薄壁空心高墩无支架施工技术

刘彬

摘要：本文以贵广铁路坪寨双线特大桥变截面薄壁空心高墩施

工项目为例，拟用塔式吊机垂直运输配合无支架翻模施工方案进行空心墩施工，基于现场条件和施工要求的分析调研提出一套科学的施工工艺和质量控制措施，旨在通过实践探索丰富理论架构，为薄壁空心高墩施工提供理论依据。

关键词：薄壁空心高墩 无支架翻模施工 施工工艺 质量控制

1 工程概况

本公司承建的贵广铁路坪寨双线特大桥，全长770.66m，有12个桥墩为变截面薄壁空心墩，墩高在34m～49m之间，因地形复杂，薄壁数量较多，墩身较高，工期较紧，因此空心墩施工成为全桥施工的主要控制性工序之一。

2 施工方案的确定

桥墩为双线圆端型空心桥墩，外壁坡度40：1，内壁坡度50：1。由于墩身本身特性，传统的翻模，爬模及滑模均不适合本桥墩的施工。

经分析后决定采取塔式吊机垂直运输配合无支架翻模施工方案，逐段吊装变截面薄壁空心墩定型钢模板，多桥墩平行滚动作业。

采用定型钢模板无支架翻模法施工具有的优点是：① 缩短了施工周期，每六天一循环，施工效率大大提高；②凿毛处理施工缝，不仅有效控制了施工缝的数量，而且满足了精品工程的要求；③操作平台所用的悬挂式吊架采用角钢、竹胶板及钢筋制作，每个墩身配置一整套悬挂式吊架，每套吊架只用少量钢材，比满堂脚手架节约钢材和扣件，节省了材料费用，且悬挂式吊架拆除方便易于倒用，减少了雇工成本。缺点：①应用吊车起吊模板及悬挂式吊架，再通过装载机进行模板转运，所需设备多，租赁成本高。②需加设安全护栏保护措施。

施工方案中根据各墩墩高进行模板配置，确定最优模板组合。定型钢模板的面板采用δ=6mm钢板，法兰盘采用δ=12mm钢板，竖肋、横筋采用10#槽钢，背杠、围檩采用28#槽钢，2米节平模设置围檩3道，1米节平模设置围檩1道，每道围檩设置4根φ20对拉杆，平模围檩两端与圆模用φ28斜拉杆连接加固。标准模板按2m高一节设计，非标模根据墩高进行个别设计，由圆端模和平板模组成。

3 主要施工工艺

空心薄壁高墩采用工艺较新的无支架翻模法施工，30m以上高墩采用塔吊或汽车吊施工，塔吊需在地方有关部门验收合格后方可使用。

①模板及平台加工安装。外模为定制大块钢模，内模采用厚度为1.5cm的竹胶板现场拼装。外模型先安装墩身实心段并一次浇筑混凝土，每次循环安装高度为4m，模型面板为6mm钢板。外翻模法的操作平台采用支撑悬挂式牛腿平台，该牛腿平台设计构思：悬挂式平台设置制作成牛腿式，用∠63×63×6mm角钢焊接平台框架，用φ16mm钢筋与角钢焊接作为横向承力杆，扶手也用φ16mm钢筋与角钢焊接组成。平台设计宽度为80cm且在平台靠近端头两侧处各设置一道斜撑，最后在已焊接好的框架上铺设竹胶板，并在竹胶板面上焊接4根φ12mm钢筋固定竹胶板。

在悬挂式牛腿平台空隙间搭上厚5cm的木板，用铁丝将模板和木板固定，木板布满平台空隙以免杂物坠落，在悬挂式牛腿平台空隙间横向固定两道直径16mm的圆钢并与悬挂式平台固定作护拦，将安全网悬挂在施工墩身外侧，避免工具坠落砸伤下方的施工人员。平台、木板、防护栏、安全网与模板就形成一个整体架构，拆卸模板时可整体拆除，能够节省工時。在每个墩身实心段上面每隔4m沿墩身内四周布置10个宽度为20cm的钢筋混凝土牛腿（为固定好钢管不移位，可在钢筋混凝土牛腿上开个宽度5cm固定槽）。直线段大小里程各布置3个；圆弧段左右各布置2个钢筋混凝土牛腿，布置间距根据墩身坡度调节。牛腿内混凝土和墩身混凝土一起浇筑成型，待砼达到强度后可把φ4.8cm普通钢管卡在5cm固定槽内。再在普通钢管上布置1.2cm厚的红色竹胶板作为内模施工操作平台。

②定位放样。在承台顶面进行墩身定位放样，校正坐标位置。第一节墩身的定位放样必须精准无误，可通过全站仪进行放样测量，定出模板边线、找平，方便后续支模。

③绑扎钢筋。将作好的钢筋运至墩身旁，按照施工规范进行绑扎和焊接，留出一侧的箍筋待架立内模后再绑扎。

④用吊车吊装模板。先彻底清洁内外模板后再进行吊装。钢模板可涂刷脱模剂确保其表面光滑。拼装模板的过程中，工程人员需要站立在下层的悬挂的牛腿平台上作业，基于作业安全的考量，模板安装应该由下往上、由外模到内模逐层吊装。先拼装外模板，经测量定位确认符合设计要求后方能开始安装内模板，利于空心墩的截面适时调整壁厚从而确保内模安装就位。内模采用现场加工竹胶板拼装，这样便于拆卸和倒用。装设好内模板和外模板后进行校模，为防止模板偏离制定位置，吊锤必须与圆端的圆心对正，然后风缆绳作适当调整后进行固定，截面尺寸要求达到设计要求后即可进行混凝土施工。

