山區公路橋梁薄壁高墩混凝土無拉桿滑式翻模設計與施工技術研究
——以南龍高速公路擴容工程 B6 標橋梁為工程案例

劉志偉

(中鐵十七局集團第六工程有限公司 福建福州 350011)

0 引言

薄壁高墩設計是山區公路橋梁建設中，最為常見的設計形式。根據其設計特點，結合工程實際的地形地貌情況，墩身混凝土施工時，一般可以采用爬模、翻模、滑模等施工工藝。比較幾種工藝的優缺點，爬模施工的優點是，混凝土實體和外觀質量都比較好；缺點是資源投入較大，在機械性能方面，對爬模頂升系統的要求更加嚴格。滑模施工的優點是設備安全性能好、施工速度快；缺點是整體外觀質量較差，施工控制難度較大。翻模施工的優點是實體和外觀質量更有保障，但設備設施的投入量比較大，施工進度與滑模及爬模相比較慢。當墩身超過一定高度時，施工安全風險更高[1]。

在高速公路施工中，項目業主對施工技術、施工進度、施工成本控制等各方面要求都越來越嚴格，促使在施工中應更多推廣使用新技術、新工藝、新設備，并在有效降低工程成本、提高經濟效益、縮短施工工期方面做更多的探索。

1 工程概況

1.1 工程設計概況

南昌至龍南高速公路擴容工程B6標，位于江西省信豐縣崇仙鄉境內，起點K95+700位于信豐縣崇仙鄉貓形村北面。線路經過兩山隘口進入信豐縣崇仙鄉貓形村，經仙水緣漂流區，再進入山間礙口依山脊布設。終點位于K101+500，線路全長5.803 km。標段內共有橋梁工程3座，分別為特大橋1座，大橋2座，橋梁實心薄壁墩共計44個。其中貓形特大橋起訖里程為K95+721～K96+889，全橋長1168 m，11#～27#墩左右幅橋墩均為薄壁墩；水口高架橋 K97+051～K97+819，全橋長768 m，2#～6#墩左右幅橋墩均為薄壁墩。薄壁墩截面尺寸為10.95 m×2.2 m，墩身高度在27 m～37.5 m之間，均屬于寬幅薄壁高墩。

水口高架橋薄壁墩數量統計表如表1所示。

表1 南龍高速擴容工程B6標段水口高架橋薄壁墩數量統計表

1.2 地形地貌情況

貓形特大橋、水口高架橋兩座橋梁，均為主線跨丘陵間河谷地及河流而設的橋梁。橋址區山高陡峭，地質構造復雜，橋梁跨越深山溝壑，橋墩高差大。江西夏季高溫時間長，雨量大。施工現場地形復雜，施工場地狹窄，施工便道沿山邊鋪設，難以投入大型設備、材料運輸受限，施工困難大。

1.3 工程重難點分析

安全風險高：T梁架設是整個標段工期制約點，而薄壁高墩施工為控制T梁架設的關鍵點。施工過程中，高空作業點多，存在不確定風險因素，施工安全風險較大。

資源投入大：高墩施工需分節進行，墩身澆筑完成所需周期長。多墩同時展開施工時，需投入大量的模板、機械設備。

精度要求高：薄壁高墩施工的特點，一是墩身重心高，二是橫截面相對面積較小，三是薄壁墩身柔度較大。在施工過程中，必須加強對坐標方位、軸線偏移、外觀線形、溫度應力等多方面的監控，確保施工精度能夠滿足規范要求。同時，高墩分節施工帶來的不可避免的施工縫，也是墩身受力的薄弱之處。所以，施工過程中加強線形及精度定位監測、加強細部工藝質量，是施工的關鍵控制點。

2 墩柱模板系統和提升系統改進

2.1 設備改進原理

橋墩無拉桿滑式翻模施工工裝，由外部桁架、液壓千斤頂、提升柱、模板、撐桿、吊裝葫蘆等組成。提升裝置采用提升柱配合液壓千斤頂的滑式結構。設置可調節的撐桿，支撐在外部桁架上，用來固定模板；待澆筑完成本節段混凝土后，首先松開撐桿，然后再采用吊裝葫蘆進行模板翻升操作。整個結構通過提升柱固定于墩身混凝土之中，穩固安全。

