空心薄壁高墩翻滑結合施工工藝研究

李 鈺，倪宇杰

（1.中國交建總承包經營分公司，北京 100032；2.南通大學 交通與土木工程學院，江蘇 南通 226019）

1 項目概況

新疆烏尉公路工程全長11.658 km。起訖樁號為YK62+567.5—YK74+435（ZK62+551.5—ZK74+480）。項目中躍進1 號大橋、躍進2 號大橋、大西溝2 號特大橋、巴拉提特大橋均為空心薄壁墩，施工上均采用翻滑結合的施工工藝。本項目中墩柱模板單節模板高度2.35 m，每次翻模高度為2.25 m，下部用100 mm 包邊，墩身主筋一次安裝高度4.5 m?？招谋”诙斩丈磔^高，墩柱尺寸大，對模板剛度要求較高，采用翻滑結合模板施工時需重點控制施工的工藝，并且在保證墩身垂直度的同時還需保證模板的變形及穩定性［1-3］。

2 翻滑結合模板分析

2.1 模板系統

滑翻結合的滑翻結合模板系統由內外模板、模板對拉桿等組成，模板采用定型組合鋼模板，模板豎向位置有水平可滑動的滑輪、水平可調節的吊桿吊住模板，實現模板調節［4］。模板由面板、豎肋和橫肋現場拼裝而成，標準塊高2.35 m。其中面板采用6 mm 厚鋼板；豎肋采用［10 的槽鋼，間距30 cm。橫肋采用3 道雙拼［14 槽鋼，每塊模板上設置3 道橫肋，間距為85 cm。內外側模板倒角處增設對拉螺桿對模板進行固定。

2.1.1 荷載分析

（1）側壓力分析

側壓力計算：

式中：F—新澆混凝土對模板產生的最大側壓力，kN/m2，取F1和F2的較小值；rc—混凝土重力密度，取26 kN/m3；t0—混凝土初凝時間，取5 h；v—混凝土澆筑速度，取1 m/h；H—混凝土側壓力計算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度，取2.25 m；β1—外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；β2—混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度＜100 mm 時，取1.10，否則取1.15；hy—梯形壓頭高度，m；P—檢算強度時載荷設計值，kN/m2。

通過計算可得F1=39.5 kN/m2，F2=58.5 kN/m2，最大側壓力取兩則間最小值為39.5 kN/m2，梯形壓頭高度hy=1.52 m；檢算強度時載荷設計值為53 kN/m2。

（2）風荷載分析

考慮模板平臺主要受力結構設計應考慮風荷載作用［5］，其風荷載：

式中：Wk—風荷載標準值，kN/m2；βz—高度z 處的風振系數，取值1.0；Us—風荷載體型系數，按桿件類型統一取值為1.3；μz—風壓高度變化系數，地勢平坦，墩高最大高度處，取值為2.0；W0—基本風壓，10 a 一遇基本風壓取0.25 kN/m2。

（3）結構自重分析

結構自重按實際的結構構件計算重量。

（4）施工人員、設備以及備用材料荷載分析

①設計平臺鋪板及楞條時，三層平臺均取為2.5 kN/m2；②設計平臺桁架時，上層為2.0 kN/m2，下方兩層取0.5 kN/m2；③設計圍圈及提升架時，上層為2.0 kN/m2，下方兩層取0.5 kN/m2；④計算支承桿數量時，上層為1.5 kN/m2，下方兩層取0.5 kN/m2。

2.2 支撐系統

滑翻結合的支撐系統主要采用滑模架體?；＜荏w主要包括圍圈、提升架、支撐桿等。其中圍圈采用L80 mm×80 mm×5 mm 角鋼焊接成桁架，寬、高均為80 cm，包括8.2 m 的長圍圈和7.4 m 短圍圈；提升架（F 架）：提升架主要采用的是2［20 槽鋼，其內側斜撐采用的是2［10 槽鋼、外側斜撐采用的是［8 槽鋼，形成F 型結構，見圖1。支承桿采用的是Φ50×5 mm 無縫鋼管支撐在混凝土內，內襯管焊接連接則使用的是Φ38×3 mm 鋼管。圍圈通過F 架、千斤頂進行提升。支承桿接長過程中，采用靠尺檢驗其垂直度，然后在支承桿頂部采用十字扣件固定。支承桿均支撐在混凝土內，內外側模板支撐桿錯開布設，見圖2、圖3。

