斜拉加固模板體系在片石混凝土橋臺(tái)施工中的運(yùn)用

李膺宇，胡成，劉鎰，鄧亮

（1中建三局集團(tuán)有限公司西南公司，四川成都 610218；2金堂縣交通運(yùn)輸局，四川成都 610400）

0 引言

橋梁工程中橋臺(tái)多為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為預(yù)防混凝土開(kāi)裂，設(shè)計(jì)方面除了設(shè)置防裂網(wǎng)片外，臺(tái)身較多采用片石混凝土，即在混凝土中摻入適量的片石，以減少水泥用量，降低水化熱，減少裂縫的產(chǎn)生。施工時(shí)，模板加固一般采用對(duì)拉體系，然而因臺(tái)身存在傾斜面，模板將受到更大的浮力，采用對(duì)拉加固難以達(dá)到預(yù)期的效果，并且澆筑過(guò)程中需人工配合投放片石，效率低，且易砸中拉桿造成模板變形、跑位，進(jìn)而影響外觀成型質(zhì)量。因此，片石混凝土橋臺(tái)施工需要一種更合理、高效的模板加固體系。本文基于實(shí)例，介紹一種能夠顯著提高片石混凝土橋臺(tái)施工質(zhì)量的斜拉加固模板體系。

1 工程概況

渝黔復(fù)線高速公路連接道工程為城市快速路，連接市區(qū)與渝黔復(fù)線高速公路。工程位于重慶市巴南區(qū)，線路總長(zhǎng)約10.7km。其中鹿角縱三路立交是該快速路的一個(gè)重要立交，立交全長(zhǎng)1.54km，包含主線橋梁3座，匝道橋5座。橋臺(tái)均為重力式U型橋臺(tái)，橋臺(tái)長(zhǎng)度9.2～53.16m，寬度4.12～6.6m，高度4.6～10.13m，臺(tái)身采用C25片石混凝土，片石強(qiáng)度不低于MU30，摻量不大于20%。

2 模板選型及加固方案

2.1 模板選型

因立交范圍橋梁布置分散，受征拆影響，工作面不連續(xù)，模板選用木模板體系。

2.2 模板加固方案

臺(tái)身采用厚15mm木模板，模板次楞采用5×10cm的木枋，水平方向布置，間距為25cm。主楞為2根φ48.3×3.6mm鋼管，豎向布置，間距為50cm。為便于澆筑混凝土過(guò)程中投放片石，且防止傾斜面模板上浮，主楞鋼管未采用PVC對(duì)拉桿固定，而是使用燕尾卡加雙螺帽與斜拉螺栓固定，從而為投放片石留出了充足的面積。斜拉桿采用φ12圓鋼，并與預(yù)埋鋼筋焊接，斜拉桿水平及豎向間距均為50cm。每次最大澆筑高度為2m，最大澆筑速率為1m/h，模板加固示意圖如圖1所示。

圖1 臺(tái)身模板加固示意圖

2.3 模板驗(yàn)算

2.3.1 荷載組合

模板驗(yàn)算的各項(xiàng)荷載組合如表1所示,側(cè)壓力計(jì)算依據(jù)規(guī)范為《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162—2008）。

表1 模板驗(yàn)算的各項(xiàng)荷載組合

新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力[1]標(biāo)準(zhǔn)值G4k計(jì)算如下所示：

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值S正＝G4k=21.12kN/m2。

2.3.2 面板驗(yàn)算[2]

經(jīng)驗(yàn)算，面板強(qiáng)度及撓度均滿足要求。

2.3.3 主次楞驗(yàn)算[2]

次楞（最大懸挑100mm）：

撓度v=0.06mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

主楞（最大懸挑250mm）：

撓度v=0.474mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

經(jīng)驗(yàn)算，主次楞強(qiáng)度及撓度均滿足要求。

2.3.4 斜拉螺桿驗(yàn)算

為防止分次澆筑最上端次楞懸臂段過(guò)長(zhǎng)，施工縫需設(shè)置在兩道斜拉螺桿之間。斜拉螺桿水平分力N水平＝0.95mn S承，其中m、n分別為斜拉螺桿橫向、豎向間距。

（1）第一、二、三、四層斜拉螺栓驗(yàn)算

橫向驗(yàn)算間距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

豎向驗(yàn)算間距n＝max[500，500/2+100]＝500mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=7.162/cos47°=10.501≤Ntb=12.9kN。

（2）第五層斜拉螺栓驗(yàn)算

橫向驗(yàn)算間距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

豎向驗(yàn)算間距n＝max[0，400/2]＝200mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=2.865/cos54°=4.872kN≤Ntb=12.9kN。

綜上可知，該模板體系斜拉桿驗(yàn)算滿足要求。

2.3.5 預(yù)埋鋼筋抗剪驗(yàn)算

斜拉螺栓底部預(yù)埋鋼筋采用直徑25mm的螺紋鋼進(jìn)行預(yù)埋，按最大水平拉力進(jìn)行抗剪強(qiáng)度檢算。鋼筋所受的最大剪應(yīng)力τ=4F/3A，F(xiàn)為斜桿水平分力，A為鋼筋截面積。

由此計(jì)算得出τ=16×31.513×1000/3×3.14×252=85.64MPa＜[τ]=250 MPa。

預(yù)埋鋼筋抗剪計(jì)算滿足要求。

3 施工工藝流程及注意事項(xiàng)

3.1 施工工藝流程

重力式U型片石混凝土橋臺(tái)的施工質(zhì)量關(guān)鍵在于模板加固[3]的可靠性，以及片石投放方式和混凝土的振搗質(zhì)量，其主要施工流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

