懸臂翻模在空心薄壁墩施工中的應(yīng)用

顏道勇

中石化勝利建設(shè)工程有限公司 山東東營(yíng) 257000

1 工程概況

某高速公路大窩塘大橋橋長(zhǎng)720m，上部結(jié)構(gòu)采用3×20小箱梁+3×40混凝土T梁×3+5×20小箱梁×3，橋墩設(shè)計(jì)為柱式墩、空心薄壁墩、樁基礎(chǔ)。本橋共設(shè)13個(gè)變截面空心薄壁墩，最大高度69m，最小高度為35m，采用C40混凝土澆筑；墩頂尺寸為6m×1．9m、6m×2．1m兩種，壁厚均為50cm，橋墩縱橋向兩側(cè)墩身按80：1進(jìn)行收坡，墩底尺寸根據(jù)墩高確定；墩底、墩頂實(shí)心段均高2．5m。

2 方案比選

為了跨越深山峽谷、既有道路等需要，在橋梁建設(shè)中經(jīng)常需要修建空心薄壁墩，目前通常采用滑模、爬模、翻模等施工工藝，共同特點(diǎn)是模板依附于澆筑完成的墩壁上，并隨墩身的逐步加高而向上升高。

2.1 滑模施工

滑模施工適用于澆筑低流動(dòng)度或半干硬性混凝土，因工藝原理要求結(jié)構(gòu)形式單一、斷面變化少、無(wú)凸出物等，適用范圍較狹窄，外觀質(zhì)量較差。因脫模時(shí)間早，滑模混凝土外觀必須經(jīng)過(guò)修飾才能達(dá)到光滑，墩身的豎直度取決于千斤頂是否同步頂升，控制不好將發(fā)生墩身截面扭轉(zhuǎn)和不規(guī)則錯(cuò)臺(tái)，盡管施工速度快（滑升速度約0．2m/h），但是目前很多地區(qū)已限制使用[1]。

2.2 爬模施工

爬模施工適應(yīng)于澆筑鋼筋混凝土豎直或傾斜結(jié)構(gòu)，適用于墻體、墩柱、塔柱等，實(shí)體及外觀質(zhì)量較好，但是投入較大，施工進(jìn)度相對(duì)較慢。

2.3 翻模施工

翻模施工使用范圍較廣，適用于等截面或變截面的實(shí)體或空心薄壁墩，大多采用塔吊翻模，鋼模板分2～3節(jié)，每次澆筑高度4～6米，外觀宜控制、施工接縫易于處理，進(jìn)度相對(duì)較慢。

2.4 懸臂翻模施工

為了加快施工速度，保證施工質(zhì)量和本質(zhì)安全，本工程選擇懸臂翻模施工工藝。模板設(shè)計(jì)高度4．65m，澆筑標(biāo)準(zhǔn)高度為4．5m。為防止?jié)仓炷習(xí)r漏漿，澆筑時(shí)模板下包約50mm。因高速公路橋梁對(duì)混凝土外觀效果要求較高，所以模板面板采用18mm厚的進(jìn)口維薩板，內(nèi)模模板施工要求同外模[2]。

3 懸臂木模板

3.1 特點(diǎn)

工字木梁模板具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)耐用、標(biāo)準(zhǔn)化水平高等特點(diǎn)。在單塊模板中，膠合板與木工字梁豎肋用自攻螺絲和地板釘連接，豎肋與雙槽鋼背楞橫肋采用連接爪連接，在豎肋頂部?jī)蓚?cè)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷插，保證模板的整體效果，使模板受力合理、可靠。

3.2 獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

本模板體系的支架、模板、施工荷載全部由預(yù)埋件總成承擔(dān)，不需搭設(shè)腳手架，適于橋梁高空施工作業(yè)。模板部分可整體后移600mm，利用錨固裝置使模板與混凝土面貼緊，防止漏漿及錯(cuò)臺(tái)。借助調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)，模板可相對(duì)支架作上下調(diào)節(jié)，使用方便。懸臂支架設(shè)有斜撐，可靈活調(diào)整模板垂直度，后傾最大角度能達(dá)到30%。各連接件標(biāo)準(zhǔn)化，通用性強(qiáng)。模板下部設(shè)懸吊平臺(tái)，可用于預(yù)埋件的拆除及混凝土表面修飾。

