變截面薄壁空心墩無拉桿桁架式模板施工技術

■曾厚豐 ■中鐵二十一局集團三公司，陜西 咸陽 712000

1 工程概況

福廈高速鐵路客運專線III標的晉江特大橋，全長4267.005米，中心里程DIK182+730，橫跨晉江;橋梁上部結構為130跨、13.4米寬、32米預應力鋼筋砼整孔箱梁，下部為矩形空心橋臺，矩形及圓端形橋墩，有26個橋墩為變截面空心薄壁墩都在15米～20米之間，由于工期緊，標準高，其空心墩施工成為控制工期的主要施工項目之一。

2 模板方案的對比

該橋橋墩為雙線矩型空心橋墩，墩身底部為1米的實體，墩帽為3米的實體，中間部分為空心，在空心的上下各設計1.2*0.5米和0.9*0.3米的倒角，墩身外壁坡度40∶1，內壁坡度50∶1見圖1墩身大樣。由于墩身本身的特性和業主高標準的要求，傳統的翻模，爬模及滑模均不適合本橋墩的施工。因此施工工藝的選擇顯得尤其關鍵。

圖1 墩身大樣詳圖

(1)采用小模板滿堂腳手架翻模法施工，優點:①小模板易提升，不需要大型起吊設備;②安滿堂腳手架可以全封閉防護，不易出現危險。缺點是①施工程序多，施工縫多，模板不易拆除，利用率低，每支一層需要校中一次，模板需要施工周期長，浪費時間，工期不允許。②小模板采用對拉桿，且施工縫、模板縫及錯臺不滿足業主高標準外觀的要求;③滿堂腳手架每個墩需要40t左右的鋼管，2500多個扣件，周轉用量太大;④滿堂支架施工對人員的需求量大，重復勞動浪費大量的人力，周轉性材料投入過多，成本增加，不滿足經濟實用施工要求。

(2)采用無拉桿桁架式模板施工(每次施工高度可以根據實際情況機動調整，一般施工高度在4～6米。)。優點:①成功地解決了工期緊張的問題，平均每個周期為6d左右。由于模板每層是由廠家嚴格按尺寸加工的，安裝好后，尺寸準確，誤差較小，需要花費的調整時間少，提高了工效;②大模板混凝土施工接縫少，能更好的確保施工質量，滿足業主精品工程的要求;③模板所用的大型桁架，不需要采用其他的鋼材及對拉桿，拆模后，墩身上無對拉孔，外觀較采用對拉桿的墩身美觀;④整個墩身模板采用大型桁架做支架，減少了鋼管及扣件等易丟失的周轉材料，比滿堂腳手架節省近百萬的材料費用，且支架為一次性作業不需要拆除，人工約滿堂支架人工總量的1%。缺點是①采用吊車起吊模板，裝載機轉運模板，需要大量的設備投入施工才能進行。②由于采用模板支架法，安全問題成為第一重點，需在模板支架外加設防護網及安全護欄保護措施。

綜合分析后采取變截面空心墩薄壁墩模板采用支架法，即采用整套模板結合墩身的內部結構分段施工比采用其他的施工方法更經濟。

3 模板特點及施工工藝

3.1 模板特點

根據確定的方案結合橋墩的高度設計大面積模板。模板的高度自頂向下計算，外模整體分為8塊，圓周部分4塊，直線部分4塊，上部20米，每塊高2米，根據墩身特點設置15、17、19米每層1米，15.5、16.5、17.5、18.5、19.5每層0.5米兩種調節模板，以適用于各種不同的墩高;內模每層整體分為12塊，倒角模板按截面的尺寸單獨設計，在倒角與平面接相處設計成梯形加寬板，以適用各個不同截面的尺寸，中間的縫隙設計成斜口便于拆除，4～14米每層高2米，外加各種截面的1米和0.5米模板來適用各種墩高。

無拉桿式模板關鍵在于不穿對拉桿而使混凝土施工時所產生的力全部作用在模板外側桁架上。在外模外側橫橋向，用寬為1.2米的三角形背架，見圖2。順橋向采用兩根【32a的槽鋼加工而成，背架與模板采用M14的螺桿連接。在橫橋向背架上左右設置有兩個“耳朵”，分別用一根拉桿與順橋向背架連接固定，并用加厚螺帽連接上緊。另外在兩背架的上下槽鋼中再用一鋼制拉桿連接，內模用小槽鋼和墩身內支撐桿加固內模。

圖2 橫橋向背架示意圖

3.2 各主要工序的施工

(1)模板拼裝。由于該墩為變截面墩，每個截面的尺寸都不一樣，拼裝時嚴格按照模板廠出廠的編號將模板和背架進行拼裝，并且模板和背架必須一一對應。在模板背架的外側焊接支架，并在背架上搭上木板，用鐵絲把模板固定在支架上，木板布滿支架以防止雜物墜落，在木板上面的支架上焊接兩道Φ16的圓鋼做護攔保護施工人員的安全，在背架外側懸掛安全網確保人員、工具墜落，使木板，防護欄，安全網成為模板的附屬物，便于整體安裝拆除。

(2)定位放樣。在承臺頂面放出墩身位置，進行坐標校正，第一節墩身位置非常關鍵，采取全站儀精測，確保墩身位置的準確性，同時定出模板邊線、找平，便于支立模板;第一層模板支好后，必須用儀器檢查模板的軸線偏位情況，超出允許偏差必須調整，直至合格。

