工字木梁懸臂模板在薄壁空心高墩施工中的應用

陳海軍

（中鐵二十局集團第四工程有限公司， 山東 青島 266000）

1 工程概況

石會大橋位于黔江區石會鎮黎明村5組、關后村3組，橫跨石會河，河內有常年溪流。全橋采用分離式上下行獨立的兩座橋進行設計，左線共8聯：（2×30+4×{4×40}+2×30），橋總長764.08m，設計為2臺19墩共20跨，最大橋墩高92.0m；右線共5聯：（4×｛4×40｝+3×40），橋總長764.6m，設計為2臺18墩19跨，最大橋墩高93.0m。空心高墩墩身截面外輪廓尺寸采用有4種：55～65m墩高范圍內墩身的尺寸為7m×3m；65～75m墩高范圍內墩身的尺寸為7m×4.5m；75～85m墩高范圍內墩身的尺寸為7m×4m；85～90m墩高范圍內墩身的尺寸為 7m×4.5m；墩身內倒角為 0.2m×0.2m，外倒角R=0.3m。

橋位區地形起伏較大，中亞熱帶濕潤性季風性氣候，氣候較溫和，四季分明，雨量充沛，季風明顯，災害氣候頻繁，全年僅冬季12～次年2月份降雨量較少。該地區多年極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫5.8℃，年均氣溫15.4℃；月平均氣溫7月最高，為25.9℃；1月最低，為4.3℃，溫度環境對施工影響較小。

2 工字木梁懸臂模板結構

考慮雨季施工影響和施工工期實際要求，現場施工難度很大。經認真研判后，墩身施工決定采用TCT6016塔吊配合工字木梁懸臂模板結構進行薄壁空心高墩施工。

2.1 工藝原理

工字木梁懸臂模板結構為分節段進行施工，利用埋件系統、模板系統、主背楞、木梁挑架、斜撐、三角架和三角架橫梁等受力結構，將模板系統固定在已澆筑混凝土節段的側面上，形成封閉的作業系統。

2.2 模板系統安裝

為了保證墩身斷面尺寸及混凝土外觀質量，對懸臂模板系統進行預拼裝，并進行了驗收。

⑴組裝埋件系統。組裝前，先用水泥砂漿找平承臺頂面，填充模板底部縫隙后安裝模板，再用全站儀校正其中心線及垂直度偏差。模板安裝后，將埋件系統用M30×50定位螺栓固定在模板上，如圖1所示。混凝土澆筑完成后，移除模板。

圖1

圖2

圖3

⑶將模板系統組拼成一體。經合模尺寸校正、垂直度、陰陽角度符合設計、規范要求后，安裝鎖腳拉桿，并采用對拉螺栓進行模板系統加固。

⑷木梁模板直墻采用芯帶連接：同一面模板與模板間直接拼縫時，采用拼縫一的做法；當同一面模板與模板之間不能拼在一起時，通過增加拼縫模板，按拼縫二做法，如圖 4。直墻模板的陽角節點通過采用調節支撐、拉桿控制，如圖5。模板縫處貼海綿條，以確保澆筑混凝土時接縫處不漏漿。

圖4 模板拼縫處處理示意圖

圖5 陽角節點連接示意圖

⑸模板結構全部安裝完成后，及時驗收合格后方可進行墩身混凝土循環施工。

2.3 模板平臺平面組成及垂直提升

2.3.1 模板平臺平面組成

工字木梁平面懸臂模板組成包括：⑴模板系統（高度4.65m）；⑵豎肋，H=200mm工字木梁；⑶橫肋，2[12槽鋼；⑷連接爪；⑸上平臺；⑹主背楞桁架；⑺斜撐；⑻后移裝置；⑼受力三腳架；⑽主平臺；⑾吊平臺、⑿預埋系統；⒀施工通道；⒁防護系統。

懸臂模板總裝圖見圖6。模板平面布置圖見圖7。

圖6 懸臂模板總裝圖

圖7 懸臂模板平面布置圖

2.3.2 模板垂直提升

施工現場采用TCT6016塔吊進行垂直提升。退模后將模板間的連接結構解除后，分次分塊進行提升，并再次懸掛在預埋爬錐上，最后安裝模板系統，從而實現模板結構上提，并以此循環施工，直至墩身施工全部完成。

解除、提升過程中，上、下均安排專職人員進行指揮，并安排專職安全人員進行現場監督，確保提升過程安全可控。

3 墩身鋼筋定位

墩身鋼筋安裝的質量是墩身線型控制的關鍵因素。為保證墩身鋼筋安裝效果，采用移動式鋼筋定位架作為鋼筋施工卡具，即采用 L75×L75角鋼和直徑 25螺紋鋼筋做成桁架，桁架應具備足夠的強度和剛度，確保在起吊、運輸過程中無較大變形，在正常使用過程中不變形。根據每節混凝土澆筑的高度，鋼筋一次制作安裝標準高度不超過5.0m。為確保鋼筋安裝精度，定位架在鋼筋加工場內精細加工、整體焊接拼裝，在使用時，用紅油漆在四周支架橫梁內根據設計鋼筋間距做精確標記，精度控制在±3mm以內。

