CB—240悬臂爬升模板在公路桥梁高墩施工中应用

摘 要：结合山西省境长治至临汾高速公路某合同段旧县2#特大桥薄壁空心墩施工的工程实例，本文详细介绍了CB-240悬臂爬升模板在桥梁高墩施工过程的应用，并对该薄壁空心墩在施工过程中的测量控制，线形控制，混凝土外观控制，监控量测等关键控制措施进行了梳理和总结，形成了CB-240悬臂爬升模板应用于特大桥高墩的全过程详尽资料。

关键词：悬臂爬升模板；措施；特大桥

1 工程背景

长治至临汾高速公路LJ12合同段旧县2#特大桥（K100+240.68～K101+360.32）全长1119.64m，设计标准为：汽车荷载公路I级，设计洪水频率1/300，桥面净宽2×11.75m，桥梁上部结构为（4×40m）先简支后连续预应力砼T梁+（73.32+3×135+73.32m）预应力砼连续刚构+（10×40m）先简支后连续预应力砼T梁，下部结构引桥桥墩采用柱式墩、矩型墩，灌注桩基础。其中主桥5a#～8#墩下部桥墩为双薄壁空心墩。各墩参数如下表：

2 悬臂爬升模板体系设计

CB-240悬臂爬升模板采用逐层施工方式，塔吊配合模板起吊拼装和钢筋吊运，斜撑式CB-240悬臂爬升模板共由七部分组成：主背楞、模板、斜撑、后移装置、承重三角架、埋件系统、吊平台、挑架。

CB-240悬臂爬升模板侧模面板采用18厘米厚维萨板，竖肋采用高度为20cm 的木工字梁，横肋和主背楞采用2[14槽钢。面板与竖肋之间通过自攻螺丝或地板钉连接，竖肋、横肋与主背楞之间采用连接爪连接。两块模板之间用芯带连接，并且用芯带销固定。为了方便模板提升，在竖肋上两侧对称设置1对吊钩。预埋系统由D20 高强螺栓和M36/D20 规格爬锥组成，通过钢支座和受力螺栓将模板承力三角架进行可靠固定。三角架上设置主平台，通过斜撑（60mm 丝杠）和后移装置对侧模位置进行固定和调整。如下图所示

工艺为：通过塔式起重机（缆索）对卸下受力螺栓的悬臂支架单元逐个吊装就位，卡在受力螺栓上，插上销子将模板系统固定牢靠。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。退模后立即在新浇筑混凝土中的预埋的螺栓和爬锥上安装受力螺栓、支座，待混凝土强度满足要求（强度≥15MPa）后，提升模板至上一节段并且予以固定。下节的受力螺栓、爬锥可以拆除，经检查合格的受力螺栓、爬锥可在施工中循环使用。

循环流程：后移模板→提升悬臂模板与支架→安装钢筋及预埋件→调整并固定模板→浇筑混凝土→拆模养护。

本桥悬臂模板总设计高度为11.35m，分3 次搭设后组成完整体系。第一次浇筑混凝土时将预埋件固定在模板上合模，利用对拉螺杆加固模板。第二次浇筑时，开始使用模板支架，先用受力螺栓将预埋件支座固定在第一次浇筑时预埋的爬锥上，然后将三脚架挂在三角架支座上。第三次浇筑时，开始使用吊平台，将吊平台安装在三脚架下部，工人站在吊平台上将用过的埋件支座、受力螺栓和爬锥抽出，用高强砂浆修补爬锥抽出后留下的全部孔洞，第二次提升为标准提升，以后的提升与第二次相同，直至整个墩身混凝土浇筑完成。具体的施工步骤如下图：

3 薄壁空心墩施工关键控制措施

3.1 测量控制

桥墩中线测量控制，采用全站仪测量立模，同时用吊垂球的简易方法辅助测量。即在墩身下部实体段完工后，在其中心预埋一块铁板，利用縱、横方向护桩交会出墩身中心。制做一个滑轮架，缠上细钢丝绳，下吊一个约10Kg的垂球，将滑轮架安装在工作平台中心，使垂球对准墩底中心，误差控制在±5mm以内。墩身高程控制每4.5m测一次相对标高，使模板顶面基本保持一个水平面上。

3.2 模板安装

（1）墩身模板采用塔吊提升安装到位，模板的下部利用三脚架上的后移装置将模板调到紧紧地与已浇好的混凝土接触上，防止再次浇筑混凝土时漏浆及错台。支好模板后，各单元块间次背楞一定要用芯带及楔形销连好，保证各单元之间连成一个整体，同时保证各单元连好后成一条直线。

（2）在模板就位前，通过模板面板上的孔，用安装螺栓M36×50从模板背面将爬锥M36/D20固定于模板面板上，模板吊装就位，支架卡在下层的受力螺栓上，插上销子。

（3）模板拼装时，严格按图纸尺寸作业，垂直度、轴线偏差、标高、模板接缝错台等均应满足施工规范要求。模板中的所有接缝基本位于同一水平或垂直平面上，确保接缝紧密、不漏浆，符合结构尺寸、线型及外形的要求。

