高墩模板的比較與應(yīng)用

谷世平

(中交一公局廈門工程有限公司　福建廈門　361021)

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高墩模板的比較與應(yīng)用

谷世平

(中交一公局廈門工程有限公司福建廈門361021)

結(jié)合工程實(shí)例，系統(tǒng)介紹了橋梁高墩施工的各種模板系統(tǒng)，比較了各模板系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了適合于松下跨海大橋高墩施工的滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)，并結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高了高墩施工質(zhì)量。

高墩模板；比較；應(yīng)用

0　引言

隨著國(guó)家高速公路網(wǎng)的不斷完善，高速公路工程越來越朝著西部、跨海、跨江方向發(fā)展，橋梁高墩越來越多，西部山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋的橋墩在百米以上已不少見，有的甚至達(dá)到200m。橋梁高墩施工的模板技術(shù)也在不斷豐富，有翻模、爬模、懸臂模板、滑模、滑翻結(jié)合、輥模等多種模板系統(tǒng)[1]，極大地提高了高墩施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。但是各種模板系統(tǒng)均有其優(yōu)缺點(diǎn)，每個(gè)工程都應(yīng)根據(jù)其具體特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

1　工程概況

長(zhǎng)平高速公路松下跨海大橋下部墩柱采用空心薄壁式墩柱，矩形斷面尺寸為7.0×3.2m(低墩區(qū))、7.0×3.7m(高墩區(qū))，墩柱壁厚60cm，墩底、墩頂設(shè)2.0m高實(shí)心段，實(shí)心段與標(biāo)準(zhǔn)段間設(shè)4.0m高過渡段，最小墩高27.92m，最大墩高45.25m。橋位區(qū)屬濱海地貌，海域潮型屬正規(guī)半日潮，多年平均高潮位5.84m，平均低潮位1.60m，平均海平面3.77m，平潮時(shí)海水深5～10m。全年平均風(fēng)速8.42m/s，全年大于8級(jí)的大風(fēng)達(dá)107d，7～9月多臺(tái)風(fēng)，10月至次年元月沿海多大風(fēng)。

本橋?yàn)榈湫偷暮Ｉ蠘蛄汗こ蹋ㄟ^在橋梁外側(cè)設(shè)置的施工棧橋到達(dá)各墩位作業(yè)點(diǎn)。與陸上橋梁施工相比，海上橋梁工程施工中存在著大風(fēng)天氣多、施工作業(yè)面小、海水腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，影響著高墩施工的模板系統(tǒng)、施工工藝選擇。大風(fēng)天氣多，所在區(qū)域全年大于8級(jí)的大風(fēng)達(dá)107d，要求模板系統(tǒng)要有良好的抗風(fēng)性能，滿足大風(fēng)條件下仍能正常施工；施工作業(yè)面小，墩旁僅有施工棧橋，缺少模板、材料堆放場(chǎng)地，要求模板系統(tǒng)在橋墩頂狹小作業(yè)面完成安裝、修整、清理及拆除；海水腐蝕性強(qiáng)，要求模板系統(tǒng)、施工工藝必須保證高墩混凝土外美內(nèi)實(shí)，避免結(jié)構(gòu)存在海水侵蝕通道，保證結(jié)構(gòu)耐久性。

2　高墩模板系統(tǒng)

目前，較為成熟的高墩施工模板系統(tǒng)有翻模、爬模、懸臂模板、滑模、滑翻結(jié)合、輥模等。

2.1翻模

翻模為橋梁工程墩柱施工常用模板系統(tǒng)，模板在高度方向由2層以上模板組成，第n節(jié)段墩柱混凝土澆筑完成后，保留墩柱頂層模板不拆除，將拆除的其它層模板安裝于頂層模板上，即頂層模板作為第n+1節(jié)段墩柱模板安裝時(shí)的支承，模板提升通過吊車、塔吊等起重設(shè)備來完成。在墩柱每層模板外側(cè)加工操作平臺(tái)，以使施工作業(yè)人員在平臺(tái)上拆卸和安裝模板[2]。

2.2爬模

爬模為懸索橋、斜拉橋等大型橋梁索塔施工最常用的模板系統(tǒng)，模板在高度方向僅有1層模板，模板高度通常為4.5～6.0m，模板全部支承于爬架上，每施工1節(jié)段墩柱安、拆一次模板，模板提升通過液壓系統(tǒng)提升爬架來完成，爬架為墩柱施工提供封閉操作平臺(tái)。

