木工字梁懸臂模板施工技術在云龍灣大橋的運用與創新

李 云 川

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋主橋孔跨布置為(30+80+205+80+30)m五跨雙塔自錨式懸索橋，主橋全長428.35 m，南北走向，基本與河道正交，主跨205 m跨越錦江水面，河道兩岸設2座橋塔。橋塔由兩根塔柱及上橫梁兩部分組成，整體呈門式造型，寓意“天府之門”，北岸塔柱全高67 m，南岸塔柱全高65.3 m。塔柱截面以空心截面為主，由塔頂裝飾段、上塔柱及下塔柱組成，在上塔柱頂設置橫梁，在塔頂、各節段交接處及橫梁側面頂部與底部分別設置外凸棱線以增加橋塔的層次感。

該橋在施工過程中，成功地將木工字梁懸臂模板應用于復雜截面高墩施工并創新了一種復合面板技術。該方案與常規的大塊定型鋼模翻模法相比，每座橋塔節約工期約半個月時間，總體減少了約一半以上的模板成本投入。

2 懸臂模板施工技術

2.1 懸臂模板

以CB240型懸臂模板為例，懸臂模板主要分為三大系統、八大部件，即支架系統(架標準節、支架加高節、后移裝置、承重三角架、下吊平臺、防護結構)、面板系統(面板)和埋件系統(埋件)。

2.2 云龍灣大橋模板方案的設計情況

云龍灣大橋塔柱橫梁以上為鋼結構裝飾段，橫梁采用型鋼支架施工，橫梁以下共劃分為14個施工節段，1節段為梯形收口，采用普通木模板澆筑，2～14節段采用懸臂模板施工(圖1)，懸臂模板方案為：

(1)塔柱施工的最大節段高度為5 m，模板的設計高度考慮最大施工高度取值為5.3 m。

(2)塔柱外側模板采用懸臂模板體系，面板板材采用維薩(WISA)清水混凝土模板；塔柱內側模板采用普通木模板體系，面板采用普通木膠合板[1]。

(3)塔柱外側面采用兩塊標準面板拼裝，芯帶固定；塔柱截面加大時，在兩塊標準面板間增加拼接模板，拼接模板采用加長芯帶固定[2]。

(4)塔柱外凸棱線通過設置多道方木背楞、利用方木背楞的長短變化予以實現。

圖1 木工字梁懸臂模板總裝圖

2.3 懸臂模板施工工藝流程

懸臂模板施工工藝流程見圖2，圖2中首層混凝土指懸臂模板支架第一次安裝前的混凝土澆筑。以云龍灣大橋為例，塔柱1節段為梯形收口，鑒于2節段無法在1節段上安裝懸臂支架，故此處的首層混凝土系指2節段混凝土。

圖2 懸臂模板施工工藝流程圖

2.4 施工準備

(1)模板單元的設計與制造。模板由專業廠家進行設計，根據塔柱的結構特點及懸臂模板特性進行墩身澆筑節段劃分，繪制各節段模板的拼裝圖及模板單元加工圖，并對模板及加固措施進行計算校核。模板方案經專家論證后，在專業加工廠內完成各部件的加工制造。

