基于高抗風(fēng)翻模空心薄壁高墩技術(shù)研究

尹 山，劉春濤，孫建營

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司，四川成都 610041)

近年來，隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，公路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模興建，橋梁逐漸向大跨、高墩方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了100 m以上的高墩[1-4]。

高墩翻模是在總結(jié)傳統(tǒng)高墩模板形式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上開發(fā)研制的，包括：液壓翻動(dòng)模板、倒模、滑升模板以及爬升模板等[5-7]。由于橋型特殊且跨大、墩高，存在墩的垂直度難以控制、抗風(fēng)性能不足、安全性差、工期緊張、施工效率低等問題[8-12]。

本文以遂寧至廣安高速公路建設(shè)工程SG1-1標(biāo)段實(shí)際背景為依托，對(duì)傳統(tǒng)高墩翻模體系進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用翻升外模與整體提升內(nèi)模組合體系、內(nèi)外支撐柱、墩腔提升式防墜平臺(tái)、帶柱撐式模頂桁架翻模體系、墩腔防墜落提升平臺(tái)、定型化鋼筋籠骨架、混凝土澆筑軌道架、對(duì)拉自平衡支模體系，形成了一整套“基于高抗風(fēng)翻模空心薄壁高墩技術(shù)”。

1 工程概況

遂寧至廣安高速公路建設(shè)工程SG1-1標(biāo)段，起止樁號(hào)為K0+000～K17+000，含主線17 km以及金橋樞紐互通、金橋互通和三鳳互通。包括主線大中橋18座、分離式跨線橋7座、人行天橋2座、渡槽兼人行天橋1座、圓管涵31座、蓋板涵32座等，全段共計(jì)大中橋預(yù)制梁板1 767片。K9+730華簽寺大橋?yàn)?0×30簡支T梁橋，該橋共計(jì)38根墩柱，墩柱為直徑1.6 m和1.8 m的圓柱墩，最高高度為28.25 m。該橋墩柱在施工過程中全部采用抗風(fēng)模架施工，該橋墩柱工程經(jīng)檢驗(yàn)合格，并順利通過驗(yàn)收。

2 技術(shù)原理

本工程對(duì)空心高墩支模施工中存在的問題，通過翻升外模與整體提升內(nèi)模組合體系、內(nèi)外支撐柱、墩腔提升式防墜平臺(tái)、帶柱撐式模頂桁架翻模體系、墩腔防墜落提升平臺(tái)、定型化鋼筋籠骨架、混凝土澆筑軌道架、對(duì)拉自平衡支模體系實(shí)現(xiàn)了空心高墩支模順利施工。

如圖1、圖2所示，在承臺(tái)上預(yù)埋鋼筋骨架固定端，首段墩身四角處支設(shè)支撐柱定位固定架，用箍筋擱置端板將鋼筋骨架、支撐柱定位固定架、豎向主筋連接成整體，主筋上部用主筋定位固定板固定；在承臺(tái)上設(shè)預(yù)制砂漿定位條、砂漿找平層，在砂漿定位條中支設(shè)首節(jié)模板體系，首節(jié)模板體系外側(cè)設(shè)首節(jié)模板側(cè)撐架；在模板兩側(cè)搭設(shè)混凝土澆筑軌道架，通過軌道架實(shí)現(xiàn)混凝土的澆筑。

圖1 空心墩首段墩身定型化鋼筋籠骨架結(jié)構(gòu)示意

圖2 空心墩首段墩身混凝土澆筑結(jié)構(gòu)示意

如圖3所示，外模對(duì)稱牛腿支架用牛腿支架抱箍箍于墩柱外摸板上，外模對(duì)稱牛腿支架上設(shè)置對(duì)稱支撐型鋼主梁；型鋼主梁上設(shè)型鋼主梁鋼棒貫穿孔，型鋼主梁對(duì)夾拉桿穿過型鋼主梁鋼棒貫穿孔，型鋼主梁下設(shè)外模型鋼主梁限位鋼棒；系梁底模下設(shè)平臺(tái)板，系梁側(cè)模兩端分別設(shè)置系梁側(cè)模導(dǎo)向框架柱，系梁側(cè)模通過側(cè)模耳板、側(cè)模頂對(duì)拉桿連接固定。

