翻模法在等截面雙箱式薄壁空心橋墩施工中的應用

徐明遠，龐 凡

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引 言

隨著中國道路、橋梁等交通基礎設施建設進程的不斷推進，路橋工程的建設條件日益復雜，新建橋梁多呈現出大跨徑、高墩柱等特點［1－4］。為了在保證橋梁墩柱結構強度的基礎上降低材料成本和墩身重量，越來越多的高墩柱采用薄壁空心結構［5－6］。目前國內薄壁空心橋墩建設過程中主要采用的施工方法包括滑模施工、爬模施工及翻模施工。在薄壁空心墩柱施工過程中選用合理的施工方法對混凝土外觀質量保證、施工成本節約及施工質量管控等方面均具有積極作用［7－8］。與滑模施工和爬模施工相比，翻模法施工的施工平臺較大，便于施工作業，模板易于調整，配套設備利用率高，同時鋼模板剛度及承載力較大，能夠減少接縫數量，保證混凝土外觀質量［9］。

本文以無錫至南通過江通道公路北接線工程XT－NT1施工標段主線橋（北引橋）建設過程中的等截面雙箱式薄壁空心墩施工項目為例，著重介紹翻模法在等截面雙箱式薄壁空心墩施工建設過程中的施工原理及工藝流程，分析墩身模板設計及施工的注意事項，同時確定高墩柱施工過程中的主要施工通病及防治措施，以期為其他同類工程提供有益借鑒。

1 工程概況

無錫至南通過江通道公路北接線工程XT－NT1施工標段主線橋（北引橋）總長2 918．8m，橋梁主要墩身總計452根，墩身類型分為變截面薄壁空心墩、等截面薄壁空心墩及實心矩形墩。其中薄壁墩最高可達57．4m，施工難度大；同時工程所處地域雨季較長，降水及臺風等天氣因素對施工影響較大，這對墩身施工質量及安全管控提出更高要求。為保證墩身施工質量，在北引橋20?！?0＃等截面薄壁空心墩施工建設中采用大塊定型鋼模板，并以翻模法展開施工。為更好地說明翻模法在等截面薄壁空心墩施工中的適用性，本文以北引橋21＃墩為例介紹翻模法的施工原理及主要工藝流程，北引橋21＃墩身高36．578m，墩身立面尺寸為3．5m×11．0 m，結構如圖1所示。

圖1 墩身結構

2 翻模法施工原理及工藝流程

2．1 翻模法施工原理

翻模法所用模板是一種能夠自下而上逐層上翻展開循環施工的整體面板鋼模。每個墩身施工時以三層模板作為1個基本單元，模板的整體性能夠保證高墩柱的施工進度及表面平整度［10－13］。用于薄壁空心墩施工的每節翻模由內外模板、作業平臺、人員上下通道等部分組成。采用翻模法進行墩身施工時的工序較為簡單，包括立模模板組拼、內外作業平臺搭建、墩身鋼筋焊接綁扎、新立模節段混凝土泵送和澆注等。當模板中澆注混凝土形成一定強度后即可將下面兩層模板拆除上翻，裝于第三層模板上面進行后續墩身施工。在采用翻模法進行薄壁空心墩施工時，不僅要做好墩身混凝土的養護工作，而且要保證模板安裝及墩身測量的不間斷作業，以提高墩身的施工質量。［14－15］

2．2 主要工藝流程

2．2．1 施工準備

在采用翻模法進行高墩柱施工前，項目施工隊伍應做好墩身位置放樣、鋼筋加工、模板準備、混凝土配合比確定、施工材料性能檢測等準備工作。

在進行墩身鋼筋預埋工作前，項目測量隊采用全站儀對墩身位置進行放樣以確定預埋鋼筋位置，待預埋鋼筋安裝完成后對預埋鋼筋位置再次復核，同時基于橋墩實際位置對橋墩邊線進行放線，并在墩身鋼筋骨架的四周焊接定位筋，定位鋼筋長度稍短于保護層厚度，采用雙控的方法保證在首節模板安裝后控制模板的平面位置，模板定位鋼筋布置如圖2所示。

圖2 模板定位鋼筋布置

在進行墩身鋼筋加工時，參照墩身模板高度對墩身豎向主鋼筋進行分節段加工，鋼筋加工前應將表面油漆、鱗銹等清除干凈，保證鋼筋平直。對于墩身施工中直徑不小于25mm的鋼筋采用套筒進行機械連接，如圖3所示。同時主鋼筋上箍筋端部應設135°彎勾，彎曲直徑不小于5倍箍筋直徑，以保證箍筋端部能伸入核心混凝土內6d（d為縱筋直徑）以上。