3.3 混凝土浇筑

钢筋安装完成经验收合格后即可进行混凝土浇筑工作。

（1）混凝土的运输

混凝土的水平运输采用罐车，在塔吊安装前采用汽车吊吊放入模，塔吊安装后同时安装混凝土输送管道，混凝土垂直运输采用输送泵泵送入模。由于施工时点多面广，现场配备2台HBC120K混凝土车载输送泵及1000多米长的输送泵管，泵管沿着塔吊架或附着在墩身上向上接长到混凝土浇筑面，在墩身四个角及大面中间安置串筒，共6 道，混凝土通过串桶进入模板。因每次浇筑4.5m 高的混凝土，为防止混凝土离析，混凝土自由倾落高度不宜超过2m。

（2）混凝土的浇筑

浇筑混凝土前，先将墩身内杂物清理干净。混凝土分层浇筑，根据试验墩经验控制砼浇筑分层厚度，在30cm左右，每放一层料时先将料扒平再开始振捣，混凝土的振捣采用插入式振动器，振动器的移动距离在40～60cm范围内，与侧模保持5-10cm的距离；振捣顺序为：先振捣倒角处，再从两边向中间振捣，振捣时间控制在20s～30s，以混凝土不再下沉、不再冒气泡、表面泛浆为准，在混凝土的振捣过程中有现场技术人员严格控制。为保证混凝土的外观质量，在混凝土的浇筑过程中进行混凝土的质量控制，保证混凝土具有良好的和易性、流动性，并控制混凝土的坍落度基本相同，以保证混凝土表面颜色一致；混凝土浇筑过程中有专人看护模板，防止跑模影响混凝土质量。

（3）混凝土顶面高度的控制

因墩身混凝土分节浇筑，控制好每次浇筑的混凝土顶面高度可以保证相邻两段墩身接缝良好，从而保证混凝土的外观美观。当混凝土浇筑到顶层时，使混凝土面稍高于模板顶，以便凿毛时方便清洗处理；浇筑完毕后派专人将模板四周附近的混凝土抹平，保证混凝土面与模板顶面平齐，以保证上下两节段为一条平齐的接缝。

（4）凿毛

为了保证上下两节段混凝土的良好的结合，待混凝土强度达到2.5Mpa 后进行人工凿毛，凿毛标准为：首先必须将混凝土表面的浮浆凿掉，露出石子，凿深1cm～2 cm，凿完后用风枪先吹掉混凝土残渣，再用高压水冲洗干净。保证凿毛的混凝土面清洁。

3.4 模板拆卸和提升

凿毛完毕后，即可进行下一循环的钢筋绑扎。钢筋绑扎过程中，待浇筑完混凝土达到设计强度50%后可拆模。卸下M36的螺栓，模板后移，将受力螺栓安装在爬锥上，拆除模板及支架，清理模板表面杂物；吊装爬架，将爬架挂在相应的埋件点上；

在模板拆除前，工人站在施工平台上用套筒扳手和爬锥卸具将受力螺栓和爬锥取出，以便重复利用，同时用砂浆抹好由爬锥留下的孔。

退模后将模板间连接芯带解除，整个模板分成单侧长边1块，单侧短边1 块，通过塔吊分4次进行提升。当钢筋绑扎完毕后，用塔吊将模板提升到位，进入下道工序。至此，施工完成一个循环。

3.5 墩身养护

混凝土浇完后，立即对墩身覆盖进行养护；拆模后立即用塑料薄膜包裹，进行湿润养护，同时可避免上一节段墩身混凝土浇筑时污染已浇筑的下部墩身。

3.6 墩身质量验收要求

3.7 接缝处理

（1）提高立模精度，采用玻璃胶或橡胶皮处理接缝，保证接缝严密。

（2）水平施工缝凿毛处理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平施工缝，在混凝土终凝前，即可由人工在模板外侧，由近及远绕周圈凿除混凝土表面浮浆。再立模前清扫干净即可。

（3）施工缝处水泥砂浆薄膜、松动石子或松弱混凝土层必须凿除，用水冲净、湿润，但不得有积水。

（4）浇筑混凝土前，先对上次施工顶面人工凿毛，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查、整理，清除杂物，用高压水冲洗干净，模板间和下部嵌塞海绵条以防漏浆。

（5）拆模后及时修复接缝处表面缺陷，保证墩身颜色一致、棱角分明。

3.8 薄壁空心墩的测量监控措施

由于墩身高，需多次提升，为保证墩身垂直度和中心位置准确，施工中采用三维空间定位法，采用空间坐标控制墩身四角，测量仪器采用全站仪。在承台施工前，首先放出墩身十字线，做好型钢支架，将墩身预埋钢筋准确定位并确保在整个施工过程中墩身钢筋不移位，不偏斜。模板安装前在墩身上准确测放出模板的四个控制点，模板安装时利用铅锤线测量模板的倾斜，模板安装完成后，利用全站仪直接测量墩身四角坐标与计算的理论坐标对比，利用千斤顶调整模板，误差控制在10mm以内。为确保墩身截面尺寸准确、顺畅，在每次浇筑混凝土后，对墩身进行四角复测，并测量四角的标高，达到双控效果，即标高及线型控制，为下次立模提供数据参考，发现模板偏位之后立即对模板轴线进行调整，为了不造成线形的不美观，调整不能一次性到位，调整方法为逐渐垫高模板偏向的一侧，慢慢进行调整。

