懸臂翻模在空心薄壁墩施工中的應用

顏道勇

中石化勝利建設工程有限公司 山東東營 257000

1 工程概況

某高速公路大窩塘大橋橋長720m，上部結構采用3×20小箱梁+3×40混凝土T梁×3+5×20小箱梁×3，橋墩設計為柱式墩、空心薄壁墩、樁基礎。本橋共設13個變截面空心薄壁墩，最大高度69m，最小高度為35m，采用C40混凝土澆筑；墩頂尺寸為6m×1．9m、6m×2．1m兩種，壁厚均為50cm，橋墩縱橋向兩側墩身按80：1進行收坡，墩底尺寸根據墩高確定；墩底、墩頂實心段均高2．5m。

2 方案比選

為了跨越深山峽谷、既有道路等需要，在橋梁建設中經常需要修建空心薄壁墩，目前通常采用滑模、爬模、翻模等施工工藝，共同特點是模板依附于澆筑完成的墩壁上，并隨墩身的逐步加高而向上升高。

2.1 滑模施工

滑模施工適用于澆筑低流動度或半干硬性混凝土，因工藝原理要求結構形式單一、斷面變化少、無凸出物等，適用范圍較狹窄，外觀質量較差。因脫模時間早，滑模混凝土外觀必須經過修飾才能達到光滑，墩身的豎直度取決于千斤頂是否同步頂升，控制不好將發生墩身截面扭轉和不規則錯臺，盡管施工速度快（滑升速度約0．2m/h），但是目前很多地區已限制使用[1]。

2.2 爬模施工

爬模施工適應于澆筑鋼筋混凝土豎直或傾斜結構，適用于墻體、墩柱、塔柱等，實體及外觀質量較好，但是投入較大，施工進度相對較慢。

2.3 翻模施工

翻模施工使用范圍較廣，適用于等截面或變截面的實體或空心薄壁墩，大多采用塔吊翻模，鋼模板分2～3節，每次澆筑高度4～6米，外觀宜控制、施工接縫易于處理，進度相對較慢。

2.4 懸臂翻模施工

為了加快施工速度，保證施工質量和本質安全，本工程選擇懸臂翻模施工工藝。模板設計高度4．65m，澆筑標準高度為4．5m。為防止澆筑混凝土時漏漿，澆筑時模板下包約50mm。因高速公路橋梁對混凝土外觀效果要求較高，所以模板面板采用18mm厚的進口維薩板，內模模板施工要求同外模[2]。

3 懸臂木模板

3.1 特點

工字木梁模板具有結構設計合理、經濟耐用、標準化水平高等特點。在單塊模板中，膠合板與木工字梁豎肋用自攻螺絲和地板釘連接，豎肋與雙槽鋼背楞橫肋采用連接爪連接，在豎肋頂部兩側對稱設置兩個吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷插，保證模板的整體效果，使模板受力合理、可靠。

3.2 獨特優勢

本模板體系的支架、模板、施工荷載全部由預埋件總成承擔，不需搭設腳手架，適于橋梁高空施工作業。模板部分可整體后移600mm，利用錨固裝置使模板與混凝土面貼緊，防止漏漿及錯臺。借助調節螺桿結構，模板可相對支架作上下調節，使用方便。懸臂支架設有斜撐，可靈活調整模板垂直度，后傾最大角度能達到30%。各連接件標準化，通用性強。模板下部設懸吊平臺，可用于預埋件的拆除及混凝土表面修飾。

4 墩身模板設計

4.1 模板設計

模板采用木膠合板+木工字梁模板體系，面板采用18mm厚膠合板，模板高度為4．65m，澆筑層高為4．5m。豎肋采用木工字梁，橫楞采用雙根14槽鋼。內筒四個角模采用木模，每個木模用兩個芯帶調整其安裝位置。

模板的下沿與混凝土墻體之間的間距應控制在最小值，為此，在所有模板的下沿部分設置槽鋼20a，配合D20螺桿及蝶形螺母，強行使模板貼緊混凝土墻體。

4.2 模板支設

墩身外側模板支撐采用后移式支撐，把模板固定在懸臂支架上。墩身內模板安裝時，先安裝陰角模板，后安裝直面墻體模板。墩身內模板后移時，先移動直面墻體模板，后移動陰角模板。陽角模板采用斜拉座及斜拉桿進行連接，45°斜向受拉，確保陽角模板咬合嚴實。

4.3 高強對拉螺栓

高強對拉螺栓采用國際通用標準，型號為D20，具有強度高、易清理粘連混凝土等特點，高強對拉螺栓間的橫向間距不大于1．5米，縱向間距與模板次背愣間距一致(0．9～1．30米)。高強對拉螺栓可周轉使用，澆筑混凝土時不能對著對拉螺栓的外套進行振搗，退模前及時拔出對拉螺栓，對于沒能拔出的對拉螺栓不要隨意動用氣割，要采取措施避免損傷面板[3]。