4 墩身模板設(shè)計(jì)

4.1 模板設(shè)計(jì)

模板采用木膠合板+木工字梁模板體系，面板采用18mm厚膠合板，模板高度為4．65m，澆筑層高為4．5m。豎肋采用木工字梁，橫楞采用雙根14槽鋼。內(nèi)筒四個(gè)角模采用木模，每個(gè)木模用兩個(gè)芯帶調(diào)整其安裝位置。

模板的下沿與混凝土墻體之間的間距應(yīng)控制在最小值，為此，在所有模板的下沿部分設(shè)置槽鋼20a，配合D20螺桿及蝶形螺母，強(qiáng)行使模板貼緊混凝土墻體。

4.2 模板支設(shè)

墩身外側(cè)模板支撐采用后移式支撐，把模板固定在懸臂支架上。墩身內(nèi)模板安裝時(shí)，先安裝陰角模板，后安裝直面墻體模板。墩身內(nèi)模板后移時(shí)，先移動(dòng)直面墻體模板，后移動(dòng)陰角模板。陽(yáng)角模板采用斜拉座及斜拉桿進(jìn)行連接，45°斜向受拉，確保陽(yáng)角模板咬合嚴(yán)實(shí)。

4.3 高強(qiáng)對(duì)拉螺栓

高強(qiáng)對(duì)拉螺栓采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，型號(hào)為D20，具有強(qiáng)度高、易清理粘連混凝土等特點(diǎn)，高強(qiáng)對(duì)拉螺栓間的橫向間距不大于1．5米，縱向間距與模板次背愣間距一致(0．9～1．30米)。高強(qiáng)對(duì)拉螺栓可周轉(zhuǎn)使用，澆筑混凝土?xí)r不能對(duì)著對(duì)拉螺栓的外套進(jìn)行振搗，退模前及時(shí)拔出對(duì)拉螺栓，對(duì)于沒(méi)能拔出的對(duì)拉螺栓不要隨意動(dòng)用氣割，要采取措施避免損傷面板[3]。

4.4 雙肢懸臂模板操作平臺(tái)

（1）墩身外側(cè)懸臂支架設(shè)置的各操作平臺(tái)，操作面的寬度均需大于70cm。各平臺(tái)僅作為施工人員綁扎鋼筋及操作時(shí)用，堆放的施工材料和工機(jī)具不得超過(guò)設(shè)計(jì)荷載。

（2）墩身外側(cè)操作平臺(tái)支承為I14a工字鋼，用50mm厚木跳板滿鋪。順著木跳板的短邊方向擺放廢舊的鋼筋條，然后用鉛絲穿過(guò)木跳板將鋼筋條、木跳板與工字鋼綁扎牢固，將木跳板連成整片進(jìn)行固定。

（3）在墩身下部順橋向的寬度較大，造成操作平臺(tái)的兩側(cè)懸挑長(zhǎng)度過(guò)大。為了增加操作平臺(tái)的穩(wěn)定性，在墩身的下部約10個(gè)澆筑節(jié)段里，順橋向的操作平臺(tái)設(shè)置高強(qiáng)繃帶，盡量使得懸挑部分的重量轉(zhuǎn)移到中部的兩個(gè)懸臂支架上。

5 施工方案

采用懸臂模板施工方法進(jìn)行各幅各肢柱外表面的施工，各肢柱的內(nèi)模都由工地自行支模。

5.1 各肢柱外側(cè)懸臂模板施工

各肢柱外表面的懸臂模板施工自墩底開(kāi)始，即施工始于承臺(tái)頂面。每肢有外側(cè)順橋向面的垂直吊爬，將這兩肢之間順橋向面的垂直吊爬組成一個(gè)整體工作平臺(tái)，整體吊爬。所有的吊爬面都是一經(jīng)安裝就可一直吊爬升到墩頂。斜率的保障和調(diào)整可以靠調(diào)節(jié)斜撐輕而易舉地實(shí)現(xiàn)。

