翻模施工技术在高速公路变截面高墩施工应用探讨

赵亚明

摘要：在山区修建高等级公路，桥、遂相连，长大隧道、高墩高架桥是不可免。本文以某高速B段30米高的变截面方墩施工为例，详述翻模施工工艺。

关键字：翻模施工技术；变截面高墩

目前，山区桥梁高墩施工中存在高墩由于施工数量多、工作面积小，施工条件差，无法像矮墩一样一次浇筑成型的问题。在施工中常用的三种方法有：滑模施工、爬模施工、翻模施工。滑模施工由于速度慢,劳动强度大,施工影响因素多,混凝土外观质量不好已较少使用。爬模和翻模是常采用的施工施工方法，本文重点对桥梁桥墩翻模施工方法进行探讨。

一、应用范围

本工艺适用于无支架变截面矩形高墩及其横系梁的施工，尤其是在施工场地有限且交通不便的山地、丘陵地区具有很强的实用性。

二、变截面方墩翻模施工工艺

1、概述

翻模法施工主要是针对高墩柱及其系梁的施工，考虑到施工的高效和安全质量等因素，将盖梁的施工一起纳入墩柱的流水作业施工方法，具有经济、实用、安全的突出特点。

2、翻模法的主要设备组成

翻模施工的主要设备包括两部分：变截面钢模板、吊装系统。

（1）变截面钢模板

变截面高桥墩柱较特殊，高度较大施工难度亦较大，一般的模板和施工方法无法保证施工的质量安全，经济投入也过大，所以通常需要委托由专门的钢模板厂家对变截面钢模板进行设计制作。

以本项目为例，由于本项目的矩形墩柱为高达30米的单排三柱式结构，纵向有坡比为100：1的截面变化，中间还有一道架空横系梁，从经济角度不可能加工一次成形，故而决定：钢模总共加工制作了18.0米，单根墩柱6.0米，分三节每节2.0米，即18.0米钢模能满足一排三根墩柱同时进行施工，同时到达设计高度。一节2.0米钢模包括：两片纵桥向变截面模板（1#模板）、两片横桥向1.5米宽模板（2#模板）、另外，为满足墩柱与横系梁同步施工，特加工了四片横系梁专用开口钢模板。根据设计，顺桥向为变截面方向，2#模板则设计为1.5米固定宽度；1#模板则设计有10行6列两侧共120个螺栓联结孔，在模板安装时，根据不同高度处不同的宽度，选择相应的螺栓孔，将1#、2#模板用螺栓联结即可。其中：螺栓孔的设计位置推算方法为（如图）：A、绘出整根墩柱的全模板拼装图，同时绘出变截面墩柱在模板上的轮廓位置，再按从柱顶上往下的顺序每2米划分为一节模板，三节为一个单元；B、把每个单元（三节共6米高）中对中重叠在一起，并按20cm的竖向间距确定螺栓孔的横向位置，同时可以从图上明显的看出三节模板在墩柱每个相应标高处砼的尺寸线。C、由此尺寸线基础上再考虑钢模的肋边，即可算出每一节模板上螺栓孔的确切位置来。

除变截面钢模板外，考虑到墩柱施工人员的操作需要，还设计加工了附着在钢模外壁的桁架。桁架分两种型号，一种安装在1#模板上，另一种安装在2#模板上，两种桁架安装后组成一体，上铺木板成为一个空中施工作业平台，方便墩柱钢筋和砼浇筑的施工。

（2）吊装系统

对于柱较高，地势复杂，吊车无法满足施工的需要，可以选择扒杆法来吊装包括钢模、钢筋、砼等在内的一切施工所需设备及材料。

本项目采用的扒杆臂长15.0m，分三节，每节5.0m，扒杆支撑采用万能杆件拼装成的井字架，井字架用万能杆件组合而成，可根据需要加高或降低。井字架设在沿路中线上，离中间一根墩柱（即各墩的2#墩柱）4.0m左右的地方，使扒杆在与水平夹角为50～75度之间起吊，井字架初拟为高出盖梁顶12.0m，扒杆装在距井字架顶16.0m处，则扒杆端部距盖梁顶的垂直距离，随角度变化在8.0～10.0m之间，这样，在吊装时将有足够的起吊空间，能满足同排三根墩柱的需要。扒杆配备一台起吊用5t卷扬机，另外配一台2t卷扬机作为扒杆收臂用，上下配两组滑车。井字架基础为砼扩大基础，井身用四根钢丝绳作揽风绳对其稳定性进行加固。

