變截面薄壁空心墩無(wú)拉桿桁架式模板施工技術(shù)

■曾厚豐 ■中鐵二十一局集團(tuán)三公司，陜西 咸陽(yáng) 712000

1 工程概況

福廈高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)III標(biāo)的晉江特大橋，全長(zhǎng)4267.005米，中心里程DIK182+730，橫跨晉江;橋梁上部結(jié)構(gòu)為130跨、13.4米寬、32米預(yù)應(yīng)力鋼筋砼整孔箱梁，下部為矩形空心橋臺(tái)，矩形及圓端形橋墩，有26個(gè)橋墩為變截面空心薄壁墩都在15米～20米之間，由于工期緊，標(biāo)準(zhǔn)高，其空心墩施工成為控制工期的主要施工項(xiàng)目之一。

2 模板方案的對(duì)比

該橋橋墩為雙線(xiàn)矩型空心橋墩，墩身底部為1米的實(shí)體，墩帽為3米的實(shí)體，中間部分為空心，在空心的上下各設(shè)計(jì)1.2*0.5米和0.9*0.3米的倒角，墩身外壁坡度40∶1，內(nèi)壁坡度50∶1見(jiàn)圖1墩身大樣。由于墩身本身的特性和業(yè)主高標(biāo)準(zhǔn)的要求，傳統(tǒng)的翻模，爬模及滑模均不適合本橋墩的施工。因此施工工藝的選擇顯得尤其關(guān)鍵。

圖1 墩身大樣詳圖

(1)采用小模板滿(mǎn)堂腳手架翻模法施工，優(yōu)點(diǎn):①小模板易提升，不需要大型起吊設(shè)備;②安滿(mǎn)堂腳手架可以全封閉防護(hù)，不易出現(xiàn)危險(xiǎn)。缺點(diǎn)是①施工程序多，施工縫多，模板不易拆除，利用率低，每支一層需要校中一次，模板需要施工周期長(zhǎng)，浪費(fèi)時(shí)間，工期不允許。②小模板采用對(duì)拉桿，且施工縫、模板縫及錯(cuò)臺(tái)不滿(mǎn)足業(yè)主高標(biāo)準(zhǔn)外觀(guān)的要求;③滿(mǎn)堂腳手架每個(gè)墩需要40t左右的鋼管，2500多個(gè)扣件，周轉(zhuǎn)用量太大;④滿(mǎn)堂支架施工對(duì)人員的需求量大，重復(fù)勞動(dòng)浪費(fèi)大量的人力，周轉(zhuǎn)性材料投入過(guò)多，成本增加，不滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)實(shí)用施工要求。

(2)采用無(wú)拉桿桁架式模板施工(每次施工高度可以根據(jù)實(shí)際情況機(jī)動(dòng)調(diào)整，一般施工高度在4～6米。)。優(yōu)點(diǎn):①成功地解決了工期緊張的問(wèn)題，平均每個(gè)周期為6d左右。由于模板每層是由廠(chǎng)家嚴(yán)格按尺寸加工的，安裝好后，尺寸準(zhǔn)確，誤差較小，需要花費(fèi)的調(diào)整時(shí)間少，提高了工效;②大模板混凝土施工接縫少，能更好的確保施工質(zhì)量，滿(mǎn)足業(yè)主精品工程的要求;③模板所用的大型桁架，不需要采用其他的鋼材及對(duì)拉桿，拆模后，墩身上無(wú)對(duì)拉孔，外觀(guān)較采用對(duì)拉桿的墩身美觀(guān);④整個(gè)墩身模板采用大型桁架做支架，減少了鋼管及扣件等易丟失的周轉(zhuǎn)材料，比滿(mǎn)堂腳手架節(jié)省近百萬(wàn)的材料費(fèi)用，且支架為一次性作業(yè)不需要拆除，人工約滿(mǎn)堂支架人工總量的1%。缺點(diǎn)是①采用吊車(chē)起吊模板，裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)模板，需要大量的設(shè)備投入施工才能進(jìn)行。②由于采用模板支架法，安全問(wèn)題成為第一重點(diǎn)，需在模板支架外加設(shè)防護(hù)網(wǎng)及安全護(hù)欄保護(hù)措施。