(3)綁扎鋼筋。將加工完畢的鋼筋運至墩身旁進行墩身鋼筋的綁扎焊接工作。

(4)支立內、外模板采用吊車吊裝。內外模板在拼裝前必須進行清潔，以及涂抹脫模劑確保混凝土面的光滑。模板拼裝的時候，由于施工人員站立在下層的背架腳手板上，必須待下層模板固定后再吊裝上層模板，以保證模板施工人員的安全，內模采用組合后的支架模板，這樣便于拆卸和組裝。裝完內模后，開始拼裝外模，安裝人員采用內外相結合的施工方法，根據空心墩的截面適時調整壁厚，確保外模安裝就位，在立模板時外側腳手架人員的安全帶必須固定于腳手架之上。內外模板安裝完畢后，進行校模，用吊錘對準墩身的中心進行校正，確保模板不會偏位，調整風纜繩，將位置固定，對模板的連接桿和定位銷等逐一進行檢查和加固，確認牢固后方可進行混凝土施工。

(5)混凝土采用攪拌站拌合混凝土，混凝土運輸車運輸，用輸送泵垂直輸送入模。下落混凝土采用水平分層的方法施工，每層厚度控制在40cm左右，防止混凝土堆積一處，振搗時，容易出現崩模。

(6)拆模。采用吊車配合進行模板的拆除，首先吊住要拆的模板，然后人工松開橫向拉桿和模板之間的螺栓和定位銷，使模板脫離，用裝載機轉運到另一個待施工的墩，以便滾動作業的順利進行。拆除模板時人員要注意安全，吊車與拆模的人員配合要一致，統一指揮，防止出現意外。

現以19.5米高的橋墩為例簡述模板的使用流程，第一次的模板安裝最底層的50cm和1米的模板，報檢后澆注墩身底部1米實心段的混凝土，然后接著綁扎第一節空心段的鋼筋，第一節空心段混凝土澆注的高度可以根據實際情況進行調整，下面進行的模板的施工，繼而進行下一空心施工段的施工。待第一節空心段澆注完畢后兩天，拆除第一節空心段18～14米的模板(保留2米模板做為下一節模板的支點)，倒運至另一施工的墩柱進行底部實心段和第一節空心段施工。依次周轉，形成一種滾動作業的模式。

特殊的墩身結構以及特殊的施工工藝，致使墩帽施工的難度加大，如何選用經濟實用的施工方案成為關鍵。在此工序中我們采取了預埋件懸梁吊模法，如圖3預埋件懸梁吊模法就是在上倒角的混凝土中按設計的間距預埋Φ20的帶螺絲口的拉桿，用拉桿懸吊四根鋼桁梁呈縱向分布，在桁梁用頂托調節墩帽底板標高，上鋪4道10×10的木方呈橫向分布，跟桁梁成“十字”形布置，在木方上鋪設2.5cm厚的鋼模板作為底模，然后在模板上制作墩帽，此工藝主要耗材只是幾根預埋的拉桿鋼筋，即省去了滿堂支架的大量鋼材也縮短了施工的周期，還便于底模的拆除。

圖3 墩帽底板示意圖

3.3 模板安裝的質量控制和安全管理措施

模板支立應按測量定位的坐標嚴格操作，保證在誤差允許的范圍內，采用纜風繩進行空心模板的固定，同時模板之間的桁架連接桿、模板與模板之間的定位銷、螺栓等必須連接緊密，防止脹模;混凝土澆筑應嚴格按照設計的順序進行，每層澆筑的厚度≯50cm，確保不因局部壓力過大而出現崩模的現象;支架與模板的連接焊接牢固，在安裝前進行認真檢查，確保質量及安全。

3.4 變截面薄壁空心墩施工要點和施工注意事項

(1)測量:①墩身每施工一個循環，用全站儀測設中心點校核一次，防止因儀器誤差導致墩身偏斜。底節模板顯得尤為重要。當四大塊模板組拼成形后，所有螺栓不必擰緊，留出少量松動余地。模板前后方向偏斜的調整通過手拉葫蘆拉至正確位置，左右偏斜的調整則在模板底邊靠傾斜方向的一端塞加墊片實現。模板之間的縫隙塞有橡膠條，防止漏漿。由于模板制作及起始第一節模板調整的精度都很高，以后每次調整幅度很小。調整完畢后，先把上節模板與下節模板之間的定位銷上緊，然后擰緊全部螺栓，即可澆筑混凝土;②施工中高墩的沉降觀測，應采用三等水準測量，沉降水準觀測控制點圍繞橋墩組成閉合圈;③墩頂帽施工前后均復測其跨度及頂面標高。墩身施工完畢后，對全橋進行中線、水平及跨度貫通測量;

(2)施工縫必須認真進行鑿毛處理，確保接縫密實。模板接縫嚴密，不漏漿。模板處理必須徹底清除干凈。

(3)墩模板安裝后測量其跨度、中線、標高，確認無誤后再進行混凝土施工。

(4)灌注混凝土時，經常檢查模板、鋼筋及預埋件的位置和保護層的尺寸，確保其位置正確不發生變形。

3.5 其他注意事項

薄壁空心墩屬高空作業范疇，所有操作人員均應有高空作業上崗證，特種作業人員均須持證上崗;每個施工人員佩戴安全帽、安全帶，避免出現事故;支架與模板焊接牢固;拆裝模板時，人員要將安全帶綁在尚未松動的模板上，綁扎牢固。模板拆卸時要統一指揮，統一進行;起吊重物時，下面嚴禁站人，同時要觀察好四周及作業面，要有專人指揮，不得野蠻施工。

4 結束語

采用無拉桿桁架式模板澆筑空心薄壁墩混凝土，成功地解決了空心薄壁高墩施工難度大，施工外觀質量差的問題，且很好的解決工期緊及周轉材料投入大的問題，降低了成本和損耗，取得了良好的經濟效益和社會效益。