3、翻模施工

墩柱第一节模板支设前，将桩头顶面凿平，然后用仪器放样于其上，待模板吊放在桩头顶面上之后，进行调整定位，定好位后进行加固，同时吊线调整垂直度。加固采取锚栓锚固底部，再以支撑或斜拉（揽风绳）稳固模身的方法。若钢模底部锚固时，原桩头混凝土面无足够面积设锚栓，则须事先加筑一层面积稍大的素混凝土，然后在将钢模置于其上进行加固。总之，须保证第一节模板的位置和垂直度准确后才可。另外，由于变截面钢模和系梁开口钢模加工为2.0米一节，所以墩柱通长（即从盖梁底至桩顶的长度）须保证为2的倍数，而这主要通过调整桩顶标高来满足要求。

墩柱钢筋在柱模安装之前已接长完毕，待柱模安装加固完成后，用事先制作的砂浆垫块对钢筋笼进行定位，垫块对称布置且保证一定的数量以满足保护层的要求。在以上各步工作就绪后便进行混凝土的浇筑，混凝土分层浇筑和振捣。混凝土浇筑后并达到一定强度后，对其顶部凿毛，清扫干净后，绑扎钢筋，再将下面两节钢模用扒杆翻吊上来接长不动的最上面这节钢模，同样须对其位置和垂直度进行校核，加固洒水润湿后浇筑接长的两节混凝土。每浇筑新的一段墩柱时，始终有一节模板未拆除，新浇筑两节的模板就联结加固在这节暂未拆除的模板之上。重复各步骤直至整个墩柱完成。期间每节模板在安装时均须进行位置和垂直度的校核。

三、横系梁和盖梁的施工

1、横系梁施工

对于横系梁高出地面的情况，则采用已设计制作的横系梁钢模板施工。系梁钢模两端与变截面开口钢模的支出端联结，系梁底模下部为两条320#工字钢，工字钢上设木横担和槽钢横担，底模置于其上。工字钢下部设两组斜撑，斜撑撑在墩柱上预留的碗形凹糟内。系梁侧模分别置于底模两侧，底模与侧模两者底部用卡座和拉杆组合件联结，侧模外边用斜撑杆支撑，顶部用上拉杆加固。系梁和此段的墩柱混凝土一起浇筑，混凝土用扒杆提升。

2、盖梁的施工

高墩桥采取用钢管搭支撑和工作架的方法不现实，所以决定采取在墩柱上预埋工字钢，在工字钢上搭支撑及工作平台的办法。

在最后即最高一节墩柱浇筑时，于同一排墩的三根墩柱的固定位置沿桥纵向预留15×25cm左右的孔洞，盖梁施工时，便在预留空洞中穿入20#的工字钢，工字钢上架设两片钢桁架（钢桁架由专业厂家设计加工而成），工字钢与钢桁架间垫厚15cm的钢制对口楔（钢制对口楔的作用一方面是为了增大钢桁架与工字钢间接触面的面积，另一方面则是在对口楔螺栓松紧后便于模板的拆除），两片钢桁架间用4组水平和竖向钢制剪刀撑联结加固。在钢桁架上垂直于桁架方向铺设16#工字钢，间距65cm，两端超出盖梁宽度1.3m，上铺木板作为操作平台。16#工字钢上平行于桁架方向铺设10cm×10cm方木，间距40cm，方木上铺盖梁底模，底模应根据施工情况设好预拱度，盖梁底模及侧模均采用20mm厚高强度复合竹胶合板。由于设计中盖梁顶面和底面均有一定的负横坡，所以在16#工字钢与钢桁架之间加垫对口木楔，用木楔来调整底模的标高、横坡及预拱度，同时也便于底模的拆除。侧模竖向背担同样采用10cm×10cm方木，间距40cm，方木背担外侧加固两道水平向钢管，每道由两根钢管组成，钢管则通过横穿模板内外的钢拉杆拉紧，钢拉杆为可回收式，其模板内部分套PVC塑料管，拆模后即可取出。为保证模板的牢固，鋼拉杆竖向设2层，横向间距为50cm，侧模顶部用5cm×10cm木方支撑,底部用1.0米长10cm×10cm方木抵紧，撑端为设在16#工字钢上的槽钢。盖梁在底模施工完毕后，进行钢筋骨架的安装绑扎，钢筋施工完后再安装侧模。在砼浇筑之前还须预埋支座垫石和挡块的预埋钢筋，预埋时为保证垫石及挡块位置的准确性，均用全站仪于盖梁上放样，再进行钢筋的预埋。盖梁砼浇筑采用扒杆，砼在现场搅拌，装入吊斗后用扒杆提升至盖梁高度将砼倒入模内。

当盖梁砼达到一定强度最后即可按模板→桁架→扒杆的顺序进行拆除工作，转入下一排墩柱的施工。

参考文献：

JTJ041—2000公路桥涵施工技术规范；

北京市政工程局-市政工程施工手册；

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。