棠口特大橋空心薄壁高墩翻模施工技術研究

張海東ZHANG Hai-dong

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概況

衢寧鐵路棠口特大橋主要為跨越金造溪支流棠口溪而設，該橋位于棠口溪下游地段。棠口特大橋共有20～30m高墩2 個：2#、13#墩墩高依次為25m、25.5m；30～70m高墩7個：3#、5～8#、11～12#墩高依次為31m、38.5m、55m、62.8m、68.5m、56m、40.5m；70m 以上高墩2 個：連續梁主墩9#、10#墩高依次為84.5m、87m。

本橋橋墩多處于陡坡、河灘上，墩身高度高，施工場地狹小，機械設備布置困難，施工受天氣影響較大。空心薄壁高墩的施工為本項目的重難點。

2 模板方案的比選

空心薄壁高墩澆筑的模板方案通常有滑模、爬模及翻模等3 種。

液壓爬模及液壓滑模具有施工快速等優點，但需配套的機械、機具多，機械投入成本高，模板自重大，砼外觀質量不足；開始施工后需連續不間斷作業，惡劣天氣下質量控制難度大，糾偏難度大，連續施工時的管理難度也大。

翻模需要配套機械、機具少，機械成本低；因對模板剛度要求小，故自重輕；易于控制砼外觀質量，易于糾偏，且可根據需要間斷施工。故據本項目現場的施工條件，經技術及經濟等方面比較，最終決定澆筑空心薄壁高墩采用翻模的模板方案。

3 模板設計方案

3.1 模板結構設計

本橋空心墩結構上分成3 個不同節段，底部為實體結構；中間為空心薄壁結構，外壁坡比35∶1，內壁坡比設計成55∶1、70∶1、60∶1、40∶1 等4 類型；頂部為實體結構及墩帽。

本橋翻模以頂口處作為模板的頂口，按2.25m 為1 節定制全套模板。各個橋墩則根據墩底尺寸制作調節模板，并單獨成節。翻模圓端為定型模板，中間部分則采用平模，模板設計成自帶支架。完成1 節翻模的澆筑后，安裝上節模板。底節模板則吊移到其它墩臺，使多個橋墩之間形成流水法作業。對棠口特大橋不同結構設計參數的橋墩進行統計，并根據流水施工作業的組織方案進行分析，為滿足施工需要，外模的圓端模板總計需制作200.25m，制作平面模板13 套。

3.1.1 外模板構造設計

因模板倒用次數較多，模板需有確保使用期間不變形的足夠剛度。面板材料為5mm 厚鋼板，[10 槽鋼制成縱肋，2[16 槽鋼制成后橫梁，橫梁與縱肋組焊。模板端頭法蘭則為100×14mm 扁鋼，法蘭上螺栓孔的間距為20cm，模板間采用Φ20 螺栓連接。平模結構設計如圖1 所示。

圖1 平模結構設計示意圖

3.1.2 內模構造設計

墩身內模平模部分與外模平面相同。考慮到內模安拆作業空間小，圓端則設計成高2.25m，寬度0.5m 的小塊后墩內組合拼裝。面板材料為5mm 厚鋼板，80×5mm 扁鋼制成縱肋，80×10mm 扁鋼制成橫梁肋，橫肋與縱肋組焊。模板端頭法蘭則為80×10mm 扁鋼，法蘭上螺栓孔的間距為20cm。內模平模與外模平模間采用Φ25 精扎螺紋鋼作拉桿加固，3m 平模橫向每排設置拉桿4 根，間距0.8m；拉桿縱向設3 排，間距0.75m；2m 平模橫向每排設置3 根，間距0.8m，縱向3 排，間距0.75m；1.6m 平模橫向每排設置2根，間距0.8m，縱向3 排，間距0.75m。，內外模拉桿固定如圖2 所示。

圖2 內外模板拉桿加固示意圖

3.1.3 工作平臺

模板外側設置寬100cm，高120cm 的空間桁架式工作平臺，以確保有足夠的操作空間及施工安全。平臺采用∠100mm 角鋼制作成吊籃式三角支架，支架間距1.0m，支架與模板橫梁肋上預留螺栓孔鉸接，外模工作平臺結構設計如圖3 所示。支架上鋪設鋼筋支撐網片和腳手板，三角支架和腳手板間采用鐵絲綁扎牢固，平臺外側設欄桿，并掛設密目鐵絲網。

