轻型悬臂模板系统在桥梁高墩中的应用

2015-04-24张乔治

福建交通科技 2015年4期

■张乔治

（福建省第一公路工程公司，泉州 362000）

1 工程概况

某特大桥分左右两幅，左桥长1157m，右桥长1159.8m，共29 跨；共有56 个桥墩、4 个桥台。下部墩身以空心箱墩为主，其中施工难度最大的为主墩4#、5#、6#（左右幅中主墩最大墩高84.97m），墩身为变断面，墩身沿桥纵向两侧设斜率为1:100 的收坡，墩纵横向垂直，墩顶宽度为4.5×6.75m，墩顶3m 和墩底4m高度范围内为实心段，中间为空心段，每15m 设置一道厚度为50cm 的横隔板，其它箱墩均设计为矩形等截面箱墩。主墩箱墩参数见表1。

表1 主墩箱墩参数

2 高桥墩模板施工方案的比选

2.1 滑升模板施工法

滑升模板目前使用较多的是液压滑升模板和人工提升滑动模板，是由模板、围圈、支承杆、千斤顶、顶架、操作平台和吊架等组成。优点：提高施工效率，加快施工进度；缺点：施工过程中，墩、台施工必须昼夜进行，需要劳动力较多，模板材料重，设备及材料投入大、成本高，且滑升模板施工支承杆件用钢量大，容易产生变形弯曲、混凝土表面及内部质量不稳定质量问题。

2.2 爬升模板施工法

爬升模板结构是由网架工作平台、L 型支架、内外套架、内爬支脚机构、液压顶升机构、大模板组成，以空心墩已凝固的混凝土墩壁为承利主题，以内爬支脚机构的上下爬架及液压顶升油缸为爬升设备的主体，通过油缸活塞与缸体间的一个固定一个上升，上下爬架间也是一个固定一个作相对运动，最后形成爬模结构整体的上升。优点：保证了高桥墩墩身各节段的连续性施工，大模板施工提高墩身混凝土表面质量；缺点：操作工序复杂繁琐，爬升模板结构复杂，大模板自重大，不利于高空反复作业，周转率较低，成本较高。

2.3 轻型悬臂模板施工法

轻型悬臂模板的组成：主要由模板（21mm 厚进口维萨板）、主背楞、斜撑、后移装置、承重三角架、埋件系统、吊平台、挑架等组成。竖肋为木工字梁（80×200mm），水平背楞为2 根[12 槽钢相拼。

在单块模板中，胶合板与竖肋(木工字梁)采用自攻螺丝和地板钉连接，竖肋与横肋（双槽钢背楞）采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置两个吊钩。两块模板之间采用芯带连接，用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。木梁直墙模板为装卸式模板，拼装方便，在一定的范围和程度上能拼装成各种大小的模板。

预埋系统由高强螺栓(D20)和爬锥(M36/D20)组成，通过钢支座和受力螺栓将模板承重三角架进行固定。在承重三角架上设置主平台，通过斜撑(Φ60m，丝杠)和后移装置对侧模位置进行调平和加固。

优点：轻型悬臂模板采用钢木组合的悬臂模板体系，模板体系总体重量轻，支架、模板及施工荷载全部由对拉螺杆、预埋件及承重三脚架承担，不需另搭脚手架，适于高空作业，保证了模板最高的倒用率及施工安全，缩短施工周期，混凝土施工简单、迅速，且十分经济。缺点：整个模板系统均需固定在墩身的预埋爬锥上，需等到该部分混凝土达到设计强度时才能进行提升，且对爬锥预埋精度高。

图1 总装示意图

通过对前几个高墩模板施工方案的比选，结合现场施工条件，轻型悬臂模板系统更适合本工程的高墩施工。

3 轻型悬臂模板的施工方法

3.1 轻型悬臂模板的施工方法及工艺流程

该大桥施工难点在于主桥4#～6#墩的左右幅空心箱墩。为了尽量减少施工缝，将施工缝划分为墩身底部实心段4.0m 作为一个施工节段，墩身空心段每4.5m 高度作为一个标准施工节段，箱内隔板为一个施工节段，墩顶实心段3m 为一个施工段，墩顶、墩底倒角各为一个施工节段。第一次浇注混凝土由墩底实心段4m 开始，按施工节段划分原则，分节段逐段施工到墩顶；模板高4.65m，每次浇注最大高度4.5m；钢筋在钢筋加工场集中加工，运至现场安装。混凝土由输送泵或塔吊进行浇筑，施工时分层浇注，插入式振动器振捣。

