桁架式模板在鐵路橋梁圓端形實體墩中的應用

王欣

（中鐵十五局集團有限公司，上海 200070）

0 引言

鐵路橋梁工程對結構物的外觀和內在質量的要求非常嚴格，傳統(tǒng)的橋梁墩身施工多采用穿過體內的對拉桿式模板，施工完成后，表面拉桿眼多，混凝土表面不美觀，受施工工藝的影響，多數(shù)拉桿會遺留在墩身內，因此拉桿受到銹蝕后，會形成混凝土結構內部鋼筋的腐蝕通道，造成質量隱患，在沿海鐵路橋梁工程中并不適合應用拉桿式模板。隨著鐵路工程施工工藝的改進和創(chuàng)新，在橋梁墩身的施工中出現(xiàn)了預應力模板、桁架式模板等無拉桿方案，逐漸代替了傳統(tǒng)的模板型式[1]，提高了工程質量。

1 工程概況

1.1 工程介紹

平原特大橋位于福建省福州市平潭縣平原鎮(zhèn)境內，橋梁跨越X163縣道、蘇平路。橋址地形平坦，地表植被多為雜草和農作物，施工便道修建方便，有多條鄉(xiāng)村道路穿越橋址。根據(jù)地形地貌、水文、道路立交等方面的要求，橋跨方案采用了13跨32m+2跨24m的簡支T梁，一聯(lián)48m+80m+48m的連續(xù)梁，1跨24m+1跨32m+1跨24m+8跨32m的簡支T梁，橋梁全長1010.06m。全橋共設置有2個重力式T型橋臺和28個圓端型實體墩，兩端橋臺在兩側山坡上，圓端形實體墩身高度為8.5～10.5m,采用等截面型式，中部截面尺寸為2.3m×7.8m，兩側端部采用直徑2.3m的半圓，頂部設置有托盤頂帽[數(shù)據(jù)來源：2013年中鐵第四勘察設計院集團有限公司的福平施（橋）-30，平原特大橋設計圖]。

1.2 氣候

平潭地區(qū)屬于亞熱帶海洋季風氣候，該橋址位于世界三大風口海域之一的平潭海峽南側，全年6級及以上大風的天數(shù)達到309天，該地區(qū)5～11月間受臺風影響較大，年平均臺風登陸3.8次，平均風速和極速達12級，氯鹽環(huán)境等級為L2，環(huán)境對圬工有一定的侵蝕性，施工條件較為惡劣。

2 工程的特點及難點

2.1 工期壓力大

受強風天氣的影響，平潭境內的有效施工時間短，年施工時間不足180天。選定何種模板結構形式開展施工，才能確保該橋在保證質量的前提下快速完成墩身施工，是需要重點考慮的問題。

2.2 安全風險大

大風會影響施工的全過程，因此所有特大橋的主體工程、臨時工程等施工必須考慮大風的影響，制定抗風等安全措施。此橋最高墩高10.5m，尤其是在季風期、臺風期，施工過程中應考慮必要的安全措施，確保將安全風險降到最低。

3 方案比選

根據(jù)中鐵十五局集團有限公司在滬昆客運專線等鐵路橋梁墩身施工項目中的經(jīng)驗，結合該橋的實際情況，擬采用常規(guī)支架模板和桁架式模板兩種結構形式，并對其進行了比選。

3.1 常規(guī)支架模板的工藝流程

測量放樣—墩身與承臺接觸面鑿毛—拼裝墩旁簡易支架—鋼筋加工及安裝—模板安裝—檢查驗收—澆筑混凝土—拆模—養(yǎng)生。

模板安裝受支架及風的影響較大。模板緊固采用穿過墩身內的對拉螺桿，防止?jié)仓炷吝^程中脹模。

3.2 桁架式模板的工藝流程

測量放樣—墩身與承臺接觸面鑿毛—墩身鋼筋加工及安裝—桁架式模板安裝—托盤頂帽鋼筋安裝—檢查驗收—澆筑混凝土—拆模—養(yǎng)生。

桁架式模板一次安裝到位，不受支架空間的影響。模板緊固采用布置在四角的自錨式精軋螺紋鋼進行[2]。

3.3 優(yōu)、缺點分析

3.3.1 工期比較

采用常規(guī)支架模板結構形式，需搭設內、外腳手架作為墩身的施工平臺，墩身施工完畢后需拆除腳手架；而采用桁架式模板本身自帶施工平臺，可免除腳手架的搭設和拆除工序，模板安裝時不受腳手架的干擾，施工進度更快、工期較短。