2.3懸臂模板

懸臂模板為爬模系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，即為節(jié)省模板系統(tǒng)投入對(duì)爬架進(jìn)行簡(jiǎn)化，省去爬架自爬升的液壓系統(tǒng)，同時(shí)減小爬架桿件，模板提升通過吊車、塔吊等起重設(shè)備同時(shí)提升模板與爬架來完成。

2.4滑模

滑模為水泥粉料庫(kù)、冷卻塔、煙囪等大型高聳結(jié)構(gòu)常用模板系統(tǒng)，模板高0.3～0.6m，模板與圍圈連接，每次混凝土澆筑完成待混凝土初凝后，模板提升通過預(yù)先在墩身中預(yù)埋的鋼管及液壓系統(tǒng)將滑模系統(tǒng)整體提升來完成，模板提升時(shí)不需要拆模，模板緊貼混凝土面向上滑行。

2.5滑翻結(jié)合

滑翻結(jié)合系統(tǒng)是為了克服滑模施工影響混凝土外觀質(zhì)量的缺點(diǎn)，發(fā)揮翻模的優(yōu)點(diǎn)而改進(jìn)形成的模板系統(tǒng)。即在滑模系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)模板進(jìn)行改進(jìn)，將模板改進(jìn)為翻模模板，模板與圍圈分離，模板通過倒鏈或電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升，圍卷及操作平臺(tái)提升與滑模系統(tǒng)保持一致。

2.6輥模

輥模系統(tǒng)也是為了克服滑模施工的缺點(diǎn)，發(fā)揮翻模的優(yōu)點(diǎn)而改進(jìn)形成的。將模板改進(jìn)為3層優(yōu)質(zhì)樹脂板模板，每層樹脂板均與圍圈同高度，在圍圈與樹脂板間設(shè)置輥軸，樹脂板間通過企口縫連接，圍卷及操作平臺(tái)提升時(shí)因輥軸的存在使得樹脂板保持不動(dòng)，待圍卷提升后接高樹脂板。

3　模板系統(tǒng)的選擇及優(yōu)化

3.1模板系統(tǒng)選擇影響因素

與山區(qū)高墩施工相比，松下跨海大橋處于海洋環(huán)境，因大風(fēng)天氣多、海水腐蝕性強(qiáng)等施工條件的制約，本橋模板系統(tǒng)選擇在充分考慮可行性、經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，還需要考慮以下7個(gè)方面：

(1)需減少大塊模板高空吊裝作業(yè)，提高大風(fēng)條件下施工工效，保證施工工期；

(2)模板系統(tǒng)需有完善的作業(yè)平臺(tái)，保證作業(yè)人員在大風(fēng)條件下有可靠的安全防護(hù)；

(3)混凝土實(shí)體質(zhì)量、表面質(zhì)量必須滿足要求，不得有蜂窩麻面，不得有表面裂紋；

(4)墩柱分節(jié)段施工時(shí)節(jié)段數(shù)量宜少不宜多，以減少節(jié)段接縫處理，提高墩柱的整體性；

(5)節(jié)段間施工齡期差盡量縮短，減小墩柱節(jié)段間因齡期差大而導(dǎo)致混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)；

(6)適應(yīng)橋墩墩底、墩頂實(shí)心段和過渡段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

(7)最大程度減少墩柱表面預(yù)件，減少結(jié)構(gòu)混凝土腐蝕通道。

3.2模板系統(tǒng)選擇

各模板系統(tǒng)應(yīng)用于松下跨海大橋高墩施工時(shí)，其優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1：

表1　模板系統(tǒng)比較表

從上表缺點(diǎn)項(xiàng)可以看出，爬模、懸臂模板、滑模、輥模四種模板系統(tǒng)對(duì)墩柱混凝土結(jié)構(gòu)耐久性均存在不利影響，因此排除此4種模板系統(tǒng)。翻模與滑翻結(jié)合相比，滑翻結(jié)合在翻模的基礎(chǔ)上增加了可靠的操作平臺(tái)，避免了利用吊車、塔吊等額外的起重設(shè)備，避免了模板安裝、拆除所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，松下跨海大橋高墩施工選用滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)。