通过塔吊对悬臂支架单元逐个吊装就位，卡在已插入预埋爬锥的受力螺栓上，插上销子对悬臂模板系统固定。安装悬臂支架和工作平台，由塔吊将拼装完整的模板吊入悬臂支架上与悬臂支架固定；通过后移装置对模板上下、左右调节，通过斜撑调节模板垂直度；通过拉条对模板进行加固，最后再对模板的平面位置、垂直度和高程进行复测。当悬臂模板工作时，承重三角架和模板架都支撑在预埋件支座上。退模后立即在新浇混凝土预埋的螺栓和爬锥上安装受力螺栓、支座，待混凝土强度满足需要(一般为墩身设计强度的50%以上，强度≥15MPa)后提升模板至上一个节段固定。下节的受力螺栓、爬锥可以拆除，经检查合格的可在施工中倒用。

其单循环工艺流程：测量放样→墩底实心段钢筋安装→预埋爬锥，墩底实心段模板安装→墩底段砼浇筑→模板拆除→测量放样，钢筋工作平台安装→钢筋焊接、绑扎→钢筋工作平台拆除→三角架及内、外工作平台安装→预埋爬锥，模板安装→混凝土浇筑→模板拆除，后移模板→提升悬臂模板及悬臂支架→安装钢筋及预埋件→调整并加固模板→浇注混凝土→待强度满足后拆模并养护。

3.2 悬臂模板施工步骤

悬臂模板施工步骤见图2。

图2 施工步骤图

3.2.1 墩身底部实体段施工

在已施工的承台上，沿墩身四周搭设钢管脚手架，钢管架采用Φ48×3.5 钢管搭设，钢管脚手架高6m，沿墩身四周形成封闭工作平台。脚手架四面各设一道剪刀撑，底部设置扫地杆，每步设置大、小横杆，在横杆上铺设竹胶板作为施工平台。然后进行钢筋和模板安装。模板安装时以设在承台上的墩轴线作为模板轴线进行安装，并作好的预埋工作。

混凝土用搅拌运输车运达现场，利用混凝土吊斗装料配合吊车施工（高墩使用塔吊和施工电梯进行结合施工）。

3.2.2 空心段施工

（1）测量放样

在高墩施工前应先布设区域内的导线控制网，确保测量的精确度，便于检查模板的定位和复查。先对墩身底部的墩轴线放样，并在墩底部加密控制点，在每个承台上设置4 个永久定位点，预埋细钢筋头作为复测标志。用全站仪复测模板的平面位置和垂直度，其方法是：全站仪检查模板上口四个角点平面位置，置棱镜于上口角点上，测出实测坐标，然后依标准判断模板安装是否合格。

墩身高程测量：墩身高度较低时，利用现场地形高差，在较高处增设控制点，由水准仪从控制点测量；墩身高度较高时，采用三角高程测量。

（2）钢筋加工与安装

钢筋制作全部在钢筋加工车间完成，加工完成后运至现场安装。

钢筋利用墩旁塔吊吊装人工配合安装。为快速且安全进行高空钢筋安装，制作适合于高空作业的轻便钢筋工作架，可实现不落地左右幅交替使用，节约大量的脚手架钢管和人工。该工作架由型钢和钢管组成，内框架平面尺寸略大于墩身截面，架高4.5 米，分三层工作平台利于不同作业高度要求。每层作业通道宽度1.4m，周边设有围栏和安全网，保证作业人员安全。

（3）模板安装

主墩墩身外模板全部采用特制定型模板，内模采用钢模板，模板分节高度4.65m，模板接缝采用止水芯带相连，模板考虑由汽车吊和塔吊进行吊装。其施工方法是拆除墩身实心段的模板及施工脚手架，利用墩身实体段预埋爬锥安装悬臂支架，在支架上安装施工平台，由塔吊将拼装完整的模板吊入悬臂架上，并与悬臂架连接固定，在悬臂平台上下、左右调节模板，通过斜撑调整前后倾斜，模板调整完成后，整体移动模板与已浇混凝土密贴，通过拉条紧固，完成模板安装，浇筑墩身混凝土；内模安装方法与外模相似，在墩身空心段内侧预埋爬锥，利用爬锥安装横梁，搭设内模工作平台，由塔吊或汽车吊将内模吊入进行就位安装，通过拉条与外模紧固，重复上述步骤，完成模板施工。