3.9 外观质量控制措施

高墩施工由于多次立模，多次浇筑，容易引起外观质量下降。为了提高外观质量，经多次探索，施工中采取以下措施：

（1）采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂、掺和料，确保外观的一致性。

（2）针对混凝土泵送难、和易性差、颜色灰白的问题，调整混凝土配合比，在保持原配合比、坍落度的前提下，采用“双掺”技术，增加适量粉煤灰和减水剂，使混凝土的颜色更均匀，和易性更好。

（3）水平施工缝凿毛处理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平施工缝，当混凝土终凝前，即可由人工站在内外模外侧，由近及远绕周圈凿除混凝土表面浮浆。待再立模前清扫干净即可。

（4）浇筑混凝土前，先对上次施工顶面人工凿毛，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查、整理，清除杂物，用高压水冲洗干净，模板间和下部嵌塞海绵条以防漏浆。

（5）混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，每层30cm，采用插入式振捣棒星型振捣，要求移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍；与侧模应保持5～10cm的距离；插入下层混凝土5～10cm，严格遵守快插慢拔要求，避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

（6）提高立模精度，用厚10mm的海绵胶皮处理接缝，保证接缝严密。

（7）盡可能安排在下午或夜晚温度较低时安排混凝土浇筑施工，减小混凝土的坍落度损失。

（8）混凝土浇筑时，混凝土面低于模板面10cm，保证混凝土面的连续性。

（9）为确保墩身外观质量，模板提升到位后，必须对模板进行彻底的清理、调直、修补和加固。

（10）混凝土浇筑完成后，未拆模前，应在养护期间经常使模板保持湿润，拆模后立即进行薄膜覆盖，每3～6小时洒水一次，以保持混凝土表面湿润，养护期不少于7d。混凝土强度达到2.5Mpa前，不得使其承受行人、运输工具、模板、支架及脚手架等荷载。

（11）拆模后及时修复表面缺陷，保证墩身颜色一致、棱角分明。

3.10墩身施工线形控制

薄壁空心墩墩身柔度大，在施工中受到日照引起的温差、风力、机械振动及施工偏载的影响，墩身的轴线就会发生弯曲和摆动，使墩身处于一种动态之中。所以在墩身施工中需针对不同的情况采取相应的措施：

高温季节，在阳光的照射下，高墩的朝阳面和背阳面温差较大，墩身也因此产生不均匀膨胀，使其向背阳面弯曲，其对墩身施工精度的影响很大，而且其影响值随着温差的增大而增大、随着太阳方位的改变而改变。

在施工中采用以下方法进行控制：无风或风弱有太阳照射时，通过安装在模板结构上的环形喷水养生管，给墩身混凝土周边加水及养生，使混凝土保持湿润状态，消除日照对混凝土产生的温度升高或温差形成的不均匀膨胀而引起的墩身轴线偏位，同时配备气压计与温度计，及时调整全站仪的温度与气压，这样可以在不受测量时间段的影响下完成测量工作。

在上午7：00-9：00，无风或弱风的情况下利用全站仪根据墩身设计坐标进行放样，确定墩身角点的“理论位置”，与实际位置相比较，在以后的立模过程中，将理论位置与实际位置的偏差调整到最小。

风力、机械振动和施工偏载对墩身轴线的影响是随机的、无序的。为此采用刚度大的模板以提高模板整体的抗弯、抗扭强度；在施工作业平台上定人定岗，各司其责，在墩身混凝土浇筑时，混凝土从四边均衡下料，以防止混凝土出现偏压，造成模板倾斜，用2台振捣棒同时对称振捣，严禁振动棒撞击模板，以避免模板因受外力振动而偏移。

4 应用效果评价

旧县2#特大桥5a#～8#墩应用CB-240悬臂爬升模板施工，从2016年4月开始至2017年6月全部结束。施工过程顺畅速度快，安全系数高，墩身外观质量优良。在桥梁建设施工过程中得到了监理、业主等多家单位的好评和观摩学习，取得了良好的经济效益和社会效益。

5 结语

近年来，随着我国交通事业的蓬勃发展，公路、铁路不断出现越来越多和越来越高的桥墩。高墩施工技术的发展成为桥梁建设者极为关注的问题之一。对于先进的施工技术我们工程人应该多归纳分析多总结，并积极推广其应用。由此相信CB-240悬臂爬升模板技术必将在我国桥梁建设领域大放异彩，发挥其应有的作用。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

[2]《公路工程技术标准》 （JTG B01-2014）

[3]国家高速青岛至兰州公路长临高速公路招标文件、投标文件

[4]大丽高速模板设计方案（北京卓良模板有限公司）

作者简介：

史联荣（1983.11—），男，汉族，陕西咸阳人，本科，桥梁工程师（中级），中交二公局第三工程有限公司；