一種新型滑動模板裝置及施工方法研究

李輝， 楊清印， 劉寧波

(中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司， 湖北 武漢 430014)

隨著中國公路、橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展，尤其在一些因地形、環(huán)境因素制約的山區(qū)與城市中，橋梁設(shè)計較多采用高墩柱以避讓構(gòu)筑物等障礙物。作為橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)部分，高墩柱的穩(wěn)定性與質(zhì)量是橋梁建設(shè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，在很多區(qū)域?qū)Χ罩庥^質(zhì)量要求也越來越高。用于橋梁高墩柱施工的模板系統(tǒng)主要有三類，一是爬模系統(tǒng)； 二是翻模系統(tǒng)； 三是滑模系統(tǒng)。目前墩柱施工的模板系統(tǒng)普遍存在或工序復(fù)雜，或工效低、或者外觀質(zhì)量缺陷明顯等問題。滑模系統(tǒng)使用液壓千斤頂作為驅(qū)動模板，根據(jù)GBJ 113-87《液壓滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，混凝土出模強度宜控制在0.2～0.4 MPa。此時，混凝土已經(jīng)終凝，由于模板滑動緊貼混凝土表面，不可避免地對混凝土表面造成拉裂、劃痕、梳松、刮擦、不美觀等現(xiàn)象，近年來，雖然滑模施工的速度遠遠大于爬模、翻模，但嚴(yán)禁在對外觀質(zhì)量控制嚴(yán)格的大橋和高墩上使用滑模施工。針對這種情況，該文研發(fā)一種施工速度快、混凝土表面質(zhì)量好、密實度較高的復(fù)合滑動模板裝置，介紹其施工方法。

1 復(fù)合滑動模板裝置的設(shè)計

1.1 總體結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)滑模系統(tǒng)的施工工藝，結(jié)合橋梁高墩的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計一套復(fù)合模板裝置，總體結(jié)構(gòu)布置以四邊形等截面高墩為例，其立面圖如圖1所示。

復(fù)合模板設(shè)備結(jié)構(gòu)的組成包括：支撐系統(tǒng)、頂升系統(tǒng)、GMT模板、鋼模板、桁架式主梁、平臺系統(tǒng)、支撐滑動裝置。GMT模板和鋼模板組成滑模模板系統(tǒng)。

圖1 復(fù)合模板設(shè)備立面示意圖

1.2 GMT模板系統(tǒng)

GMT模板和鋼模板之間通過相互滑動，避免模板在已終凝的混凝土表面滑動，實現(xiàn)對混凝土表面的保護；澆筑混凝土后，內(nèi)層GMT模板不移動，外層鋼模板在內(nèi)層GMT模板外表面滑升，內(nèi)層GMT模板采用三段結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)內(nèi)層GMT模板的循環(huán)利用。為了保證內(nèi)層模板與外層模板之間能夠更好地滑動、配合定位以及固定等要求，采取以下3種措施實現(xiàn)：

(1) 在GMT模板與外層鋼模板接觸的一面加工數(shù)排凹槽，凹槽中注入油脂潤滑以達到更好的滑動效果。

(2) 在GMT模板表面間隔一定距離加工豎向定位槽，在外層定型鋼模板對應(yīng)部位加工定位鋼帶，以保證內(nèi)層GMT模板與外層定型鋼模板之間能夠更好地配合定位。

(3) 在內(nèi)層GMT模板預(yù)埋數(shù)排圓形鋼板，在外層定型鋼模板外側(cè)相對應(yīng)部位安裝電磁鐵系統(tǒng)，通過通斷電來實現(xiàn)內(nèi)外層模板的結(jié)合與分開。在混凝土澆筑時電磁鐵系統(tǒng)處于通電狀態(tài)以保證內(nèi)外層模板之間處于結(jié)合狀態(tài)；當(dāng)混凝土達到設(shè)計強度時，電磁鐵系統(tǒng)斷電，外層鋼模板與內(nèi)層GMT模板脫開，通過液壓頂升系統(tǒng)頂升支撐系統(tǒng)，由此，外層鋼模板在內(nèi)層GMT模板外表面滑動，以實現(xiàn)外層模板的提升。

GMT模板結(jié)構(gòu)圖見圖2，鋼模板結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖2 GMT模板平面示意圖