圖3 外模工作平臺結構設計示意圖

3.2 模板的抗風設計

墩身模板迎風面積大，項目地處沿海，臺風及季風影響大，設計時就充分考慮了單塊模板的抗風剛度，以滿足當地最大風力時的抗風性能。

施工過程中則對最不利工況下（兩層模板全部安裝和翻升完畢后）模板整體抗風性能進行考慮及設計。當上層模板翻升到位后需馬上拼接形成環狀閉合體，在平模的4 個邊角設置4 個拉環，并利用已完成施工的下部砼墩身的Φ32 的拉桿孔和通氣孔做臨時約束，利用Φ20 鋼絲繩+緊線器對模板實施預拉緊。緊急時，將模板與墩身鋼筋間臨時焊接固定。

4 模板吊裝、泵澆筑及人員上墩方案

根據孔跨長度和吊裝重量確定全橋需設置4 臺塔式起重機，其中：4#、5#、6#墩共用1 臺，用完后挪至11#、12#墩使用；7#、8#墩共用1 臺；9#單獨使用1 臺；10#單獨使用1 臺。

墩身高度小于30m 直接采用汽車泵泵送入模澆筑；大于30m 采用高壓地泵進行砼泵送澆筑。全橋設置2 部電梯分別供9#、10#墩施工使用，其它墩柱設置人行爬梯，爬梯與墩柱同高。

4.1 塔機選型及吊裝范圍

①#塔機：廣西建機5610-6。吊裝區域：4#墩、5#墩、6#墩、11#墩、12#墩。

②#塔機：廣西建機5610-6，吊裝區域：7#墩、8#墩。

③#塔機：中聯QTZ63（TC5510），吊裝區域：9#墩及連續梁施工，能滿足菱形掛籃上橋拼裝。

④#塔機：中聯QTZ63（TC5510）。吊裝區域：10#墩及連續梁施工，能滿足菱形掛籃上橋拼裝。

4.2 塔機基礎及預埋件方案

5#、8#、11#墩的塔機基礎采用5.2m×5.2m×1.4m（長×寬×高）C35 鋼筋砼，10# 墩塔機基礎采用5m×5m×1.5m（長×寬×高）C35 鋼筋砼；基礎預埋16 根M36 地腳螺栓，長0.9m，采用鐵絲將預埋地腳螺栓與鋼筋綁扎，絕不允許采用點焊的方式固定。9#墩由于墩身邊至承臺邊距離過大，施做獨立基礎的話，附著桿角度最小達到11°，且塔身中心線距建筑物距離最大達到8.5m，塔吊的穩定性無法保證，故9#墩塔機基礎位于基礎頂面上，鋼筋按塔機基礎鋼筋布置。

4.3 墩身施工電梯選型及配置

主墩連續梁施工，計劃在9#、10#墩身各安裝一臺川建1000kg 單籠施工電梯，標節尺寸650mm×650mm×1508mm，面向附墻右籠設置。

4.3.1 9#墩電梯安裝

①電梯高度95.004 米÷1.508=63 標節，高于連續梁面3 節，以滿足吊籠行停梁面；②墩型為1∶35 變坡墩，附著桿需4 種型號，共需10 道附著；③電梯安裝位置：線路左側承臺上。

4.3.2 10#墩電梯安裝

①電梯高度96.512 米÷1.508=64 標節，高于連續梁面3 節，以滿足吊籠行停梁面；②墩型為1∶35 變坡墩，附著桿需4 種型號，共需10 道附著；③電梯安裝位置：線路左側獨立基礎。

4.4 墩身施工爬梯方案

本橋高墩除9#、10#兩個主墩設置電梯外，其余墩身均設置上下人行爬梯，爬梯高度均與墩身高度相同。

4.5 混凝土泵送方案

墩身高度小于30m 直接采用50m 汽車泵泵送入模澆筑；大于30m 采用HBT9016 或HBT9018 高壓地泵泵送澆筑。

5 墩身施工關鍵工藝

5.1 工藝流程設計方案

空心高墩按每循環4.5m 分節段澆筑，每循環使用6.75m 高的模板，預留前一循環最頂節2.25m 為導向模板，在導向模板上接高2 節內外模板4.5m，然后澆筑4.5m高的墩身砼，進入下一循環。

因墩身沿高度為變截面設計，每個橋墩某型號的模板僅能使用1 次，拆模后吊移至下一個橋墩的對應部位使用。即多個墩身依次階梯狀使用模板，模板的倒用形成一種流水節拍。進行模板倒用的流水節拍法施工時，需重點進行施工機械和人員的現場調配工作，確保流水節拍按預定節奏順暢進行，模板形成不間斷循環向前使用的流水效應。其施工流程如圖4 所示。