(2)現場臨建設施的布置。每座塔柱外側布置1臺塔吊用于模板及材料吊運，布置1座盤扣式爬梯用于施工人員上下；在塔吊及爬梯出口處搭設安全防護棚。

(3)人材機進場。根據施工進度計劃安排人員、設備進場。在塔柱施工前，從事鋼筋、模板、混凝土施工的各工種人員以及相應施工設備必須及時進場。

(4)模板拼裝。模板拼裝分廠內試拼和現場拼裝。模板在廠內試拼完成、經各方驗收復核后編號標識，然后運至施工現場，按施工進度進行現場拼裝。

2.5 測量放樣

塔柱施工前，在基礎混凝土表面測放出塔柱結構中軸線及各邊角控制點。

2.6 鋼筋安裝

所有鋼筋在鋼筋加工廠內統一加工，檢驗合格后用平板車運至施工現場進行安裝。

鋼筋安裝前，分節段吊裝勁性骨架，定位、焊接牢固后，利用勁性骨架固定鋼筋。

2.7 首層模板的安裝

首層模板只安裝懸臂模板面板。面板采用汽車吊吊裝，人工輔助就位的方式進行安裝。首層模板安裝后，安裝懸臂模板的第一次爬升埋件。

2.8 懸臂模板的安裝

懸臂模板的安裝分為第一次提升和循環提升兩種情況，支架系統和面板系統均需安裝到位。

懸臂模板提升前，需實測埋件附近的混凝土強度[3]，只有待強度達到15 MPa以上方可進行模板的提升。

(1)模板第一次提升(圖3)。

圖3 懸臂模板第一次提升示意圖

步驟一，將支架系統的承重架體及吊平臺單元吊起，掛在首層混凝土相應的埋件上。

步驟二，將支架系統的模板支撐架單元吊起，使后移裝置落在承重架體的桁架水平桿上，然后用卡板固定在承重架體上。

步驟三，該節段鋼筋安裝完成后，后移模板支撐架，將面板系統吊起，與模板支撐架對齊后，用背楞扣件將面板固定在模板支撐架上。

步驟四，調節后移裝置及可調斜撐，使模板面板下沿與首層混凝土的結構表面抵緊并調整面板垂直；調節完成后，安裝對拉螺桿及轉角螺桿，完成模板的加固，然后將下一節段的預埋件安裝在模板上。

(2)模板的循環提升。懸臂段混凝土澆筑完成后，卸下模板面板，利用支架系統進行混凝土表面的處理；然后按第一次提升步驟二、步驟三、步驟四的方法進行整體提升。

(3)埋件系統的安裝。埋件系統的安裝及使用流程為：埋件組裝及定位安裝→拆模及支座安裝→支架系統的安裝→(支架的使用及提升)→埋件的拆卸。

2.9 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對鋼筋、預埋件及模板系統進行全面檢查，檢查混凝土拌和、運輸、澆筑各工序的準備情況，檢查無誤后方可澆筑混凝土。混凝土采用整體分層連續澆筑法施工，每層厚度不大于30 cm。

2.10 養護與拆模

(1)混凝土養護。混凝土澆筑完成后，在混凝土頂面收漿后即進行覆蓋土工布、灑水養護。側模拆除后，在混凝土表面噴涂養護劑，然后采用寬幅塑料薄膜包裹養護。

(2)拆 模。懸臂模板作為非承重側模在混凝土強度達到2.5 MPa后進行模板的拆除。拆除轉角處的陽角斜拉桿，用鋼絲繩將模板面板掛在汽車吊吊鉤上，拆除模板對拉螺桿，完成模板的拆除。

3 面板系統的選材優化與創新

3.1 模板面板的優化背景

(1)現場問題。維薩面板計劃周轉13次，而模板周轉10次后其混凝土外觀質量即有所下降。經檢查，維薩面板部分酚醛膜脫落，但整個面板尚較完整，其模板的剛度及平整度能夠滿足要求。若解決了模板表面覆膜損壞的問題，其可繼續投入使用，從而避免更換模板。

(2)解決思路。項目部技術人員提出了兩種解決方案：一是更換國產普通清水混凝土木模板；二是在維薩模板表面覆蓋一層薄膜型材料[4]，恢復面板表面的光潔度。

(3)調研與試驗。通過在建材市場上開展的調研發現彩涂板[5]、PVC板、PET板等均具有一定的硬度與剛度，其表面光潔度高。考慮到彩涂板的彎折性能較好，最終選用彩涂板作為覆膜板材并進行了試驗。試驗結果顯示：采用彩涂板覆膜澆筑的混凝土拆模后表面光滑如一面鏡子，能夠達到清水混凝土效果。

3.2 復合面板技術應用成本的分析

WISA模板的造價約為200元/m2，而國產清水模板的造價約為60元/m2，0.4 mm厚的彩涂板造價約為23元/m2。在保證清水混凝土外觀的前提下，WISA模板的周轉次數平均約為12次，國產清水模板約為3次，彩涂板(0.4 mm厚)約為3次。以清水模板直接作為模板周轉，對比清水模板作為基板的復合模板周轉形成了四種模板類型，其對比結果見表1：

表1 清水模板成本分析表 /元·m-2

經分析，復合面板技術的運用，使模板周轉次數提高，模板攤銷價格減少。該項技術的采用不僅節約了施工成本，也有利于環境保護，值得推廣。

所存在的不足之處：聚酯類涂膜的彩涂板其耐堿性能較弱，拆模時間較長時，應考慮堿性環境造成涂膜老化的影響。若梁板類底模拆模時間跨度較長時，應謹慎選用覆膜板材，以防止造成混凝土表面污染。

4 結 語

云龍灣大橋塔柱施工運用懸臂模板施工技術并創新了一種復合面板技術，在保證塔柱混凝土外觀質量的條件下，實現了成本節約的目的，所取得的經驗對其它類似項目施工具有一定的參考意義。