圖3 鋼模板立面示意圖

2 方案比選

橋梁高墩施工方案主要有：① 爬模系統(tǒng)；② 翻模系統(tǒng)；③ 滑模系統(tǒng)；④ GMT模板系統(tǒng)。各系統(tǒng)的特點及優(yōu)缺點見表1。

表1 橋梁高墩施工方案對比

由表1可得：GMT模板系統(tǒng)及其施工方法對于高墩施工既保證了施工質(zhì)量，同時也提高了施工效率，降低了施工成本。

3 施工工序

復(fù)合滑動模板裝置的施工工序如下：

步驟1：施工起步段墩身混凝土，鋼筋綁扎、安裝豎向液壓千斤頂支撐桿、頂升系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、鋼模板桁架梁、鋼模板、電磁鐵系統(tǒng)、GMT模板等部件；向GMT模板油槽內(nèi)涂抹潤滑油脂，電磁鐵通電，將內(nèi)外模板固定在一起；將模板系統(tǒng)整體固定好，保證底部與承臺頂面貼合完好；進行起步段混凝土澆筑(圖4)。

步驟2：混凝土澆筑高度將達到GMT模板1的頂部時，安裝已涂抹潤滑油脂的GMT模板2；繼續(xù)澆筑混凝土，混凝土澆筑高度達到鋼模板頂部時斷開電磁鐵系統(tǒng)，啟動頂升系統(tǒng)將模板系統(tǒng)沿GMT模板1、2的外表面滑升至鋼模板底部與GMT模板1頂部脫離(圖5)。

圖4 施工步驟1示意圖

步驟3：繼續(xù)澆筑混凝土，混凝土高度達到GMT模板2的頂部高度時，安裝已涂抹潤滑油脂的GMT模板3；繼續(xù)澆筑混凝土，混凝土澆筑高度達到鋼模板頂部時斷開電磁鐵系統(tǒng)，啟動頂升系統(tǒng)將模板系統(tǒng)沿GMT模板2、3的外表面滑升至鋼模板底部與GMT模板2頂部脫離；在此期間拆除GMT模板1備用(圖6)。

圖5 施工步驟2示意圖

圖6 施工步驟3示意圖

步驟4：在支撐系統(tǒng)底部安裝平臺系統(tǒng)、支撐滑動裝置，復(fù)合滑動模板裝置安裝完成(圖7)。

圖7 施工步驟4示意圖

步驟5：重復(fù)步驟2、3，直至整個墩身的混凝土澆筑完成。

4 施工要點

該復(fù)合滑動模板裝置結(jié)構(gòu)新穎，利用內(nèi)外模板之間的相對滑動，從而實現(xiàn)模板的上移并且不會對混凝土外表面產(chǎn)生破壞，提高了混凝土橋墩的外觀質(zhì)量，有效提高了施工速度，降低了施工成本。其加工制造及現(xiàn)場施工需注意以下幾點：

(1) 結(jié)構(gòu)加工制造。① GMT模板加工時，要注意與鋼模板之間的定位槽及定位楞之間的間隙；② GMT模板加工時，圓形鐵板定位需要與鋼模板電磁系統(tǒng)的位置相對應(yīng)；③ GMT模板的油槽要保證儲油效果良好，以便達到好的潤滑效果；④ 鋼結(jié)構(gòu)加工制造部分需保證焊縫質(zhì)量和焊縫高度滿足要求；⑤ 平臺系統(tǒng)加工嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)高度及要求進行加工制造。

(2) 現(xiàn)場施工操作。① 對進場GMT模板、鋼模板進行驗收，GMT模板、鋼模板規(guī)格、長度和質(zhì)量的驗收必須滿足要求;② 保證GMT模板之間的裝配必須滿足施工要求;③ 焊接質(zhì)量及形式達到圖紙要求;④ 控制墩柱的垂直度，及時進行觀測、調(diào)整;⑤ 注意混凝土的強度，在不同的施工環(huán)境條件必須滿足足夠的強度后，再進行模板的滑升；⑥ 內(nèi)層GMT模板進行周轉(zhuǎn)時必須對模板內(nèi)側(cè)進行清理并保證內(nèi)側(cè)干凈、平整，已涂抹脫模劑。

5 結(jié)語

以四邊形等截面橋梁高墩為實例，通過對復(fù)合滑動模板裝置及施工方法的研究，開發(fā)出一種等截面高墩施工裝置及施工方法，驗證了此裝置及施工方法的經(jīng)濟合理性及結(jié)構(gòu)安全性，滿足了橋梁高墩快速施工的要求。