4.4 雙肢懸臂模板操作平臺

（1）墩身外側懸臂支架設置的各操作平臺，操作面的寬度均需大于70cm。各平臺僅作為施工人員綁扎鋼筋及操作時用，堆放的施工材料和工機具不得超過設計荷載。

（2）墩身外側操作平臺支承為I14a工字鋼，用50mm厚木跳板滿鋪。順著木跳板的短邊方向擺放廢舊的鋼筋條，然后用鉛絲穿過木跳板將鋼筋條、木跳板與工字鋼綁扎牢固，將木跳板連成整片進行固定。

（3）在墩身下部順橋向的寬度較大，造成操作平臺的兩側懸挑長度過大。為了增加操作平臺的穩定性，在墩身的下部約10個澆筑節段里，順橋向的操作平臺設置高強繃帶，盡量使得懸挑部分的重量轉移到中部的兩個懸臂支架上。

5 施工方案

采用懸臂模板施工方法進行各幅各肢柱外表面的施工，各肢柱的內模都由工地自行支模。

5.1 各肢柱外側懸臂模板施工

各肢柱外表面的懸臂模板施工自墩底開始，即施工始于承臺頂面。每肢有外側順橋向面的垂直吊爬，將這兩肢之間順橋向面的垂直吊爬組成一個整體工作平臺，整體吊爬。所有的吊爬面都是一經安裝就可一直吊爬升到墩頂。斜率的保障和調整可以靠調節斜撐輕而易舉地實現。

為了避免承臺大體積混凝土與相對較小截面的墩身澆筑及養護時發生太大的溫度差異，引起巨大的熱應力，在砼內增加冷卻水管，自施工之始由工地自行支模澆筑一段高度為4500mm的導墻，隨后外側順橋向面的垂直吊爬和各幅兩肢之間的整體平臺垂直吊爬連續吊升和澆筑幾個標準節段，每個節段澆筑4500mm，即可到達墩頂。外墻截面邊長有兩個面無變化，模板的邊長始終不變，無需改動模板。

5.2 墩身混凝土澆筑

第一次澆筑混凝土使用的模板即采用懸臂模板施工。第一次澆筑前，在模板的規定位置安裝懸臂模板施工專用爬錐等預埋件，供懸臂支架安裝，并直接采用對拉螺栓以承擔混凝土的側壓力。在完成第一次澆筑之后安裝懸臂支架，進入正常的懸臂模板施工進行后續澆筑。

5.3 施工工期

以大窩塘大橋7#右幅橋墩為例，墩身雙肢前兩次澆筑施工時間為8天；安裝懸臂支架需3天，懸臂模板施工每個澆柱層的時間平均3天；施工到頂后拆卸懸臂模板3天，總工期為53天。混凝土強度達到15Mpa即可進行爬升作業，因此工期的制約因素不是懸臂模板的爬升操作，而是鋼筋安裝、澆注混凝土等，在施工中應將模板安裝、鋼筋安裝、澆筑混凝土等工序安排緊湊。

6 質量安全措施

6.1 拼縫處面板保護措施

因模板在拆除和安裝時，面板與面板間相互錯動，易導致面板端頭出現破損，因而拼縫模板施工應精心保護，切忌動作粗暴。

6.2 模板底口防漏漿措施

每層墩身混凝土澆筑后，在墩身上彈線找平，沿線切割混凝土表面。混凝土上表面沖洗干凈后，才能合模。

6.3 平臺安全措施

（1）下平臺與墩身接口處采用合頁護欄，避免雜物從接口處掉落。

（2）外平臺模板移動前，調整可調斜撐使模板傾斜；外平臺模板移動結束后，及時將后移裝置與主梁連接的銷軸插好就位。在承重三角架的主梁外部與下部埋件支座之間拉好防風纜繩，以防風荷載等引起上平臺大幅晃動，避免發生安全事故。

（3）懸臂支架自主平臺護欄以下設全封閉式防護欄，護欄桿件連接使用合格的扣件，不得使用鉛絲和其他材料綁扎，防護欄外圍滿設密目網。主平臺上方外圍滿設安全網。剪刀撐、斜桿等整體拉結桿件設置布局合理。

（4）模板拆除時，由上至下進行，不得拋扔所拆材料，平臺上嚴防模板及木方的釘子朝天傷人。

（5）冬期施工，要注意大風后檢查懸臂支架的穩定性、防護措施是否有損傷、扣件緊固部位是否松動等。

（6）不得在夜間進行平臺、懸臂支架升降作業。

7 施工效果

新型鋼木組合模板系統采用進口WISA面板，具有周轉次數多的優勢（周轉40次以上）和較強的截面變化適應能力，可適應連續截面變化的結構，模板剛度較好，成形面光澤及色澤分布均勻，模板安裝及連接更加方便，施工速度更快。工程完工后，可經改造再次運用于下一個工程，模板的回收價值較高，是目前空心薄壁墩施工的首選模板體系。