調(diào)弧鋼模空心墩翻模施工技術(shù)

劉周禮，張志恒，冷志杰

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

客專線橋梁高墩多采用雙面收坡圓端形空心墩，由于受到收坡影響，每層圓弧模板的曲率均不同，采用常規(guī)定型鋼模板，則需要按墩高配置一整套模板，一次投入大量調(diào)弧模板。調(diào)弧鋼模板突破常規(guī)鋼模板制作完成后外形尺寸不可調(diào)整的理念，將模板制作成通過增加調(diào)整節(jié)模板可以調(diào)整圓弧的弧長的柔性鋼模板，從而大大地節(jié)約了模板的投入量，達(dá)到降低施工成本的目的。

1 工程概況

京福鐵路客運(yùn)閩贛段Ⅱ標(biāo)陳山塢特大橋全長790.8 m，起訖里程為DK439+901.5～DK440+692.3，橋梁中心里程為DK440+296.9。本橋位于江西省上饒市上饒縣鄭坊鎮(zhèn)西山村，為跨越山間低洼處而設(shè)置，橋址處地勢起伏很大。橋梁基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)、下部結(jié)構(gòu)為實(shí)心墩及空心墩柱（空心墩高度從24～67 m不等）、上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆14～32 m簡支梁及（60+100+100+60）m連續(xù)梁。本橋共有15個空心圓端形墩柱，空心墩的外坡比均為35∶1、內(nèi)坡比有70∶1、80∶1、90∶1、100∶1。

2 工藝流程

調(diào)弧模板施工工藝流程見圖1。

3 施工方案選擇及設(shè)計原理

3.1 方案的選擇

陳山塢特大橋空心圓端形墩柱共15個，其墩柱外坡比為 35∶1，墩柱內(nèi)坡比有 70∶1、80∶1、90∶1、100∶1。按傳統(tǒng)的定型鋼模板設(shè)計方案需定做約140 m的墩柱模板，這套模板的利用率太低，有的模板只能使用一次，這樣加大了墩柱施工的成本?？紤]到方案的經(jīng)濟(jì)性，又要兼顧本橋梁的工期緊張問題，本橋選擇定型鋼模板配合調(diào)弧模板施工的工藝。

由于首次涉及調(diào)弧模板，因此選擇工期不緊，墩柱坡比較單一的10號墩柱作為試驗(yàn)墩，10號墩柱42.5 m高，墩柱外坡比為35∶1，內(nèi)坡比為90∶1，墩柱頂部圓弧直徑為5.2 m，底部直徑為7.628 m。

圖1 調(diào)弧模板施工工藝流程圖

3.2 調(diào)弧模板的設(shè)計原理

調(diào)弧模板的設(shè)計原理為：將鋼模板設(shè)計成柔性模板，將半圓弧的模板分成2～3塊。每塊模板的面板設(shè)計成一整塊，模板的豎肋設(shè)計成多個單元，單元之間通過事先制定好的絲杠進(jìn)行連接，模板的法蘭在絲杠的位置斷開。使用絲桿調(diào)整出所需要的圓弧，通過增加或者減少調(diào)節(jié)塊模板，使圓弧模板的弧長滿足設(shè)計圓弧長度要求，使用模板上的調(diào)節(jié)絲桿調(diào)整出設(shè)計圓弧形狀，并使用鋼絲繩將圓弧模板兩側(cè)的圓弧模板和中間的直段模板固定形成一個整體，模板頂部使用固圓弧法蘭和原有斷開法蘭連接并固定，以達(dá)到調(diào)弧并固定模板作用，調(diào)弧模板按照3 m高度進(jìn)行設(shè)計，每施工完成3 m上下模板弧長均減短27 cm，每澆筑完成3 m從模板中間抽出一塊上下弧長均為27 cm的圓弧模板，使得圓弧模板的弧長達(dá)到下一次所需模板圓弧長，通過鋼絲繩將調(diào)弧模板的兩側(cè)圓弧模板及中間的直板模板形成一個整體，通過模板上調(diào)節(jié)絲桿調(diào)整出圓弧形狀，再在模板的頂部使用事先根據(jù)模板尺寸制作出來的整體法蘭來固定頂部模板，從而使得模板尺寸符合設(shè)計圖紙尺寸要求。見圖2、圖3。