⑤混凝土在搅拌站集中拌和，然后运抵施工现场吊装输送入模。浇筑过程中，由于模板一次性架立高度比较高（超过2m），采用配串筒溜混凝土的施工方案，保证混凝土不因落差产生离析，下落混凝土采用水平分层的方法浇筑施工，每层厚度控制在40cm左右，防止混凝土堆积一处，振捣时，容易出现崩模。

⑥拆模。采用吊车或塔吊配合进行模板的拆除，首先吊住要拆的模板，然后人工松开横向拉杆使模板脱离，用装载机转运到另一个待施工的墩，以便滚动作业的顺利进行。拆除模板时人员要注意安全，吊车与拆模的人员配合要一致，统一指挥，防止出现意外。

特殊的墩身结构以及特殊的施工工艺，致使墩帽施工的难度加大，如何选用经济实用的施工方案成为关键。在此工序中我们采取了预埋件钢筋混凝土牛腿法。预埋件钢筋砼牛腿法就是混凝土中按设计的间距预埋φ16钢筋牛腿。墩顶混凝土重力较大，一次性浇筑混凝土最大重量将近360t，因此需保证混凝土牛腿的强度且需在纵横向并排固定两根φ48mm的普通钢管作为承力水平支撑且两根钢管必须保证稳定无移动。横向（短方向）钢管固定在下方，纵向（长方向）钢管固定在上方，上下层钢管高差控制为一根钢管直径（48mm）。钢管纵横方向按间距为60cm布置竖向普通钢管，按步距120cm布置水平钢管，每个钢管与钢管交叉处采用扣件固定，且在已布置了纵横向钢管的混凝土牛腿下层加设一道斜支承和水平承力钢管。墩内满堂支架搭设完成后，每隔4m布置一道剪刀斜撑，加强满堂支架间的连接固定，同时详细检查每个连接件是否连接牢固。为方便拆除底模板，满堂支架顶托可调控制在15～25cm，且需保证每个顶托能灵活调动。

钢管上承重梁及分配梁布置：顶托上纵横向布置两层方木，最底层方木采用12×14cm作为承重方木，顶层方木采用10×10cm作为分配梁，长度可根据实际加工调整。最底层方木布置间距按方木下支架间距布置，顶层方木布置间距按30cm布置；分配梁上铺设厚度为18mm的竹胶板。

然后在竹胶板上施工墩顶混凝土，此工藝只需要几根预埋钢筋及少量混凝土，节省了大量钢材也缩短了施工的周期，还便于底模的拆除。

4 质量控制措施

4.1 薄壁空心墩的测量监控措施

按照设计要求，每循环施工完毕即对混凝土面的控制点进行复测，以掌握模板在混凝土浇筑前后的变位，同时提供下一节模板的安装参数。

4.2 外观质量控制

①优化混凝土配合比。按设计比将减水剂和粉煤灰掺入混凝土中，改善混凝土的和易性的同时使混凝土的颜色更均匀。

②提高立模精度，为确保接缝严密，最好用白胶布（或玻璃胶）密封接缝。

③夏季的施工活动尽量避开正午高温时段，浇筑施工宜在下午或晚上进行，以降低混凝土的坍落度。

④定型钢模板对拉杆固定，圆弧段对拉螺杆固定；空心内模板用普通钢管支模，通过拉杆连接各模板，以防涨模、跑模等问题产生；根据设计要求，在圆弧段加工一道直径20mm的钢筋圆弧定位。

⑤注意混凝土浇筑顺序。每层浇筑厚度≯40cm，以免混凝土构件因过大的局部压力而崩模。

⑥结束混凝土浇筑施工后及时覆盖养护。将模板拆掉后内裹土工布保湿，外裹塑料薄膜保温，根据混凝土表面的干湿程度进行洒水养护，上一节段墩身混凝土的浇筑施工应尽量避免扰动下部混凝土墩身。

5 结语

采用高墩无支架翻模施工法是一种较新且切实可行的施工工艺，特别适用于墩身较高、地形条件复杂，大型机械设备无法进场施工的地方，具有操作方便，易掌握的特性，并成功地解决了工期紧及材料周转投入大的问题，降低了成本和损耗，取得了良好的经济效益和社会效益。实践表明，无支架翻模施工在薄壁空心高墩施工中是切实可行的，可进一步推广到其它类似桥梁高墩施工中。

参考文献：

[1]杨军，张义华.无支架翻模施工技术在高墩桥梁中的应用[J].科技创新导报，2010（20）.

[2]李小杰.高墩空心墩翻模施工技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（12）.

[3]杨玉俊.浅谈桥梁空心墩翻模施工[J].价值工程，2010（07）.