綜合分析后采取變截面空心墩薄壁墩模板采用支架法，即采用整套模板結(jié)合墩身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分段施工比采用其他的施工方法更經(jīng)濟(jì)。

3 模板特點(diǎn)及施工工藝

3.1 模板特點(diǎn)

根據(jù)確定的方案結(jié)合橋墩的高度設(shè)計(jì)大面積模板。模板的高度自頂向下計(jì)算，外模整體分為8塊，圓周部分4塊，直線(xiàn)部分4塊，上部20米，每塊高2米，根據(jù)墩身特點(diǎn)設(shè)置15、17、19米每層1米，15.5、16.5、17.5、18.5、19.5每層0.5米兩種調(diào)節(jié)模板，以適用于各種不同的墩高;內(nèi)模每層整體分為12塊，倒角模板按截面的尺寸單獨(dú)設(shè)計(jì)，在倒角與平面接相處設(shè)計(jì)成梯形加寬板，以適用各個(gè)不同截面的尺寸，中間的縫隙設(shè)計(jì)成斜口便于拆除，4～14米每層高2米，外加各種截面的1米和0.5米模板來(lái)適用各種墩高。

無(wú)拉桿式模板關(guān)鍵在于不穿對(duì)拉桿而使混凝土施工時(shí)所產(chǎn)生的力全部作用在模板外側(cè)桁架上。在外模外側(cè)橫橋向，用寬為1.2米的三角形背架，見(jiàn)圖2。順橋向采用兩根【32a的槽鋼加工而成，背架與模板采用M14的螺桿連接。在橫橋向背架上左右設(shè)置有兩個(gè)“耳朵”，分別用一根拉桿與順橋向背架連接固定，并用加厚螺帽連接上緊。另外在兩背架的上下槽鋼中再用一鋼制拉桿連接，內(nèi)模用小槽鋼和墩身內(nèi)支撐桿加固內(nèi)模。

圖2 橫橋向背架示意圖

3.2 各主要工序的施工

(1)模板拼裝。由于該墩為變截面墩，每個(gè)截面的尺寸都不一樣，拼裝時(shí)嚴(yán)格按照模板廠(chǎng)出廠(chǎng)的編號(hào)將模板和背架進(jìn)行拼裝，并且模板和背架必須一一對(duì)應(yīng)。在模板背架的外側(cè)焊接支架，并在背架上搭上木板，用鐵絲把模板固定在支架上，木板布滿(mǎn)支架以防止雜物墜落，在木板上面的支架上焊接兩道Φ16的圓鋼做護(hù)攔保護(hù)施工人員的安全，在背架外側(cè)懸掛安全網(wǎng)確保人員、工具墜落，使木板，防護(hù)欄，安全網(wǎng)成為模板的附屬物，便于整體安裝拆除。

(2)定位放樣。在承臺(tái)頂面放出墩身位置，進(jìn)行坐標(biāo)校正，第一節(jié)墩身位置非常關(guān)鍵，采取全站儀精測(cè)，確保墩身位置的準(zhǔn)確性，同時(shí)定出模板邊線(xiàn)、找平，便于支立模板;第一層模板支好后，必須用儀器檢查模板的軸線(xiàn)偏位情況，超出允許偏差必須調(diào)整，直至合格。

(3)綁扎鋼筋。將加工完畢的鋼筋運(yùn)至墩身旁進(jìn)行墩身鋼筋的綁扎焊接工作。

(4)支立內(nèi)、外模板采用吊車(chē)吊裝。內(nèi)外模板在拼裝前必須進(jìn)行清潔，以及涂抹脫模劑確?；炷撩娴墓饣Ｄ０迤囱b的時(shí)候，由于施工人員站立在下層的背架腳手板上，必須待下層模板固定后再吊裝上層模板，以保證模板施工人員的安全，內(nèi)模采用組合后的支架模板，這樣便于拆卸和組裝。裝完內(nèi)模后，開(kāi)始拼裝外模，安裝人員采用內(nèi)外相結(jié)合的施工方法，根據(jù)空心墩的截面適時(shí)調(diào)整壁厚，確保外模安裝就位，在立模板時(shí)外側(cè)腳手架人員的安全帶必須固定于腳手架之上。內(nèi)外模板安裝完畢后，進(jìn)行校模，用吊錘對(duì)準(zhǔn)墩身的中心進(jìn)行校正，確保模板不會(huì)偏位，調(diào)整風(fēng)纜繩，將位置固定，對(duì)模板的連接桿和定位銷(xiāo)等逐一進(jìn)行檢查和加固，確認(rèn)牢固后方可進(jìn)行混凝土施工。