圖4 模板墩間倒用示意圖

5.2 模板安裝

5.2.1 墩身翻模工藝

①外模。墩身外模每一截面定型鋼模均進行編號，模板安裝前按照模板編號找出相對應的模板運至施工現場。

②墩身模板拼裝。模板使用塔吊人工配合安裝，墩身外模分為圓端模和平模兩部分，拼裝模板順序為先拼裝平模兩側的任意一端圓端模并與下層導向模板利用螺栓螺母進行連接，然后依次安裝平模、圓端模、平模。（由于平模形狀比較單一，先安裝平模穩定性能滿足要求，故先安裝平模兩側任意一圓端模）。

③墩身模板加固。每一層墩身外模安裝完成后對模板進行加固檢查，模板連接螺栓逐個上齊，不得漏上，螺母必須安裝雙螺母且擰緊。加固完成后測量班復測模板控制點的里程、偏距是否滿足要求，若有偏差及時對模板偏位進行調整。

④墩身模板施工作業平臺及安全防護。外模施工作業平臺安裝利用塔吊或者吊車將角鋼支架吊運至墩身外模預留螺栓孔位置，逐個支架安裝牢固，支架完成后開始鋪設鋼筋支撐網片，鋪設過程中鋼筋網片端頭須放在支架上，不得出現網片翹頭現象，隨后在鋼筋網片上滿鋪5cm厚的腳手板，采用鐵絲綁扎牢固。

平臺采用直徑不小于14 的鋼筋做角鋼支架平臺圍欄立桿，鋼筋穿入角鋼支架預留孔內，橫桿設上中下3 層，平臺外側設鐵絲網進行防護圍擋。

5.2.2 內模安裝技術

考慮到橋墩施工的同步性，對應外模制作1 套通型內模，模板安裝前先將每個墩對應的模板吊運至施工現場，采用塔吊吊裝。

每層內模安裝完成后進行加固檢查，連接螺栓須逐個上齊，安裝雙螺母且擰緊。尤其是內模調節模板位置須加強加固措施，內模整體采用槽鋼對頂加固。

墩身內外模板加固完成、安全防護措施完善后，進行內外模板整體加固，墩身內模、外模平模上均預留拉桿孔，拉桿采用直徑25mm 精軋螺紋鋼外套直徑30mmPVC 管保護套對拉，防止拉桿澆入墩身混凝土內。

5.2.3 模板拆除

模板拆除在墩身砼強度達到設計強度75%后進行，采用塔吊進行拆卸。墩身模板拆除前，施工作業人員先將安全帶、安全帽佩帶齊全。拆模順序為從下至上、從平模至圓端模。

拆模前先將塔吊或者吊車吊鉤及鋼絲繩栓接在所拆模板上，然后再拆除模板連接螺栓，利用鋼筋撬棍將模板撬離混凝土表面完成脫模。依次逐塊拆除其余模板，在施工作業中，作業人員不得與被拆除模板有接觸，拆除模板連接螺栓過程中先將自身安全帶系牢固。

5.3 鋼筋制作及安裝

墩身鋼筋均由5#棠口加工廠統一加工制作，墩身鋼筋采用塔吊或吊車吊運鋼筋至墩身鋼筋安裝位置，每次吊運鋼筋重量不得超過300kg，分批安裝分批吊運，隨用隨吊，主筋采用機械連接接高，以加快施工進度。

5.4 墩身混凝土灌注

砼由前7#拌合站集中拌合供應。砼運輸車運輸到達現場，墩身高度小于30m 時采用混凝土汽車泵灌注，大于30m 采用HBT9016 或HBT9018 高壓地泵進行泵送澆筑。

5.5 空心墩底部實體段施工

空心墩底部體段長度為2.5～9.5m，其中10#墩實體段長度底部最大為9.5m，頂部為3.5m。底部實體段施工采用正常的翻模施工工藝支立模板整體澆注混凝土的施工方法。根據高度的不同，采取一次澆筑成型或是分多次澆筑。

5.6 空心墩的封頂施工

墩身頂部為托盤、頂帽，高度3.5m。采取在空心墩內壁預埋支點，在支點上設置鋼橫梁，鋼橫梁上設傳力桿件支撐封頂實體段底模的方案。

6 結束語

在棠口特大橋薄壁高墩施工時，采取了翻模結合塔吊的方案。除了對翻模的結構進行精心設計外。還將橋梁所有翻模施工的高墩作為一個整體進行模板配備數量、模板倒用流程、吊裝設備、人員上墩、砼澆筑等各環節方案的制定和優化，取得了施工速度快、質量好、施工成本低等顯著效果。