圖2 調(diào)弧模板設(shè)計立面圖

3.3 翻模施工的原理

圖3 調(diào)弧模板平面圖

施工時第一節(jié)段模板支立于承臺頂上，第二節(jié)段模板支立于第一節(jié)段模板上，測量定位后一次性澆筑混凝土。混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后拆除第一節(jié)段模板同時拆除第二節(jié)模板的最下層拉桿，此時荷載由已硬化的墩身混凝土傳至墩底。待第一節(jié)段模板作調(diào)整和打磨后利用塔吊將其翻升至第三層，依此循環(huán)向上形成拆模、翻升立模、模板組拼、鋼筋焊接綁扎、接長泵送管道、灌注混凝土、養(yǎng)生和測量定位、標(biāo)高測量的不間斷作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計高度。

4 施工技術(shù)

4.1 模板設(shè)計

為了便于施工，調(diào)弧模板按照3 m高度進(jìn)行設(shè)計，不足3 m處設(shè)置定型鋼模板調(diào)整節(jié)，以10號墩柱為例：10號墩柱高為42.5 m，底部0.5 m模板按照定型鋼模進(jìn)行設(shè)計，因此該墩柱調(diào)弧模板圓弧設(shè)計最大直徑（7.6 m）及最小直徑（5.2 m）進(jìn)行設(shè)計。圓弧端調(diào)弧模板由2～3塊大塊模板加相應(yīng)的調(diào)整節(jié)模板組成，兩圓弧模板之間由定型直板模板，直板模板的尺寸為4 m×3 m（另加兩塊0.5 m×3 m及0.2 m×3 m調(diào)節(jié)模板）。

大片調(diào)弧模板的面板由整塊6 mm厚鋼板構(gòu)成，豎肋按照272 mm分成數(shù)個單元格，模板上下法蘭（法蘭厚度為14 mm）在豎肋位置斷開，豎肋采用 [8槽鋼，豎肋間距為252 mm，單元格內(nèi)橫道采用8 mm鋼板（連接兩個豎肋之間），橫肋間距為500 mm及250 mm，單元格之間采用調(diào)節(jié)絲杠進(jìn)行連接，3 m模板豎向布設(shè)3道，絲杠采用φ30的圓鋼，經(jīng)計算模板的受力滿足設(shè)計要求。見圖4。

圖4 調(diào)節(jié)絲杠照片

操作平臺搭設(shè)在模板固定架上，每層外模板均設(shè)模板固定架，固定架用∠50等邊角鋼焊接成三角形，通過螺栓固定在外模板的背楞上。施工平臺寬1.0 m，平臺頂面沿周邊設(shè)立防護(hù)欄桿，欄桿外側(cè)至模板固定架底部設(shè)封閉安全網(wǎng)。施工平臺上面鋪設(shè)5 cm厚木板，供操作人員作業(yè)、行走，存放小型機(jī)具。

4.2 模板安裝

墩柱與承臺接茬面鑿毛完畢且鋼筋綁扎報驗(yàn)完畢后可以開始支立模板，之前必須清理墩柱內(nèi)的雜物，同時測量放樣出模板支立位置及標(biāo)高，若承臺表面不平整。在承臺頂面外膜的位置鋪一層2 cm左右的1∶2的找平砂漿，模板與找平砂漿之間安放海綿條防止漏漿。

模板支立之前在承臺上移植一些短鋼筋頭，對模板起著限位作用（澆筑混凝土前清除干凈），模板采用吊車或者塔吊配合人工的方法進(jìn)行施工。先支立內(nèi)模板，再綁扎鋼筋，最后進(jìn)行外模板的支立工作。