圖3 空心壁墩系梁支模結(jié)構(gòu)示意

如圖4～圖6所示，翻升外模下設(shè)外模橫向滾輪滑軌，利用豎直基準(zhǔn)肋板確保模板豎直度，翻升外模外側(cè)活動(dòng)桁架四角設(shè)倒角拉桿，內(nèi)模分離式鉸接邊端模內(nèi)側(cè)活動(dòng)桁架設(shè)置成內(nèi)模分離式鉸接邊桁架；翻升外模外側(cè)、提升內(nèi)模內(nèi)側(cè)分別設(shè)活動(dòng)桁架，翻升外模、提升內(nèi)模通過模板對(duì)拉桿穿過拉桿孔連接，提升內(nèi)模內(nèi)側(cè)設(shè)內(nèi)模單元式對(duì)撐架；施工平臺(tái)通過平臺(tái)支架支設(shè)、平臺(tái)斜拉索拉結(jié)固定，在施工平臺(tái)外側(cè)設(shè)平臺(tái)工具式護(hù)欄；在塔吊擴(kuò)大基礎(chǔ)上設(shè)塔吊行走鋼軌，塔吊行走鋼軌上搭設(shè)塔吊架，塔吊架與墩柱通過塔吊連墩桁架、塔吊抱箍式附墩件連接，塔吊架上端一側(cè)搭設(shè)塔吊吊臂，塔吊架另一側(cè)配置塔吊配重；在空腔支撐柱上設(shè)置墩腔提升式防墜落平臺(tái)軌道，墩腔提升式防墜落平臺(tái)與空腔支撐柱通過墩腔提升式防墜落平臺(tái)上下移動(dòng)裝置連接。

圖4 翻升外膜與整體提升內(nèi)膜組合結(jié)構(gòu)平面

圖5 施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

圖6 空心高墩翻模體系結(jié)構(gòu)示意

3 施工工藝

在空心高墩結(jié)構(gòu)施工過程中，首先進(jìn)行空心墩首段施工，然后依次進(jìn)行空心壁墩系梁施工、空心高墩的施工，具體施工工藝包括以下步驟：

(1)鋼筋綁扎、預(yù)埋件：在承臺(tái)上預(yù)埋承臺(tái)預(yù)埋鋼筋骨架固定端，首段墩身四角處支設(shè)支撐柱定位固定架，用箍筋擱置端板將鋼筋骨架、支撐柱定位固定架和豎向主筋連接成整體，主筋上部用主筋定位固定板固定。

(2)首段支模：在承臺(tái)上設(shè)預(yù)制砂漿定位條和砂漿找平層，在砂漿定位條中支設(shè)首節(jié)模板體系，首節(jié)模板體系外側(cè)設(shè)置首節(jié)模板側(cè)撐架。

(3)首段澆筑：在模板兩側(cè)搭設(shè)混凝土澆筑軌道架，通過軌道架實(shí)現(xiàn)混凝土的澆筑，使用插入式振動(dòng)器振搗澆筑混凝土，并養(yǎng)生混凝土。

(4)牛腿安裝并固定：外模對(duì)稱牛腿支架用牛腿支架抱箍箍于墩柱外模板上，外模對(duì)稱牛腿支架上設(shè)置對(duì)稱支撐型鋼主梁。

(5)型鋼主梁安裝：在支撐型鋼主梁上安放型鋼主梁，型鋼主梁上設(shè)置型鋼主梁鋼棒貫穿孔，型鋼主梁對(duì)夾拉桿穿過型鋼主梁鋼棒貫穿孔，型鋼主梁下部設(shè)置外模型鋼主梁限位鋼棒。

(6)系梁支模：型鋼主梁上部設(shè)置平臺(tái)板，平臺(tái)板上部安裝系梁底模，系梁側(cè)模兩端分別設(shè)置系梁側(cè)模導(dǎo)向框架柱，系梁側(cè)模通過側(cè)模耳板和側(cè)模頂對(duì)拉桿連接固定。

(7)澆筑系梁混凝土：將澆筑混凝土導(dǎo)管沿墩柱引至系梁模板內(nèi)，使用插入式振動(dòng)器振搗澆筑混凝土，并養(yǎng)生混凝土。

(8)搭設(shè)塔吊、安裝混凝土輸送管：在塔吊擴(kuò)大基礎(chǔ)上設(shè)塔吊行走鋼軌，塔吊行走鋼軌上搭設(shè)塔吊架，塔吊架與墩柱通過塔吊連墩桁架和塔吊抱箍式附墩件連接，塔吊架上端一側(cè)搭設(shè)塔吊吊臂，塔吊架上端另一側(cè)配置塔吊配重；混凝土輸送管與塔吊架通過輸送管扣件連接。