3.3滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)優(yōu)化

傳統(tǒng)滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)是在翻模系統(tǒng)(鋼模板)基礎(chǔ)上，增加了滑模系統(tǒng)的圍圈、平臺(tái)及提升系統(tǒng)，使得模板提升是在圍圈及平臺(tái)內(nèi)通過倒鏈或電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升，保證了作業(yè)人員始終處于封閉的操作平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)，避免了翻模施工安全風(fēng)險(xiǎn)高的缺點(diǎn)。但是，此系統(tǒng)經(jīng)多個(gè)工程使用驗(yàn)證后，存在如下不足：①模板系統(tǒng)重量大，提升系統(tǒng)穿心千斤頂配置數(shù)量多，墩柱內(nèi)預(yù)埋鋼管數(shù)量多，增加施工成本；②圍圈與墩柱混凝土間距離較大，F(xiàn)架懸臂長(zhǎng)度大，F(xiàn)架存在較大變形；③模板由2～3層組成，模板高度大，圍圈下方操作平臺(tái)高度大，剛度不足，存在較大晃動(dòng)；④模板拆模時(shí)間長(zhǎng)，墩柱混凝土養(yǎng)護(hù)不到位；⑤第n+1節(jié)段施工時(shí)，第n節(jié)段頂層模板未拆除，墩柱混凝土與頂層模板間存在間隙，混凝土澆筑時(shí)水泥漿對(duì)成品混凝土嚴(yán)重污染。

為避免以上不足，對(duì)滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)進(jìn)行如下優(yōu)化改進(jìn)：①模板由鋼模板優(yōu)化為WISA板+木工字梁，大大減小模板重量；②模板由2～3層優(yōu)化為1層，模板安裝、拆除工藝同爬模，模板高250cm，包邊已澆筑混凝土15cm，上口露出混凝土10cm，每節(jié)段混凝土高度225cm，詳見圖1。

優(yōu)化改進(jìn)后的滑翻結(jié)合模板系統(tǒng)較好地克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)的不足：①模板系統(tǒng)較傳統(tǒng)系統(tǒng)重量得以大大減小，優(yōu)化了提升系統(tǒng)千斤頂配置，節(jié)約了成本；②模板提升時(shí)沿水平方向僅有一層模板，減小了圍圈與墩柱間的距離，提高了F架剛度，提高了系統(tǒng)整體的剛度和抗風(fēng)性能；③模板高度僅250cm，操作平臺(tái)與圍圈間距離小、平臺(tái)高度小，整體剛度大；④無需保留頂層模板作為下一節(jié)段施工時(shí)的支承，拆模時(shí)間短，給混凝土養(yǎng)護(hù)預(yù)留了充足時(shí)間；⑤模板包邊已澆筑混凝土15cm，在模板下口粘貼塑料薄膜，避免了水泥漿對(duì)成品墩柱的污染，詳見圖2。

圖1　改進(jìn)后模板系統(tǒng)

圖2　改進(jìn)前后對(duì)比

4　結(jié)語

橋梁高墩施工可選擇的模板系統(tǒng)眾多，但每種模板系統(tǒng)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇時(shí)必須根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行合理選擇；同時(shí)，每種成熟的模板系統(tǒng)、施工工藝仍有需要優(yōu)化、改進(jìn)的地方。本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了海上高墩施工時(shí)模板系統(tǒng)的選擇與優(yōu)化，可為相類似工程提供參考。

[1]蔡新寧,李懷友.滑-翻結(jié)合液壓模板在高墩施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2014，43(16)：63-65.

[2]王恩奎.大河大橋高墩翻升模板施工簡(jiǎn)述[J].山西建筑，2011，37(35)：159-160.

Comparison And Application Of High Pier Formwork

GU Shiping

(CCCC First Highway Xiamen Engineering CO.Ltd.,Xiamen,361021)

In this paper,combined with engineering example,described systematically various formwork systems for the construction of high pier of bridge,compared advantages and disadvantages of formwork system,selected sliding-turnover formwork system suitable for high pier construction of Songxia cross-sea bridge,and combined with the characteristics of the project to optimize the traditional sliding-turnover formwork system,improved the construction quality of high pier.

High pier formwork;Comparison;Application

谷世平(1976.02-)，男，工程師。

E-mail:183906381@qq.com

2016-02-29

TV53+8

A

1004-6135(2016)05-0092-03