棠口特大桥空心薄壁高墩翻模施工技术研究

张海东ZHANG Hai-dong

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概况

衢宁铁路棠口特大桥主要为跨越金造溪支流棠口溪而设，该桥位于棠口溪下游地段。棠口特大桥共有20～30m高墩2 个：2#、13#墩墩高依次为25m、25.5m；30～70m高墩7个：3#、5～8#、11～12#墩高依次为31m、38.5m、55m、62.8m、68.5m、56m、40.5m；70m 以上高墩2 个：连续梁主墩9#、10#墩高依次为84.5m、87m。

本桥桥墩多处于陡坡、河滩上，墩身高度高，施工场地狭小，机械设备布置困难，施工受天气影响较大。空心薄壁高墩的施工为本项目的重难点。

2 模板方案的比选

空心薄壁高墩浇筑的模板方案通常有滑模、爬模及翻模等3 种。

液压爬模及液压滑模具有施工快速等优点，但需配套的机械、机具多，机械投入成本高，模板自重大，砼外观质量不足；开始施工后需连续不间断作业，恶劣天气下质量控制难度大，纠偏难度大，连续施工时的管理难度也大。

翻模需要配套机械、机具少，机械成本低；因对模板刚度要求小，故自重轻；易于控制砼外观质量，易于纠偏，且可根据需要间断施工。故据本项目现场的施工条件，经技术及经济等方面比较，最终决定浇筑空心薄壁高墩采用翻模的模板方案。

3 模板设计方案

3.1 模板结构设计

本桥空心墩结构上分成3 个不同节段，底部为实体结构；中间为空心薄壁结构，外壁坡比35∶1，内壁坡比设计成55∶1、70∶1、60∶1、40∶1 等4 类型；顶部为实体结构及墩帽。

本桥翻模以顶口处作为模板的顶口，按2.25m 为1 节定制全套模板。各个桥墩则根据墩底尺寸制作调节模板，并单独成节。翻模圆端为定型模板，中间部分则采用平模，模板设计成自带支架。完成1 节翻模的浇筑后，安装上节模板。底节模板则吊移到其它墩台，使多个桥墩之间形成流水法作业。对棠口特大桥不同结构设计参数的桥墩进行统计，并根据流水施工作业的组织方案进行分析，为满足施工需要，外模的圆端模板总计需制作200.25m，制作平面模板13 套。

3.1.1 外模板构造设计

因模板倒用次数较多，模板需有确保使用期间不变形的足够刚度。面板材料为5mm 厚钢板，[10 槽钢制成纵肋，2[16 槽钢制成后横梁，横梁与纵肋组焊。模板端头法兰则为100×14mm 扁钢，法兰上螺栓孔的间距为20cm，模板间采用Φ20 螺栓连接。平模结构设计如图1 所示。

图1 平模结构设计示意图

3.1.2 内模构造设计

墩身内模平模部分与外模平面相同。考虑到内模安拆作业空间小，圆端则设计成高2.25m，宽度0.5m 的小块后墩内组合拼装。面板材料为5mm 厚钢板，80×5mm 扁钢制成纵肋，80×10mm 扁钢制成横梁肋，横肋与纵肋组焊。模板端头法兰则为80×10mm 扁钢，法兰上螺栓孔的间距为20cm。内模平模与外模平模间采用Φ25 精扎螺纹钢作拉杆加固，3m 平模横向每排设置拉杆4 根，间距0.8m；拉杆纵向设3 排，间距0.75m；2m 平模横向每排设置3 根，间距0.8m，纵向3 排，间距0.75m；1.6m 平模横向每排设置2根，间距0.8m，纵向3 排，间距0.75m。，内外模拉杆固定如图2 所示。

图2 内外模板拉杆加固示意图

3.1.3 工作平台

模板外侧设置宽100cm，高120cm 的空间桁架式工作平台，以确保有足够的操作空间及施工安全。平台采用∠100mm 角钢制作成吊篮式三角支架，支架间距1.0m，支架与模板横梁肋上预留螺栓孔铰接，外模工作平台结构设计如图3 所示。支架上铺设钢筋支撑网片和脚手板，三角支架和脚手板间采用铁丝绑扎牢固，平台外侧设栏杆，并挂设密目铁丝网。