模板無需設對拉桿，墩身無拉桿孔，工程實體質量可控，外觀質量得以顯著提高。通過桁架內翻升通道進行翻模操作，可以避免外部翻模受高空作業中風的影響，減少安全隱患。采用組合桁架作為外模架，穩固安全，無需重復拆裝，節省了大量勞動力和周轉材料。操作平臺采用液壓千斤頂為頂升系統進行整體提升，其特點是設備無需反復拆裝，設備的整體穩定性更好更牢固，施工過程安全系數高，施工更加便捷。

無拉桿滑式翻模的結構設計原理如圖1所示。

圖1 無拉桿滑式翻模結構原理圖

2.2 模板優化改進

選擇模板高度：本標段的薄壁墩身高度均在27 m以上，最高達37.5 m。綜合考慮高墩施工工序及工藝流程等工程實際情況，在模板的選擇上，選用大塊組合鋼模板，經過加工拼裝，制作成可翻轉的模板，每層選定高度為2 m，一共加工2層，總高度為4 m。

確定模板構造：為確保模板的強度、鋼度、多次倒運后不發生變形，外模選用厚度6 mm的鋼板制作，豎肋采用[10槽鋼、鋼背楞采用雙拼[12槽鋼進行組焊加固支撐[2]。

桁架及鋼模板平面布置圖如圖2所示。

圖2 桁架及鋼模板平面布置圖

2.3 液壓提升系統

整套滑式翻模設備在設計配置上是否成功，關鍵在于液壓提升系統的優化設計是否合理。液壓提升系統設備配置主要包括：液壓操作系統、提升架、支承桿。

其中液壓操作系統是由液壓控制臺、液壓千斤頂、油管及其他附件組成。為了保障系統能正常工作，在組裝前對這些設備設施進行檢查驗收，尤其要加強對管路的檢查，提前排查管路是否存在異常情況，及時采取措施予以排除。

提升架共設置12根掛桿，掛桿與操作平臺主桁焊接成整體。

液壓千斤頂、爬桿、爬架橫梁連接如圖3所示。

圖3 液壓千斤頂、爬桿、爬架橫梁連接示意圖

3 無拉桿滑式翻模施工要點

3.1 施工準備

實心薄壁墩驗收內容，包含對平面位置、寬度等尺寸進行驗收。驗收合格以后，對即將施工的實心薄壁墩進行切割鑿毛，安裝模板及外模架，檢驗合格進入下道工序[4]。

3.2 鋼筋籠扎制、固定

滑式翻模施工特點：每個節段均要進行鋼筋綁扎、模板安裝、模板提升、澆筑混凝土，然后循環作業，直至完成每個節段。

根據實踐經驗，每段主筋長度取4.5 m，主筋連接采用直螺紋套筒方式連接[3]，鋼筋接頭應采用I級，同一截面的接頭數量應滿足規范要求；箍筋連接采用雙面焊，焊縫長度應滿足規范要求。

3.3 模板安裝、固定

安裝首節模板前，在承臺上沿模板的地面采用砂漿設置厚為30 mm～50 mm 的找平層，并在墩底設置零接模板。零接模板的上端與墩身翻模模板相連接，下端直接支承在砂漿找平層上，最先拆除的一塊模板下端與承臺的接觸邊設計為銳角，方便脫模。外撐桿應支撐牢固，防止澆筑混凝土過程中移位、漏漿。

整個節段模板安裝完成，對平面位置、模板標高、穩定性專項檢查校核，滿足要求后進入下道工序。

底模鋼筋綁扎、桁架及模板安裝如圖4～圖6所示。

圖4 底模鋼筋綁扎圖

3.4 墩身混凝土澆筑工序

(1)施工關鍵

采用滑式翻模澆筑混凝土，確保設備的穩定，確保液壓操作系統提升過程中的平穩是施工的核心；整個模板系統通過液壓系統、預埋的支撐桿、提升架共同作用，進行平穩提升操作，是施工的關鍵。