為了避免承臺(tái)大體積混凝土與相對(duì)較小截面的墩身澆筑及養(yǎng)護(hù)時(shí)發(fā)生太大的溫度差異，引起巨大的熱應(yīng)力，在砼內(nèi)增加冷卻水管，自施工之始由工地自行支模澆筑一段高度為4500mm的導(dǎo)墻，隨后外側(cè)順橋向面的垂直吊爬和各幅兩肢之間的整體平臺(tái)垂直吊爬連續(xù)吊升和澆筑幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段澆筑4500mm，即可到達(dá)墩頂。外墻截面邊長(zhǎng)有兩個(gè)面無(wú)變化，模板的邊長(zhǎng)始終不變，無(wú)需改動(dòng)模板。

5.2 墩身混凝土澆筑

第一次澆筑混凝土使用的模板即采用懸臂模板施工。第一次澆筑前，在模板的規(guī)定位置安裝懸臂模板施工專用爬錐等預(yù)埋件，供懸臂支架安裝，并直接采用對(duì)拉螺栓以承擔(dān)混凝土的側(cè)壓力。在完成第一次澆筑之后安裝懸臂支架，進(jìn)入正常的懸臂模板施工進(jìn)行后續(xù)澆筑。

5.3 施工工期

以大窩塘大橋7#右幅橋墩為例，墩身雙肢前兩次澆筑施工時(shí)間為8天；安裝懸臂支架需3天，懸臂模板施工每個(gè)澆柱層的時(shí)間平均3天；施工到頂后拆卸懸臂模板3天，總工期為53天。混凝土強(qiáng)度達(dá)到15Mpa即可進(jìn)行爬升作業(yè)，因此工期的制約因素不是懸臂模板的爬升操作，而是鋼筋安裝、澆注混凝土等，在施工中應(yīng)將模板安裝、鋼筋安裝、澆筑混凝土等工序安排緊湊。

6 質(zhì)量安全措施

6.1 拼縫處面板保護(hù)措施

因模板在拆除和安裝時(shí)，面板與面板間相互錯(cuò)動(dòng)，易導(dǎo)致面板端頭出現(xiàn)破損，因而拼縫模板施工應(yīng)精心保護(hù)，切忌動(dòng)作粗暴。

6.2 模板底口防漏漿措施

每層墩身混凝土澆筑后，在墩身上彈線找平，沿線切割混凝土表面。混凝土上表面沖洗干凈后，才能合模。

6.3 平臺(tái)安全措施

（1）下平臺(tái)與墩身接口處采用合頁(yè)護(hù)欄，避免雜物從接口處掉落。

（2）外平臺(tái)模板移動(dòng)前，調(diào)整可調(diào)斜撐使模板傾斜；外平臺(tái)模板移動(dòng)結(jié)束后，及時(shí)將后移裝置與主梁連接的銷軸插好就位。在承重三角架的主梁外部與下部埋件支座之間拉好防風(fēng)纜繩，以防風(fēng)荷載等引起上平臺(tái)大幅晃動(dòng)，避免發(fā)生安全事故。

（3）懸臂支架自主平臺(tái)護(hù)欄以下設(shè)全封閉式防護(hù)欄，護(hù)欄桿件連接使用合格的扣件，不得使用鉛絲和其他材料綁扎，防護(hù)欄外圍滿設(shè)密目網(wǎng)。主平臺(tái)上方外圍滿設(shè)安全網(wǎng)。剪刀撐、斜桿等整體拉結(jié)桿件設(shè)置布局合理。

（4）模板拆除時(shí)，由上至下進(jìn)行，不得拋扔所拆材料，平臺(tái)上嚴(yán)防模板及木方的釘子朝天傷人。

（5）冬期施工，要注意大風(fēng)后檢查懸臂支架的穩(wěn)定性、防護(hù)措施是否有損傷、扣件緊固部位是否松動(dòng)等。

（6）不得在夜間進(jìn)行平臺(tái)、懸臂支架升降作業(yè)。

7 施工效果

新型鋼木組合模板系統(tǒng)采用進(jìn)口WISA面板，具有周轉(zhuǎn)次數(shù)多的優(yōu)勢(shì)（周轉(zhuǎn)40次以上）和較強(qiáng)的截面變化適應(yīng)能力，可適應(yīng)連續(xù)截面變化的結(jié)構(gòu)，模板剛度較好，成形面光澤及色澤分布均勻，模板安裝及連接更加方便，施工速度更快。工程完工后，可經(jīng)改造再次運(yùn)用于下一個(gè)工程，模板的回收價(jià)值較高，是目前空心薄壁墩施工的首選模板體系。