3.2 施工注意事項(xiàng)

（1）于承臺(tái)及擴(kuò)大基礎(chǔ)接茬面插筋，采用φ22鋼筋，長(zhǎng)1m，橫縱間距500×500mm，臺(tái)身采用防裂φ12鋼筋網(wǎng)片，橫縱間距150×150mm。鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)集中加工，部分半成品運(yùn)輸至施工點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)綁扎，鋼筋綁扎時(shí)，面板筋鋼筋應(yīng)垂直，搭接長(zhǎng)度為1～2個(gè)網(wǎng)格。鋼筋綁扎完畢后，應(yīng)在靠近臺(tái)身處墊同標(biāo)號(hào)混凝土墊塊，墊塊不小于4個(gè)/m2，以保證混凝土保護(hù)層厚度和不露筋。綁扎鋼筋時(shí)應(yīng)滿綁，不得缺扣或者漏綁。

（2）初次澆筑時(shí)，模板底部應(yīng)與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼筋進(jìn)行焊接固定。同時(shí)，在施工過(guò)程中保證相鄰層模板不拆，兩層模板通過(guò)主楞進(jìn)行有效焊接，增強(qiáng)模板整體抗浮能力。

（3）混凝土可采用泵送或吊車料斗入模，分層澆筑，分層厚度30～50cm，一次澆筑高度不超過(guò)2m。

（4）片石混凝土施工時(shí)填充片石的數(shù)量不超過(guò)混凝土體積的20%，抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于30MPa。片石應(yīng)均勻放置于剛澆筑的混凝土上，凈距不小于100mm，片石表面離開(kāi)基礎(chǔ)表面的距離不得小于150mm，并不得接觸鋼筋或模板。

（5）片石的投放應(yīng)盡量減小對(duì)模板的沖擊。當(dāng)?shù)谝粚踊炷翝仓?，可用料斗將片石吊入模?nèi)，在模內(nèi)以人工按照要求擺放片石，片石大面朝下，其紋理應(yīng)與受力方向垂直[4]。因每次澆筑高度為2m，故一般放置3層片石即可達(dá)到額定摻量，第2、3層片石先吊入片石存放平臺(tái)，然后人工進(jìn)行均勻投放。

4 實(shí)施效果及對(duì)比分析

斜拉加固模板體系經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)證，具有良好的可操作性、可靠性及安全性，與傳統(tǒng)PVC對(duì)拉螺桿加固體系對(duì)比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）施工效率更高。工程橋臺(tái)模板斜拉加固體系中拉桿最大長(zhǎng)度約2m，而PVC對(duì)拉體系中拉桿最大長(zhǎng)度超過(guò)4m，故在模板加固時(shí)，斜拉加固效率更高；

（2）加固效果更好。斜拉加固體系中的拉桿除能抵抗模板所受的側(cè)壓力外，還能提供一定的抗浮能力，而PVC對(duì)拉體系則不具備；

（3）外觀成型質(zhì)量更好。傳統(tǒng)PVC對(duì)拉體系投入片石所留空間小，同時(shí)在投放過(guò)程中極易出現(xiàn)砸中拉桿的情況，導(dǎo)致拉桿變形、松動(dòng)，并且因該體系整體抗浮能力差，澆筑過(guò)程中還易出現(xiàn)模板上浮的情況。兩個(gè)因素都會(huì)對(duì)橋臺(tái)外觀成型質(zhì)量造成較大影響。而斜拉體系給投放片石留足了操作空間，并能有效防止模板上浮，從而很好地保證了橋臺(tái)的成型質(zhì)量；

（4）經(jīng)濟(jì)性較高。傳統(tǒng)PVC對(duì)拉體系中拉桿雖能回收利用，但對(duì)于厚度較大的片石混凝土橋臺(tái)施工，因澆筑過(guò)程中拉桿易發(fā)生彎曲變形，現(xiàn)場(chǎng)后期實(shí)際只有少數(shù)拉桿可回收利用，較大比例的拉桿無(wú)法抽出。另外，PVC對(duì)拉體系因增大拉桿的橫向間距以提供投放毛石的空間，在相同工況下，拉桿直徑需增大一個(gè)型號(hào)。斜拉加固體系中拉桿雖為一次性使用，但拉桿直徑較小，用鋼量能較好控制，同時(shí)，拉桿也增強(qiáng)了各層臺(tái)身的有效連接，對(duì)橋臺(tái)的整體性具有促進(jìn)作用。另外，采用斜拉加固體系一般不需要額外增加外側(cè)斜撐支架，投放片石所需人工與PVC對(duì)拉體系相比將大大減少。故斜拉加固體系整體經(jīng)濟(jì)性較高。

圖3 臺(tái)身模板斜拉加固

5 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了一種適用于片石混凝土橋臺(tái)施工的斜拉加固模板體系，與傳統(tǒng)PVC對(duì)拉體系相比，其具有諸多優(yōu)勢(shì)，值得在橋梁工程施工中進(jìn)行推廣。運(yùn)用該體系時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

（1）嚴(yán)格控制斜拉桿與預(yù)埋鋼筋的焊接質(zhì)量，防止?jié)仓^(guò)程中脫落；

（2）必須確保所有拉桿在安裝過(guò)程中不發(fā)生彎曲，以防止?jié)仓_(tái)身時(shí)模板向外偏移；

（3）該體系極大方便了片石的投入，因此，在施工過(guò)程中需嚴(yán)格控制片石投放量，確保橋臺(tái)的實(shí)體質(zhì)量。