(2)施工順序

澆筑底節混凝土、檢測混凝土強度滿足要求、液壓操作系統開始提升工作、安裝第二節墩身鋼筋模板、模板位置的調整及外撐桿的堅固、澆筑第二節混凝土、檢測混凝土強度滿足要求、拆除第一節模板并整修、按照前兩節施工順序循環。

(3)施工要點

①第二節模板安裝在首節模板之上，采用螺栓將上下模板連接在一起，用預設的拉桿初步固定在底節混凝土上，調整模板，安裝緊固外撐桿。

②待第二節混凝土達到規定強度后，拆除第一節模板。拆除時應先擰開外撐桿，然后卸除模板的連接螺栓，將模板向上吊起。

③高空作業時，應預先采用倒鏈將模板吊起拉緊，防止模板脫落。待外模與混凝土完全脫開后，用電動葫蘆微微吊起外模，將倒鏈解下，然后將模板吊到模板修整處進行整修待用。

④待第三節段的鋼筋安裝完畢，采用電動葫蘆將模板吊起，進行安裝。

3.5 墩身拆模及養護

檢測及養護要點：模板拆除后，應及時對墩身混凝土外觀質量進行觀察；對鋼筋保護層厚度進行檢測。通過檢測數據分析原因，總結提高墩身的內外質量。墩身養護采用PVC管噴淋系統并覆蓋薄膜，防止混凝土表面產生裂紋。

模板拆模要點：混凝土分節段循環施工，澆筑至墩頂位置時，依然要保留2個節段的模板，暫時不予拆除，等到混凝土強度大于10 MPa后，再予以拆除[5]。

3.6 高墩施工的監控量測

做好施工全過程的監控量測，增加量測頻率。每提升一節模板，都要對模板的位置進行檢查，將橋墩的縱橫向偏移和扭轉值控制在規范數值內；每提升循環三節就要進行一次校核，對相應節段進行調整，避免誤差累積。

4 效益分析

4.1 社會效益

采用無拉桿滑式翻模施工技術，徹底改善以往墩柱成品遍布對拉孔的現狀，墩身表面光潔、整體性好。南龍高速公路擴容工程B6標貓形特大高架橋、水口高架橋寬幅薄壁高墩施工中采用混凝土無拉桿滑式

翻模技術，施工進度快，墩柱成品施工質量、外觀質量均可控。施工期內對周邊環境干擾較小，施工污染小，環保效應明顯。該標段在年度業主組織的“創精品、決攻堅”勞動競賽中獲一等獎，并獲得業主獎金80萬元，為企業贏得社會認可度及美譽度。

4.2 經濟效益

無拉桿滑式翻模施工技術與傳統的滑模、翻模、爬模相比，投入較小，無需租賃大型吊裝設備，節約了租賃費用。墩柱成品無需人工封堵，節約勞動力及人工費用。費用計算如下：

該標段內共44個高墩設備吊裝施工，若采用常規吊裝方案，經測算需租賃6臺大型吊裝設備，周期需60天。租賃費用計算：1600(元/天)×6(臺)×60(天)=576 000元。

采用常規方案，施工完的墩柱對拉孔需人工封堵，所需人工費用計算：2(人)×30(天)×200(元/天)×44(高墩數量)=528 000元。

因此，該標段高墩施工合計節約費用=租賃費用+人工費用=1 104 000元。

5 結論

綜上所述，橋梁無拉桿滑式翻模施工技術通過改進施工設備及工藝，在高墩施工應用中，優勢更為明顯，主要表現在以下方面：

(1)采用提升柱和液壓千斤頂作提升系統、組合桁架作為外模架，模板不設對穿拉桿，墩身沒有拉桿孔，墩身表面表潔、整體性好，外觀質量提升顯著。

(2)施工設備整體性好，施工過程無需重復拆裝，有效縮短工序間隔時間，加快施工進度。

(3)設備的改進，使得周轉材料數量大為減少，同時節約了人工勞動力，實現了降本增效。

(4)適用于墩身高度大、各種等截面實心或薄壁空心高墩等，具有良好的推廣應用前景。本文為類似的工程實施提供參考。