图3 外模工作平台结构设计示意图

3.2 模板的抗风设计

墩身模板迎风面积大，项目地处沿海，台风及季风影响大，设计时就充分考虑了单块模板的抗风刚度，以满足当地最大风力时的抗风性能。

施工过程中则对最不利工况下（两层模板全部安装和翻升完毕后）模板整体抗风性能进行考虑及设计。当上层模板翻升到位后需马上拼接形成环状闭合体，在平模的4 个边角设置4 个拉环，并利用已完成施工的下部砼墩身的Φ32 的拉杆孔和通气孔做临时约束，利用Φ20 钢丝绳+紧线器对模板实施预拉紧。紧急时，将模板与墩身钢筋间临时焊接固定。

4 模板吊装、泵浇筑及人员上墩方案

根据孔跨长度和吊装重量确定全桥需设置4 台塔式起重机，其中：4#、5#、6#墩共用1 台，用完后挪至11#、12#墩使用；7#、8#墩共用1 台；9#单独使用1 台；10#单独使用1 台。

墩身高度小于30m 直接采用汽车泵泵送入模浇筑；大于30m 采用高压地泵进行砼泵送浇筑。全桥设置2 部电梯分别供9#、10#墩施工使用，其它墩柱设置人行爬梯，爬梯与墩柱同高。

4.1 塔机选型及吊装范围

①#塔机：广西建机5610-6。吊装区域：4#墩、5#墩、6#墩、11#墩、12#墩。

②#塔机：广西建机5610-6，吊装区域：7#墩、8#墩。

③#塔机：中联QTZ63（TC5510），吊装区域：9#墩及连续梁施工，能满足菱形挂篮上桥拼装。

④#塔机：中联QTZ63（TC5510）。吊装区域：10#墩及连续梁施工，能满足菱形挂篮上桥拼装。

4.2 塔机基础及预埋件方案

5#、8#、11#墩的塔机基础采用5.2m×5.2m×1.4m（长×宽×高）C35 钢筋砼，10# 墩塔机基础采用5m×5m×1.5m（长×宽×高）C35 钢筋砼；基础预埋16 根M36 地脚螺栓，长0.9m，采用铁丝将预埋地脚螺栓与钢筋绑扎，绝不允许采用点焊的方式固定。9#墩由于墩身边至承台边距离过大，施做独立基础的话，附着杆角度最小达到11°，且塔身中心线距建筑物距离最大达到8.5m，塔吊的稳定性无法保证，故9#墩塔机基础位于基础顶面上，钢筋按塔机基础钢筋布置。

4.3 墩身施工电梯选型及配置

主墩连续梁施工，计划在9#、10#墩身各安装一台川建1000kg 单笼施工电梯，标节尺寸650mm×650mm×1508mm，面向附墙右笼设置。

4.3.1 9#墩电梯安装

①电梯高度95.004 米÷1.508=63 标节，高于连续梁面3 节，以满足吊笼行停梁面；②墩型为1∶35 变坡墩，附着杆需4 种型号，共需10 道附着；③电梯安装位置：线路左侧承台上。

4.3.2 10#墩电梯安装

①电梯高度96.512 米÷1.508=64 标节，高于连续梁面3 节，以满足吊笼行停梁面；②墩型为1∶35 变坡墩，附着杆需4 种型号，共需10 道附着；③电梯安装位置：线路左侧独立基础。

4.4 墩身施工爬梯方案

本桥高墩除9#、10#两个主墩设置电梯外，其余墩身均设置上下人行爬梯，爬梯高度均与墩身高度相同。

4.5 混凝土泵送方案

墩身高度小于30m 直接采用50m 汽车泵泵送入模浇筑；大于30m 采用HBT9016 或HBT9018 高压地泵泵送浇筑。

5 墩身施工关键工艺

5.1 工艺流程设计方案

空心高墩按每循环4.5m 分节段浇筑，每循环使用6.75m 高的模板，预留前一循环最顶节2.25m 为导向模板，在导向模板上接高2 节内外模板4.5m，然后浇筑4.5m高的墩身砼，进入下一循环。

因墩身沿高度为变截面设计，每个桥墩某型号的模板仅能使用1 次，拆模后吊移至下一个桥墩的对应部位使用。即多个墩身依次阶梯状使用模板，模板的倒用形成一种流水节拍。进行模板倒用的流水节拍法施工时，需重点进行施工机械和人员的现场调配工作，确保流水节拍按预定节奏顺畅进行，模板形成不间断循环向前使用的流水效应。其施工流程如图4 所示。