圖1 F 架主要結構

圖2 模板整體結構

圖3 操作、堆放平臺

在平臺最外側堆放臨時荷載，單側最大荷載為2.5 t，放置的臨時荷載需在兩側重量相同，否則會導致架體平臺整體發生偏移，見圖4。

圖4 臨時荷載堆放/cm

2.2.1 支撐桿荷載計算

根據《路橋施工計算手冊》液壓提升系統所需千斤頂確定：

式中：n—滑翻結合模板需要支撐桿數量；N—滑升模板分別處于滑升狀態或澆筑混凝土堆重狀態時，作用于支撐桿的荷載，取其中較大值，kN；K2—工作條件系數，取K2=0.8；N0—每根支撐桿允許承載力，kN；α—工作條件系數，取0.7；K1—安全系數，取2；E—支撐桿彈性模量，kN/cm2；I—支撐桿慣性矩，cm4；L0—支撐桿長度，cm。經計算，N0=41.1 kN。

2.3 混凝土澆筑工況驗算

2.3.1 建立模型

根據已有工況條件構建結構整體模型，運用Midas Civil 2019 構建外立面模板模型見圖5、圖6。

圖5 整體模型

圖6 模板模型

2.3.2 施加荷載

結構計算施加的荷載包括側壓力，風荷載及結構的自重荷載，建模見圖7。

圖7 荷載施加模型

2.3.3 模板系統驗算

內模面板采用6 mm 鋼板，外模面板采用6 mm 鋼板。通過模板應力驗算，應力最大處δ=25.3 N/mm2＜165 N/mm2，滿足要求。通過模板面板剛度驗算，面板最大變形為1.52 mm，滿足要求。

2.3.4 操作平臺設置及驗算

操作平臺以及防護系統包括操作平臺面板、防護網、欄桿和爬梯等。5 cm 厚的木板作為平臺面板滿鋪在桁架圍圈上，護欄采用Φ38 mm 的鋼管，將護欄立桿與平臺圍圈焊接，立、橫桿采用扣件連接。周圍設置防落網以及防墜網。操作平臺和護欄與圍圈牢牢固定，提升時保持水平同步提升，見圖8。由圖9、圖10 所得，操作平臺驗算結果為應力最大δ=2.5 N/mm2，整體疊加最大變形7.7 mm。

圖8 圍圈主要結構

圖9 木板應力

圖10 木板位移

3 墩柱施工垂直度控制

3.1 垂距控制

墩柱垂距控制使用垂球輔助，墩柱較高時，還需考慮使用質量較大的垂球。從墩柱各面混凝土懸挑鋼筋作為垂球線頭固定點，鋼筋長度30 cm，使垂體自由下垂，垂球穩定后，通過卷尺測量垂線與墩身各面的間距并以此計算垂距。同時每節段混凝土澆筑之前都需對模板放樣定位，軸線偏差范圍≤10 mm。

3.2 墩柱模板水平度控制

一般采用水準儀觀測墩柱模板的水平度。模板滑升開始前，使用水準儀觀測、校平操作平臺所有千斤頂的高程，并將水平線標志畫在每根支承桿上。模板滑升開始后，以水平線為基點，根據千斤頂的提升步距，每隔一定高度便對滑模裝置的水平度進行觀測、核查、調整。

3.3 支撐桿垂直度控制

支撐桿的垂直度至關重要，直接影響著墩柱的垂直度。支撐桿安裝時，將水平尺交換90°靠在支撐桿上，同時觀察水準泡是否居中。此外，在滑升過程中也需隨時檢查、及時調整，保證支撐桿的垂直度。

3.4 墩柱線形控制

模板的剛度對矩形墩的線形影響較大，施工時，盡量選用剛度較大的模板，可以有效控制模板變形，減小外力對線形造成的影響。在檢查結構尺寸時，量取內外模板的對角線尺寸并留底，需要注意的是，測量尺寸與設計尺寸進行對比，誤差范圍應控制在5 mm 內。同時，澆筑過程中也需要進行抽查復核，實時根據留底對角線數據調節模板，控制結構尺寸允許誤差，以達到控制線形目的。

3.5 墩柱偏移控制

由于墩柱往往高度較大，墩身澆筑需要分段澆注成型，施工測量的精準度尤其重要。針對于模板和混凝土在施工中的偏移情況，一般采用四點定位吊線法來檢測、調整和控制。測量的次數一般與墩柱節段相同，即每澆筑一次混凝土校核一次，垂直度偏差范圍不得超過3 mm。

4 結語

（1）從翻滑結合模板的模板系統、支撐系統、液壓提升系統和操作平臺及防護系統的受力及變形出發，驗算其在施工過程中在風荷載，自重荷載及支撐系統的穩定性，確定了空心薄壁墩施工工藝的可靠性。（2）從模板水平定位和支撐桿垂直度角度分析了高墩施工垂直度控制的方法，并提出高墩柱施工垂直度保證措施。