3.3.2 經(jīng)濟性比較

采用桁架式模板可免除外側腳手架的搭設，相較常規(guī)支架模板結構形式，更少租用或購買腳手架鋼管，節(jié)省材料及腳手架搭設的人工費用。

3.3.3 外觀質量比較

常規(guī)支架模板采用對拉螺桿進行加固，拆模后需對拉桿眼進行封閉處理，對封堵混凝土進行打磨，外觀質量不可控；選擇無拉桿模板，則采用自錨式精軋螺紋鋼，拆模后不用修復，不會影響混凝土的外觀質量。

綜上，通過對工期、經(jīng)濟性、外觀質量、施工效率等多方面進行對比，選定桁架式模板作為圓端形實體墩的施工模板。

4 桁架式模板的設計

平原特大橋圓端形墩身桁架式模板設計為每節(jié)段由四塊模板組成，分別有兩塊2.3m的半圓模和兩塊7.8m的平模，模板標準節(jié)段高度為2m，另配備0.5m、1m高的節(jié)段模板，便于配模。桁架式模板材料為：面板為6mm厚的鋼板，豎肋（筋板）為10#槽鋼，桁架采用12#槽鋼，模板之間的連接采用M18×60mm的8.8級螺栓，模板四角采用Φ20精軋螺紋角拉桿進行連接，通過角拉桿和螺栓緊固使模板形成封閉的桁架體系，模板的平面、側面及立面圖見圖1-圖3[3]。

5 施工工藝

5.1 總體施工方案

先在墩身中部搭設扣件式鋼管腳手架作業(yè)平臺，人工綁扎墩身鋼筋，墩身鋼筋綁扎完畢后，安裝墩身直線段及托盤頂帽模板，再吊裝提前綁扎好的托盤頂帽鋼筋，最后澆筑混凝土。模板安裝前，應進行試拼，檢查各部尺寸，試拼合格后才能進行安裝，采用人工配合50t汽車吊進行模板安裝的方式。混凝土由拌和站集中拌制，并由罐車運送至墩位，汽車泵送筒入模，分層振搗密實。

5.2 模板的施工工藝

承臺頂面平整度應控制在2mm內，確保模板安裝的垂直度，采用全站儀在承臺頂面放樣出墩身外輪廓線。人工配合吊車安裝墩身模板，模板制作時，需為吊裝設置吊點，防止模板吊裝過程中發(fā)生變形。每安裝一節(jié)模板，應檢查一次平位置，確認無誤后才能安裝上層模板。每節(jié)模板安裝完成后，應及時對螺桿進行緊固。模板接縫處用單面膠封閉嚴密，避免漏漿。

桁架式模板一次性安裝到頂，安裝完成后，技術人員需再次對墩頂放樣，核對中線偏位及高程偏差的情況。有誤差時，必須用千斤頂對模板進行二次微調，直至符合設計要求方能結束模板安裝。

5.3 鋼筋的施工工藝

托盤頂帽鋼筋，應提前在鋼筋加工場加工成整體，運輸至現(xiàn)場后吊運至墩頂進行安裝。安裝時，應先安裝2～3根縱、橫向鋼筋骨架，在縱、橫向鋼筋骨架上用石筆畫出鋼筋分布點，確定鋼筋的位置，然后再逐根安裝縱、橫向鋼筋。在鋼筋安裝時，應根據(jù)位置同步安裝支撐墊石的預埋鋼筋、接觸網(wǎng)基礎預埋螺栓、檢查梯預埋件、吊圍籃預埋螺栓等。預埋孔使用略大于設計孔徑的PVC管，將PVC管下部堵塞，用鋼筋固定四周。預埋件對準位置后，也用鋼筋固定。特別是，當接觸網(wǎng)基礎預埋螺栓固定位置后，應立即將提前制作好的定位鋼板安裝好，定位鋼板上、下使用螺栓固定，以確保預埋螺栓在混凝土施工過程中的正確位置。