图4 模板墩间倒用示意图

5.2 模板安装

5.2.1 墩身翻模工艺

①外模。墩身外模每一截面定型钢模均进行编号，模板安装前按照模板编号找出相对应的模板运至施工现场。

②墩身模板拼装。模板使用塔吊人工配合安装，墩身外模分为圆端模和平模两部分，拼装模板顺序为先拼装平模两侧的任意一端圆端模并与下层导向模板利用螺栓螺母进行连接，然后依次安装平模、圆端模、平模。（由于平模形状比较单一，先安装平模稳定性能满足要求，故先安装平模两侧任意一圆端模）。

③墩身模板加固。每一层墩身外模安装完成后对模板进行加固检查，模板连接螺栓逐个上齐，不得漏上，螺母必须安装双螺母且拧紧。加固完成后测量班复测模板控制点的里程、偏距是否满足要求，若有偏差及时对模板偏位进行调整。

④墩身模板施工作业平台及安全防护。外模施工作业平台安装利用塔吊或者吊车将角钢支架吊运至墩身外模预留螺栓孔位置，逐个支架安装牢固，支架完成后开始铺设钢筋支撑网片，铺设过程中钢筋网片端头须放在支架上，不得出现网片翘头现象，随后在钢筋网片上满铺5cm厚的脚手板，采用铁丝绑扎牢固。

平台采用直径不小于14 的钢筋做角钢支架平台围栏立杆，钢筋穿入角钢支架预留孔内，横杆设上中下3 层，平台外侧设铁丝网进行防护围挡。

5.2.2 内模安装技术

考虑到桥墩施工的同步性，对应外模制作1 套通型内模，模板安装前先将每个墩对应的模板吊运至施工现场，采用塔吊吊装。

每层内模安装完成后进行加固检查，连接螺栓须逐个上齐，安装双螺母且拧紧。尤其是内模调节模板位置须加强加固措施，内模整体采用槽钢对顶加固。

墩身内外模板加固完成、安全防护措施完善后，进行内外模板整体加固，墩身内模、外模平模上均预留拉杆孔，拉杆采用直径25mm 精轧螺纹钢外套直径30mmPVC 管保护套对拉，防止拉杆浇入墩身混凝土内。

5.2.3 模板拆除

模板拆除在墩身砼强度达到设计强度75%后进行，采用塔吊进行拆卸。墩身模板拆除前，施工作业人员先将安全带、安全帽佩带齐全。拆模顺序为从下至上、从平模至圆端模。

拆模前先将塔吊或者吊车吊钩及钢丝绳栓接在所拆模板上，然后再拆除模板连接螺栓，利用钢筋撬棍将模板撬离混凝土表面完成脱模。依次逐块拆除其余模板，在施工作业中，作业人员不得与被拆除模板有接触，拆除模板连接螺栓过程中先将自身安全带系牢固。

5.3 钢筋制作及安装

墩身钢筋均由5#棠口加工厂统一加工制作，墩身钢筋采用塔吊或吊车吊运钢筋至墩身钢筋安装位置，每次吊运钢筋重量不得超过300kg，分批安装分批吊运，随用随吊，主筋采用机械连接接高，以加快施工进度。

5.4 墩身混凝土灌注

砼由前7#拌合站集中拌合供应。砼运输车运输到达现场，墩身高度小于30m 时采用混凝土汽车泵灌注，大于30m 采用HBT9016 或HBT9018 高压地泵进行泵送浇筑。

5.5 空心墩底部实体段施工

空心墩底部体段长度为2.5～9.5m，其中10#墩实体段长度底部最大为9.5m，顶部为3.5m。底部实体段施工采用正常的翻模施工工艺支立模板整体浇注混凝土的施工方法。根据高度的不同，采取一次浇筑成型或是分多次浇筑。

5.6 空心墩的封顶施工

墩身顶部为托盘、顶帽，高度3.5m。采取在空心墩内壁预埋支点，在支点上设置钢横梁，钢横梁上设传力杆件支撑封顶实体段底模的方案。

6 结束语

在棠口特大桥薄壁高墩施工时，采取了翻模结合塔吊的方案。除了对翻模的结构进行精心设计外。还将桥梁所有翻模施工的高墩作为一个整体进行模板配备数量、模板倒用流程、吊装设备、人员上墩、砼浇筑等各环节方案的制定和优化，取得了施工速度快、质量好、施工成本低等显著效果。