外面模支立時先支立圓端形墩柱的直段模板，同時調(diào)整好直段模板的位置及標(biāo)高，然后安裝兩端的調(diào)弧模板，調(diào)弧模板下底法蘭與翻模地層模板采用螺栓連接，模板的頂部先用模板上的調(diào)節(jié)絲杠將模板的圓弧調(diào)節(jié)成所需半徑圓弧，然后使用直徑為18 mm的鋼絲繩將兩端的圓弧模板同直段模板固定成一個整體，再使用事先制作好的整體法蘭與原模板的法蘭進(jìn)行固定。整體法蘭的螺栓孔因做成橢圓形狀，橢圓的直徑與原模板的法蘭的螺栓孔直徑一樣。

4.3 調(diào)弧模板施工注意事項(xiàng)

1）調(diào)弧模板施工先施工直段模板的定位及固定施工，再進(jìn)行調(diào)弧模板的安裝，使用螺栓將圓弧模板與定型鋼板或者已施工完的調(diào)弧模板固定，再將調(diào)弧模板頂部定位法蘭安裝并定位，通過調(diào)弧模板的調(diào)節(jié)絲杠調(diào)整模板圓弧，圓弧調(diào)整完畢后使用鋼絲繩將模板圓弧端及直段模板進(jìn)行整體性固定，最后固定調(diào)弧模板頂部的定位法蘭。

2）調(diào)弧模板調(diào)弧時必須對稱調(diào)節(jié)，左右對稱調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)絲杠時可以采用油表卡尺來控制調(diào)節(jié)絲杠的長度。

3）施工過程中隨時檢查絲扣情況及鋼絲繩的狀況，如發(fā)現(xiàn)損壞必須及時更換。

5 結(jié)語

雖然該套模板現(xiàn)場實(shí)施效果較好，但由于是首次使用調(diào)弧模板，尚有一些不足和需要改進(jìn)的地方。

1）由于調(diào)弧模板是柔性模板，其制作精度要求極高。包括模板連接處的法蘭鉆孔精度，在本套模板設(shè)計時法蘭盤采用常規(guī)橢圓孔，導(dǎo)致模板成型尺寸不能很好滿足設(shè)計要求，需另外增加一套定位鋼板，才能保證兩層模板翻模時的可靠連接。改進(jìn)方法：制作鋼模板時應(yīng)當(dāng)在平面模具上按設(shè)計鉆好眼，法蘭部分分塊切割，鉆眼后套在鉆好眼的平面模具上，則可以完全保證鉆眼精度。

2）調(diào)弧絲杠與調(diào)弧鋼板之間采用單面銷接，在模板受力后調(diào)弧絲杠易發(fā)生上下滑動，影響成型后模板尺寸。改進(jìn)方法：采用雙層調(diào)弧鋼板。

3）為便于調(diào)弧每層鋼模板僅設(shè)置了兩道調(diào)弧絲杠，這樣模板受力較大，影響每次澆筑高度和施工速度。改進(jìn)方法：需要精確計算澆筑混凝土?xí)r模板側(cè)壓力，同時采用高強(qiáng)鋼材制作調(diào)弧絲杠，考慮增加多層調(diào)弧絲杠，增加的調(diào)弧絲杠僅用來承受澆筑混凝土?xí)r模板側(cè)壓力，模板調(diào)弧完成后安裝。

[1]張志恒.合肥至福州鐵路客運(yùn)專線（閩贛段）土建工程HFMG-2標(biāo)總體實(shí)施性施工組織設(shè)計[R].大連：中交一航局第三工程有限公司，2010.

[2]岳祖潤.高速鐵路施工技術(shù)與管理[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[3]郭智多.橋梁工程施工便攜手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]李金亮.高速公路橋空心薄壁高墩翻模施工技術(shù)[J].山西建筑，2010（27）：326-327.