5.4 混凝土的施工工藝

5.4.1 混凝土應在拌和站集中拌和，由罐車運輸，泵送入模。澆筑前，應對模板、鋼筋、預留預埋件等進行檢查，并將模板內的雜物清理干凈，積水排出，在模板內面涂刷機油和柴油混合的脫模劑，接縫處用單面膠封閉嚴密。

5.4.2 混凝土的坍落度要嚴格按照設計要求予以控制，當混凝土的傾落高度大于2m時，應采用串筒入模，防止發(fā)生離析[4]。澆筑過程中，應隨時檢查混凝土的和易性。混凝土分層厚度為30cm，采用插入式振動棒振搗密實，振動棒應插入下層5cm，并與模板應保持5～10cm的距離，振搗時應防止振動棒觸碰模板、鋼筋及預留預埋件。

5.4.3 混凝土的振搗。振搗是混凝土施工的重要工序，必須嚴密組織，規(guī)范操作。第一，必須固定作業(yè)人員，責任到人，責任到位。第二，振搗要適度，既要防止振搗不足造成不密實，也要防止振搗過度發(fā)生離析。施工中，30型振搗棒和50型振搗棒應配合使用，以50型振搗棒為主，30型振搗棒主要用于托盤頂帽、墩身鋼筋密集區(qū)域以及靠近面板處的混凝土振搗。振搗狀態(tài)以混凝土表面趨于平坦泛漿、不再冒出氣泡、混凝土不再下沉為宜。

5.4.4 混凝土的澆筑應連續(xù)進行，不得中斷。應派專人檢查模板、鋼筋及各種預留預埋件的平面位置，確保不發(fā)生位移及變形。

5.5 混凝土的養(yǎng)護工藝

墩身混凝土澆筑完成后，應通過人工方式對墩頂進行收面作業(yè)，然后采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生。24小時后，將提前加工好的鐵皮水桶及滴灌水管吊裝至墩頂兩側并安裝就位，采用高壓水泵將水抽入鐵皮桶內，打開鐵皮桶下部開關，使桶內的養(yǎng)護用水通過滴灌水管對墩頂進行滴灌、不間斷養(yǎng)護，并安排專人定時檢查桶內余水，做好桶內養(yǎng)護水的補充。拆模后，墩身表面應采用塑料薄膜進行包裹，薄膜不得有透氣、破損現(xiàn)象，并經(jīng)常補充養(yǎng)護用水，保持薄膜內的濕潤，墩身混凝土養(yǎng)護不應少于14天。

5.6 現(xiàn)場施工的操作要點

5.6.1 桁架式模板應一次立模到頂，混凝土也應一次澆筑到頂。澆筑混凝土前，應對所有連接螺栓、特別是四角對拉螺桿進行緊固檢查，澆筑過程中，應隨時對四角對拉螺桿進行緊固檢查，防止漏漿或跑模。

5.6.2 在進行墩身混凝土澆筑時，試驗人員應嚴格控制混凝土的坍落度與和易性，確保混凝土澆筑完成后的外觀質量[5]。如果混凝土坍落度過大，那么在澆搗混凝土時就易產(chǎn)生泌水，致使墩身拆模后出現(xiàn)水紋，影響外觀。因此，塌落度應按下限進行控制，當澆筑出現(xiàn)泌水現(xiàn)象時，可采用特制的勺將混凝土表面的清水舀出，減少混凝土表面水紋出現(xiàn)的概率。

5.6.3 在混凝土澆筑前、后，均應復測墩身的軸線及頂面高程，施工中應確保支承墊石預埋鋼筋、支座錨栓孔、接觸網(wǎng)立柱螺栓等預埋件位置準確，墩頂頂面排水坡的坡度等符合設計要求。

6 結語

平原特大橋施工項目說明利用桁架式模板施工圓端形實體墩，能滿足標準高、環(huán)境惡劣、工期緊等要求。根據(jù)現(xiàn)場的施工情況來看，雖然對桁架式模板的一次性投入較大，但其具有加工精度高、安裝拆卸方便、安全穩(wěn)固可靠、施工進度快、可多次循環(huán)使用且不變形的顯著優(yōu)點，所澆筑的圓端形實體墩內實外美，維護、整修的工作量少，多次獲得參建各方的認可，取得了良好的社會、經(jīng)濟效益，可供同類工程參考。