调弧钢模空心墩翻模施工技术

刘周礼，张志恒，冷志杰

（中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116001）

客专线桥梁高墩多采用双面收坡圆端形空心墩，由于受到收坡影响，每层圆弧模板的曲率均不同，采用常规定型钢模板，则需要按墩高配置一整套模板，一次投入大量调弧模板。调弧钢模板突破常规钢模板制作完成后外形尺寸不可调整的理念，将模板制作成通过增加调整节模板可以调整圆弧的弧长的柔性钢模板，从而大大地节约了模板的投入量，达到降低施工成本的目的。

1 工程概况

京福铁路客运闽赣段Ⅱ标陈山坞特大桥全长790.8 m，起讫里程为DK439+901.5～DK440+692.3，桥梁中心里程为DK440+296.9。本桥位于江西省上饶市上饶县郑坊镇西山村，为跨越山间低洼处而设置，桥址处地势起伏很大。桥梁基础为桩基础、下部结构为实心墩及空心墩柱（空心墩高度从24～67 m不等）、上部结构采用现浇14～32 m简支梁及（60+100+100+60）m连续梁。本桥共有15个空心圆端形墩柱，空心墩的外坡比均为35∶1、内坡比有70∶1、80∶1、90∶1、100∶1。

2 工艺流程

调弧模板施工工艺流程见图1。

3 施工方案选择及设计原理

3.1 方案的选择

陈山坞特大桥空心圆端形墩柱共15个，其墩柱外坡比为 35∶1，墩柱内坡比有 70∶1、80∶1、90∶1、100∶1。按传统的定型钢模板设计方案需定做约140 m的墩柱模板，这套模板的利用率太低，有的模板只能使用一次，这样加大了墩柱施工的成本。考虑到方案的经济性，又要兼顾本桥梁的工期紧张问题，本桥选择定型钢模板配合调弧模板施工的工艺。

由于首次涉及调弧模板，因此选择工期不紧，墩柱坡比较单一的10号墩柱作为试验墩，10号墩柱42.5 m高，墩柱外坡比为35∶1，内坡比为90∶1，墩柱顶部圆弧直径为5.2 m，底部直径为7.628 m。

图1 调弧模板施工工艺流程图

3.2 调弧模板的设计原理

调弧模板的设计原理为：将钢模板设计成柔性模板，将半圆弧的模板分成2～3块。每块模板的面板设计成一整块，模板的竖肋设计成多个单元，单元之间通过事先制定好的丝杠进行连接，模板的法兰在丝杠的位置断开。使用丝杆调整出所需要的圆弧，通过增加或者减少调节块模板，使圆弧模板的弧长满足设计圆弧长度要求，使用模板上的调节丝杆调整出设计圆弧形状，并使用钢丝绳将圆弧模板两侧的圆弧模板和中间的直段模板固定形成一个整体，模板顶部使用固圆弧法兰和原有断开法兰连接并固定，以达到调弧并固定模板作用，调弧模板按照3 m高度进行设计，每施工完成3 m上下模板弧长均减短27 cm，每浇筑完成3 m从模板中间抽出一块上下弧长均为27 cm的圆弧模板，使得圆弧模板的弧长达到下一次所需模板圆弧长，通过钢丝绳将调弧模板的两侧圆弧模板及中间的直板模板形成一个整体，通过模板上调节丝杆调整出圆弧形状，再在模板的顶部使用事先根据模板尺寸制作出来的整体法兰来固定顶部模板，从而使得模板尺寸符合设计图纸尺寸要求。见图2、图3。

图2 调弧模板设计立面图

3.3 翻模施工的原理

图3 调弧模板平面图

施工时第一节段模板支立于承台顶上，第二节段模板支立于第一节段模板上，测量定位后一次性浇筑混凝土。混凝土达到拆模强度后拆除第一节段模板同时拆除第二节模板的最下层拉杆，此时荷载由已硬化的墩身混凝土传至墩底。待第一节段模板作调整和打磨后利用塔吊将其翻升至第三层，依此循环向上形成拆模、翻升立模、模板组拼、钢筋焊接绑扎、接长泵送管道、灌注混凝土、养生和测量定位、标高测量的不间断作业，直至达到设计高度。