4 墩身混凝土施工

第一次澆筑混凝土高度為4.6m，模板支撐由現場使用鋼管加固；第二次澆筑混凝土高度為4.5m，利用第一次澆筑混凝土時預留的埋件系統安裝懸臂支架支撐模板結構。

4.1 混凝土振搗

插入式振動棒的移動間距不超過其作用半徑的1.5倍，與側模保持50～100mm間距，并插入下層混凝土50～100mm；每一處振動完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒，避免振動棒碰撞模板、鋼筋。

4.2 混凝土降溫、養護

混凝土在施工過程中要控制混凝土水化熱，避免產生溫度裂紋，保證混凝土施工質量。可采取以下措施防止溫度裂紋：分層進行混凝土澆筑，分層厚度控制在 30cm以內，以加快混凝土散熱速率；減緩混凝土澆筑速率，以增長澆筑過程中混凝土熱量散失時間，從而降低混凝土內部溫度；高溫季節施工時，采取強制措施降低骨料、拌合用水的溫度，嚴禁陽光下暴曬粗細骨料和拌合用水；嚴格控制混凝土入模溫度；炎熱天氣時混凝土澆注應避開每日的高溫時段，保證混凝土入模溫度與施工環境溫差不高于氣溫且不高于30℃，以避免水分散失過快；混凝土初凝后，覆蓋土工織物后立即灑水養生，養護時間不小于7d。

4.3 施工面處理

為保證上、下兩節墩身混凝土施工縫結合質量，待混凝土強度達到10MPa后，對施工面鑿毛處理。鑿毛處理標準為：將施工面混凝土表面浮漿鑿除，鑿深不小于1cm，以均勻露出粗骨料為準。鑿完后用高壓風槍吹掉鑿除混凝土表面殘渣，下次澆筑混凝土前，采用潔凈水沖刷潔凈。

5 薄壁空心墩施工控制要點

5.1 模板拼裝質量控制

施工過程中，加強對模板面板保護，模板如有破損，嚴禁用鐵鏟等堅硬物體進行清理表面，可采用添加固化劑的樹脂或膩子等進行修復破損部位。模板拼裝成型標準：板面對角線誤差控制3mm以內，模板拼縫間隙不超過±0.5mm，板面平整度控制±0.5mm以內，局部變形量不大于1mm。懸臂模板系統與已澆筑混凝土實體上沿反包高度不少于15cm，貼合緊密，以防上下接縫處漏漿或錯臺。

5.2 施工監測與控制

由于墩高限制，墩身按多次分段澆筑完成。為防止偏差的累積，施工測量方法是在墩頂搭設平臺用十字線法進行線性監測和控制，由于墩高超過20m后平臺穩定性變差，增加測量放樣難度，在墩內采用垂球法配合進行定位。由于在墩內中心點經常被水或其他廢棄物所覆蓋，且墩內光線照度較差，測量十分不便，經過多次現場檢測、試驗，不斷完善后，最終采用四點定位垂球法來控制，取得了良好的實際效果。

四點定位垂球法是采用坐標法在己完成的薄壁墩身混凝土表面上用全站儀測放出前、后、左、右四個控制點，由此測出墩壁在四個方位上的角點，從而在模板安裝過程中隨時檢校模板安裝的偏移情況，并根據實際測得值和計算出的實際偏移量大小，采取相應的校正和預防措施。

5.3 工藝安全效果分析

木梁懸臂模板設備系統與吊掛平臺、安全防護連成一個整體，高空作業安全可靠，模板系統與操作平臺逐層上升，施工的高度不受限制，與常規的腳手架施工工藝對比，很大程度上降低了安全風險。⑴在模板系統進行安裝、拆除過程中，作業人員必須正確佩戴安全帶；⑵模板結構整體吊升作業時，應配有專人統一指揮；⑶平臺跳板必須與模板吊掛平臺上骨架綁扎牢固，嚴禁出現跳板懸挑現象；⑷模板結構四周設置防墜落安全網，墩身四周設置安全警戒區域，做好圍欄防護措施，以防意外墜物傷及作業人員；⑸非承重模板待混凝土強度達到 2.5MPa以上時，方可進行拆除作業；承重模板或架體要待混凝土強度達到20MPa以上時，可進行拆除作業；⑹嚴禁夜間進行模板結構提升；⑺嚴禁上下交叉作業；⑻懸臂支架平臺上不得任意堆放過重荷載，如清除的混凝土垃圾、待安裝的鋼筋等；⑼提前制定模板拆模安全專項措施，拆模前提前清除與其相連接的雜物，以防落物傷人；拆卸的部件必須嚴格檢查，且捆綁牢固后方可起吊下方。

6 結束語

山區高速公路橋梁薄壁空心高墩施工時，選用合理的施工工藝顯得十分重要，實踐證明，工字木梁懸臂模板結構施工工藝具有以下優點：⑴支架、模板及施工荷載全部由預埋系統承擔，無需另搭設腳手架；⑵模板部分可整體后移，整體性能好，使用靈活，節約用工；⑶利用斜撐結構，模板可前后傾斜，方便調整模板垂直度；⑷各連接件標準化程度高，可拼裝式連接，通用性強，安裝便捷；⑸模板上設工作平臺，方便施工，特別適用于高空作業。在高墩墩身施工中，工字木梁懸臂模板結構施工工藝適用于地形條件復雜及大型施工設備無法進場的地方，它具有操作簡單、易掌握、成本較低、施工速度迅速、安全系數高等特點，同時又能輕松解決墩身變截面施工的技術難題，經濟與社會效益顯著。