(9)高墩翻升外模施工：翻升外模下側(cè)設(shè)置外模橫向滾輪滑軌，利用豎直基準(zhǔn)肋板確保模板豎直度，翻升外模外側(cè)的活動(dòng)桁架四角設(shè)置倒角拉桿，在模板連接處兩端鉆模板限位孔，翻升外膜通過模板連接定位板就位并插入限位固定栓桿，翻升外膜外側(cè)設(shè)置模板加固型鋼架，通過方鋼插接限位端準(zhǔn)確固定型鋼架。

(10)高墩提升內(nèi)模施工：內(nèi)模采用內(nèi)模分離式鉸接邊端模和內(nèi)模分離式鉸接邊桁架，內(nèi)模分離式鉸接邊端模內(nèi)測的活動(dòng)桁架設(shè)置成內(nèi)模分離式鉸接邊桁架。

(11)連接內(nèi)外模施工：翻升外模外側(cè)、提升內(nèi)模內(nèi)測分別設(shè)置活動(dòng)桁架，翻升外模與提升內(nèi)模通過模板對(duì)拉桿穿過拉桿孔連接，提升內(nèi)模內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)模單元式對(duì)撐架。

(12)墩腔提升式防墜落平臺(tái)施工：在空腔支撐柱上設(shè)置墩腔提升式防墜落平臺(tái)軌道，墩腔提升式防墜落平臺(tái)與空腔支撐柱通過墩腔提升式防墜落平臺(tái)上下移動(dòng)裝置連接。

(13)抗風(fēng)柱預(yù)埋螺栓：在墩柱外模內(nèi)側(cè)預(yù)埋抗風(fēng)柱固定螺栓，混凝土澆筑養(yǎng)生后連接外置式抗風(fēng)柱。

(14)帶柱撐式翻模施工：倒鏈滑車上拉墩身支撐柱接長端板，墩身支撐柱接長端板通過連接下置吊架固定，下置吊架外設(shè)置安全網(wǎng)和模板頂抗風(fēng)架，模板頂抗風(fēng)架連接平臺(tái)安全圍欄和墩身支撐柱。

(15)調(diào)整模板、定位：在澆注完底節(jié)混凝土24 h后，綁扎上節(jié)鋼筋，然后拆除第一、二節(jié)模板拉筋，并依次將第一節(jié)模板吊運(yùn)至第三節(jié)模板上、第二節(jié)模板運(yùn)至第四節(jié)模板上，最后澆筑并養(yǎng)生墩身混凝土；進(jìn)入下一級(jí)施工并循環(huán)至設(shè)計(jì)墩頂。

4 優(yōu)勢及特點(diǎn)

(1)采用翻升外模與整體提升內(nèi)模組合支模結(jié)構(gòu)體系，大大提高了高墩翻模的支模效率，有效提高支模模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(2)抗風(fēng)柱結(jié)構(gòu)采用預(yù)埋螺栓于成型墩身中，提高了抗風(fēng)柱的穩(wěn)定性和安全性，有利于高墩翻模的施工。

(3)聯(lián)合使用豎直度檢測裝置、激光鉛垂儀，保證了墩身施工的垂直度。

(4)采用帶柱撐式模頂翻模體系，外設(shè)抗風(fēng)架保證了翻模施工及混凝土澆筑的順利進(jìn)行。

(5)采用墩腔防墜落提升平臺(tái)，大大提高了高墩施工的安全度。

(6)鋼筋安裝采用定型化鋼筋骨架體系，有效保證了鋼筋籠的整體性和穩(wěn)定性，提高了墩身澆筑質(zhì)量。

(7)澆筑采用混凝土澆筑軌道架體系，有效提高了混凝土澆筑效率。

(8)型鋼主梁支撐采用抱箍式牛腿支架、對(duì)夾拉桿以及外模型鋼主梁限位鋼板組合支撐體系，確保了型鋼主梁的水平度及穩(wěn)固性。

(9)型鋼次梁固定采用定型化次梁擱置限位件，有效提高了次梁安裝的效率。

(10)系梁側(cè)模支模采用導(dǎo)向框架柱，有效保證了系梁側(cè)模的垂直度；側(cè)模耳板利用對(duì)拉桿件上下對(duì)拉，提高了系梁支模體系的平衡性和整體性。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合遂寧至廣安高速公路建設(shè)工程SG1-1標(biāo)段，提出的基于高抗風(fēng)翻模空心薄壁高墩技術(shù)有效提高了高墩翻模的支模效率，保證了支模體系的整體性、穩(wěn)定性及安全性。該技術(shù)能充分發(fā)揮應(yīng)用優(yōu)勢，對(duì)類似工程具有較好的推廣前景。