2．2．2 工藝流程

圖3 豎向主筋機械連接

在采用翻模法進行北引橋21＃墩身施工時，按6m標準節段展開工作，首節墩身施工6m，初步配置模板高度為3m＋3m，安裝好墩身底部模板后應進行模板加固和校正。待模板安裝到位之后進行墩身混凝土澆注，混凝土采用汽車泵泵送澆注，插入式振搗棒振搗，底部澆注混凝土形成強度后將下面2層模板拆除，翻上來裝在第3層模板上面進行施工，以此類推循環向上施工，直至完成整體墩身施工工作。詳細工藝流程如圖4所示。

圖4 翻模法薄壁空心墩墩身施工工藝流程

3 墩身模板施工

3．1 模板設計

雙箱式薄壁空心墩采用翻模法施工時所用模板為普通鋼模，由3節模板組成，每節模板高度為3 m，每個施工節段高6m，立模時墩身每3m高處設置有一道工作平臺，供施工人員展開現場作業。

施工模板由面板、豎向大肋、橫向圍檁組成，面板厚6mm，橫、豎肋由槽鋼制作而成，橫肋為雙拼形式，同節模板之間及上下節模板之間通過M16螺栓連接。內、外模之間采用直徑25mm對拉桿加固，外部套直徑40mm的PVC管，內模板倒角單獨加工成型，其中翻模不同部件所用型材規格如表1所示。加工完成的模板按規格、型號、安裝順序等進行編號，在運輸、存放過程中要防止模板受損，尤其注意對面板的保護。模板進場后先對其進行預拼裝驗收，驗收合格后才可使用。安裝完成后墩身外模板結構如圖5所示，薄壁空心橋墩內外模分塊整體結構如圖6所示。

表1 墩身模板制作材料及規格

圖5 翻模外模結構

3．2 模板安拆

在完成承臺基礎鑿毛處理后，按照預先放樣標記的橋墩外輪廓線及所布置定位鋼筋的位置開展鋼模板安裝工作，立模前在模板內表面均勻涂抹脫模劑以便后期脫模。立模時注意做好模板支撐調整工作，以確保模板在澆注混凝土時具有足夠的剛度和整體穩定性。

圖6 內外模分塊

模板安裝、拆卸采用起重設備吊裝與人工配合的方法。在安裝首節模板時，首先通過在承臺頂部沿模板的底面涂抹砂漿的方式找平墩身外模板并安裝底平面，注意保證砂漿與鋼筋的距離，然后安裝墩身模板，將其調整到預定位置后固定。首節段內模安裝前，在綁扎好的鋼筋骨架上設置定位筋，以確定內模板的位置。墩身模板的校正利用底下一節內模，用纜繩拉外模板的頂部與內模板進行校正。進行墩身底部節段施工時，可直接將纜繩的一端固定在地面上，另一端固定在墩身模板的頂部。待模板安裝后，對模板的接縫、螺栓、穩固情況等進行檢查，用可測量豎直度的水平尺測量模板的豎直度，最后測量隊需對模板頂的平面位置、標高進行復測，待監理工程師檢查合格后進行墩身混凝土澆注。模板安裝精度要求如表2所示，首節6m施工段模板安裝情況如圖7所示。

表2 模板安裝精度要求

圖7 首節6m施工段模板安裝

在首節6m施工段墩身澆注混凝土達到規定強度后，即可采用塔機或汽車吊等起重設備并配合人工的方式拆除下部模板進行模板翻升，翻模時以最頂層模板作為翻升下層模板的持力層，然后借助起重設備將下二層模板拆開并滑出，起吊放置于頂層模板對應位置上進行緊固連接。上下層模板之間以螺栓連接，同層模板以螺栓、拉桿進行連接加固，確保模板整體穩固，初步完成翻模工作后模板的安裝情況如圖8所示。

在進行模板拆除時，依次按照內外模分塊情況將模板分成小塊進行拆除。先將需拆除的模板與上節模板用倒鏈拉緊，以防模板脫落，然后拆除拉桿及模板的連接螺栓，待模板與混凝土完全脫離后用起重設備吊起模板，在起重設備受力穩定后解除倒鏈并將模板吊離安裝至下一墩身上。模板拆除按先底節再中節、先外模再內模的順序進行。每節段模板拆除時依次拆除安全網欄桿、腳手架、平臺、模板固定架、圍帶、連接螺栓、鋼拉桿、鋼模板等部件。拆模前要確保模板與墩身完全脫離，起吊扣件固定可靠，模板間的螺栓完全拆除，操作平臺上機、具、料清理干凈。

