板調(diào)整完成后，整體移動(dòng)模板與已澆混凝土密貼，通過(guò)拉條緊固，完成模板安裝，澆筑墩身混凝土；內(nèi)模安裝方法與外模相似，在墩身空心段內(nèi)側(cè)預(yù)埋爬錐，利用爬錐安裝橫梁，搭設(shè)內(nèi)模工作平臺(tái)，由塔吊或汽車吊將內(nèi)模吊入進(jìn)行就位安裝，通過(guò)拉條與外模緊固，重復(fù)上述步驟，完成模板施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

本橋梁采用了輕型懸臂模板體系，其效果較顯著：保證了模板最高的倒用率及施工安全，縮短施工周期，減少了施工縫，加快了施工進(jìn)度；在施工中無(wú)需大型起吊設(shè)備、施工工藝簡(jiǎn)潔易懂、施工周期短、施工成本低、施工安全性高，易回收且可以重復(fù)利用，施工效果十分經(jīng)濟(jì)。

[1]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè)《橋涵》(上冊(cè)).北京:人民交通出版社，2005.

[2]夏龍.高墩懸臂模板施工技術(shù).施工技術(shù)，2011(增刊):324-327.

[3]李德勝.高墩懸臂模板設(shè)計(jì)與施工［J］.公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版，2007(09):97-98.

[4]曾令兵.高墩懸臂掛架模板的設(shè)計(jì)與施工［J］.建筑，2006(16):20-21.