4 施工技术

4.1 模板设计

为了便于施工，调弧模板按照3 m高度进行设计，不足3 m处设置定型钢模板调整节，以10号墩柱为例：10号墩柱高为42.5 m，底部0.5 m模板按照定型钢模进行设计，因此该墩柱调弧模板圆弧设计最大直径（7.6 m）及最小直径（5.2 m）进行设计。圆弧端调弧模板由2～3块大块模板加相应的调整节模板组成，两圆弧模板之间由定型直板模板，直板模板的尺寸为4 m×3 m（另加两块0.5 m×3 m及0.2 m×3 m调节模板）。

大片调弧模板的面板由整块6 mm厚钢板构成，竖肋按照272 mm分成数个单元格，模板上下法兰（法兰厚度为14 mm）在竖肋位置断开，竖肋采用 [8槽钢，竖肋间距为252 mm，单元格内横道采用8 mm钢板（连接两个竖肋之间），横肋间距为500 mm及250 mm，单元格之间采用调节丝杠进行连接，3 m模板竖向布设3道，丝杠采用φ30的圆钢，经计算模板的受力满足设计要求。见图4。

图4 调节丝杠照片

操作平台搭设在模板固定架上，每层外模板均设模板固定架，固定架用∠50等边角钢焊接成三角形，通过螺栓固定在外模板的背楞上。施工平台宽1.0 m，平台顶面沿周边设立防护栏杆，栏杆外侧至模板固定架底部设封闭安全网。施工平台上面铺设5 cm厚木板，供操作人员作业、行走，存放小型机具。

4.2 模板安装

墩柱与承台接茬面凿毛完毕且钢筋绑扎报验完毕后可以开始支立模板，之前必须清理墩柱内的杂物，同时测量放样出模板支立位置及标高，若承台表面不平整。在承台顶面外膜的位置铺一层2 cm左右的1∶2的找平砂浆，模板与找平砂浆之间安放海绵条防止漏浆。

模板支立之前在承台上移植一些短钢筋头，对模板起着限位作用（浇筑混凝土前清除干净），模板采用吊车或者塔吊配合人工的方法进行施工。先支立内模板，再绑扎钢筋，最后进行外模板的支立工作。

外面模支立时先支立圆端形墩柱的直段模板，同时调整好直段模板的位置及标高，然后安装两端的调弧模板，调弧模板下底法兰与翻模地层模板采用螺栓连接，模板的顶部先用模板上的调节丝杠将模板的圆弧调节成所需半径圆弧，然后使用直径为18 mm的钢丝绳将两端的圆弧模板同直段模板固定成一个整体，再使用事先制作好的整体法兰与原模板的法兰进行固定。整体法兰的螺栓孔因做成椭圆形状，椭圆的直径与原模板的法兰的螺栓孔直径一样。

4.3 调弧模板施工注意事项

1）调弧模板施工先施工直段模板的定位及固定施工，再进行调弧模板的安装，使用螺栓将圆弧模板与定型钢板或者已施工完的调弧模板固定，再将调弧模板顶部定位法兰安装并定位，通过调弧模板的调节丝杠调整模板圆弧，圆弧调整完毕后使用钢丝绳将模板圆弧端及直段模板进行整体性固定，最后固定调弧模板顶部的定位法兰。

2）调弧模板调弧时必须对称调节，左右对称调节。调节丝杠时可以采用油表卡尺来控制调节丝杠的长度。

3）施工过程中随时检查丝扣情况及钢丝绳的状况，如发现损坏必须及时更换。

5 结语

虽然该套模板现场实施效果较好，但由于是首次使用调弧模板，尚有一些不足和需要改进的地方。

1）由于调弧模板是柔性模板，其制作精度要求极高。包括模板连接处的法兰钻孔精度，在本套模板设计时法兰盘采用常规椭圆孔，导致模板成型尺寸不能很好满足设计要求，需另外增加一套定位钢板，才能保证两层模板翻模时的可靠连接。改进方法：制作钢模板时应当在平面模具上按设计钻好眼，法兰部分分块切割，钻眼后套在钻好眼的平面模具上，则可以完全保证钻眼精度。

2）调弧丝杠与调弧钢板之间采用单面销接，在模板受力后调弧丝杠易发生上下滑动，影响成型后模板尺寸。改进方法：采用双层调弧钢板。

3）为便于调弧每层钢模板仅设置了两道调弧丝杠，这样模板受力较大，影响每次浇筑高度和施工速度。改进方法：需要精确计算浇筑混凝土时模板侧压力，同时采用高强钢材制作调弧丝杠，考虑增加多层调弧丝杠，增加的调弧丝杠仅用来承受浇筑混凝土时模板侧压力，模板调弧完成后安装。

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