圖8 翻模后墩身標準施工段模板

4 施工通病及防治措施

在采用翻模法進行雙箱式薄壁空心墩施工時，由于施工準備不足或操作不當等原因，墩身在施工過程中會發生諸如跑模、脹模、漏漿、預埋件及預留孔移位、混凝土層隙或夾渣等施工通病。在施工前應明確各類施工通病產生的原因并采取相應的防治措施。

4．1 跑模

跑模是指墩身水泥混凝土拌合物在澆注過程中因側向壓力使某部位的模板整體移位，造成結構物側面整個傾斜、底面下垂或下撓，影響墩身規格形狀，壓力過大時則會引起側模崩坍，導致澆注失敗。

為避免在墩身施工過程中發生跑模，在施工前應完成模板受力計算，確定好模板主要受力部位的材料規格，選擇合適直徑的內外模對拉螺桿，同時墻身之間用穿墻螺栓拉緊，以承擔混凝上側壓力。在混凝土澆注過程中應保證布料均勻，同時派專人隨時檢查模板支撐情況，對于模板松動部位進行及時加固，降低對墩身混凝土施工的影響。

4．2 脹模

脹模是指在水泥混凝土側壓力作用下局部模板偏離平面或變形鼓出，使得墩身截面尺寸加大，豎直度超標，混凝土面平整度降低，對于需進行架設的支承面或縫隙則會造成不平、相頂等質量缺陷。

為防止脹模現象發生，在初步完成墩柱模板安裝之后，可在外模底部設立固定撐，并設對拉螺栓進行加固。在定型組合鋼模時應按模板長度方向錯縫排列，同時加強模板的端頭及拐角部位的連接和加固。對于采用鋼管卡具組裝模板的部位，如發現卡具滑扣應立即換掉，保證模板安裝穩定。

4．3 漏漿

漏漿指水泥漿在澆注墩身時從模板接縫處漏出的現象。漏漿較輕時容易在墩身表面產生麻面，使結構物邊棱線模糊；嚴重時則會產生蜂窩、露筋等。

治理漏漿可采用如下方法：模板安裝前，模板承墊底部預先用水泥砂漿沿模板內邊線抹成條帶并進行找平；在拼縫過寬的鋼模板之間及側模與底模相接處夾墊薄橡膠片并采用U型卡扣緊；采用長木螺釘將鋼模邊肋與木模進行固定，必要時墊夾薄泡沫片；在端模及截面尺寸改變處加設對拉螺栓，必要時加設立柱及拉桿。

4．4 預埋件和預留孔移位

在墩身施工過程中，結構或構件的預埋件及預留孔位置與設計要求不符會損害橋梁的使用功能，影響橋梁上部結構施工，降低整體的安全性。為避免發生預埋件和預留孔移位，應在施工前應加強施工圖紙會審及技術交底落實。在進行預埋件及預留孔位施工時可根據現場條件和預埋件位置精度要求，對部件進行螺栓固定、焊接固定或綁扎固定。

4．5 層隙或夾渣

層隙是指墩身混凝土在凝結硬化后存在含有木屑或泥灰條狀的縫隙，層隙會削弱受力結構的受力截面積，降低抗震能力。夾渣則是指混凝土底表面內集中存在的渣狀灰泥，混凝土夾渣會削弱墩身主筋保護層，誘發主筋銹蝕，降低混凝土結構耐久性。為避免墩身混凝土產生層隙或夾渣現象，應在墩身模板支好后于模板底部預留清渣口，及時用水或壓縮空氣沖吹清理各種雜物，清理完成后及時封閉清渣口。

5 結 語

合理的施工工藝是提升雙箱式空心薄壁高墩柱施工質量和安全管控的重要前提。本文介紹了等截面雙箱式薄壁空心墩施工中翻模法的施工原理及工藝流程，分析了模板設計施工要點，確定了高墩柱施工過程中跑模、脹模、漏漿、預埋件及預留孔移位等施工通病的誘發原因及防治措施。北引橋20?！?0＃等截面雙箱式薄壁空心高墩柱采用翻模法施工，其工序簡單，能夠有效提升模板利用率，保證墩身施工質量，加快工程施工進度，同時降低施工成本，具有良好的經濟和社會效益，為同類型薄壁空心高墩柱施工提供了有益借鑒。

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