(5)混凝土采用攪拌站拌合混凝土，混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸，用輸送泵垂直輸送入模。下落混凝土采用水平分層的方法施工，每層厚度控制在40cm左右，防止混凝土堆積一處，振搗時(shí)，容易出現(xiàn)崩模。

(6)拆模。采用吊車(chē)配合進(jìn)行模板的拆除，首先吊住要拆的模板，然后人工松開(kāi)橫向拉桿和模板之間的螺栓和定位銷(xiāo)，使模板脫離，用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一個(gè)待施工的墩，以便滾動(dòng)作業(yè)的順利進(jìn)行。拆除模板時(shí)人員要注意安全，吊車(chē)與拆模的人員配合要一致，統(tǒng)一指揮，防止出現(xiàn)意外。

現(xiàn)以19.5米高的橋墩為例簡(jiǎn)述模板的使用流程，第一次的模板安裝最底層的50cm和1米的模板，報(bào)檢后澆注墩身底部1米實(shí)心段的混凝土，然后接著綁扎第一節(jié)空心段的鋼筋，第一節(jié)空心段混凝土澆注的高度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，下面進(jìn)行的模板的施工，繼而進(jìn)行下一空心施工段的施工。待第一節(jié)空心段澆注完畢后兩天，拆除第一節(jié)空心段18～14米的模板(保留2米模板做為下一節(jié)模板的支點(diǎn))，倒運(yùn)至另一施工的墩柱進(jìn)行底部實(shí)心段和第一節(jié)空心段施工。依次周轉(zhuǎn)，形成一種滾動(dòng)作業(yè)的模式。

特殊的墩身結(jié)構(gòu)以及特殊的施工工藝，致使墩帽施工的難度加大，如何選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的施工方案成為關(guān)鍵。在此工序中我們采取了預(yù)埋件懸梁吊模法，如圖3預(yù)埋件懸梁吊模法就是在上倒角的混凝土中按設(shè)計(jì)的間距預(yù)埋Φ20的帶螺絲口的拉桿，用拉桿懸吊四根鋼桁梁呈縱向分布，在桁梁用頂托調(diào)節(jié)墩帽底板標(biāo)高，上鋪4道10×10的木方呈橫向分布，跟桁梁成“十字”形布置，在木方上鋪設(shè)2.5cm厚的鋼模板作為底模，然后在模板上制作墩帽，此工藝主要耗材只是幾根預(yù)埋的拉桿鋼筋，即省去了滿(mǎn)堂支架的大量鋼材也縮短了施工的周期，還便于底模的拆除。

圖3 墩帽底板示意圖

3.3 模板安裝的質(zhì)量控制和安全管理措施

模板支立應(yīng)按測(cè)量定位的坐標(biāo)嚴(yán)格操作，保證在誤差允許的范圍內(nèi)，采用纜風(fēng)繩進(jìn)行空心模板的固定，同時(shí)模板之間的桁架連接桿、模板與模板之間的定位銷(xiāo)、螺栓等必須連接緊密，防止脹模;混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的順序進(jìn)行，每層澆筑的厚度≯50cm，確保不因局部壓力過(guò)大而出現(xiàn)崩模的現(xiàn)象;支架與模板的連接焊接牢固，在安裝前進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保質(zhì)量及安全。

3.4 變截面薄壁空心墩施工要點(diǎn)和施工注意事項(xiàng)

(1)測(cè)量:①墩身每施工一個(gè)循環(huán)，用全站儀測(cè)設(shè)中心點(diǎn)校核一次，防止因儀器誤差導(dǎo)致墩身偏斜。底節(jié)模板顯得尤為重要。當(dāng)四大塊模板組拼成形后，所有螺栓不必?cái)Q緊，留出少量松動(dòng)余地。模板前后方向偏斜的調(diào)整通過(guò)手拉葫蘆拉至正確位置，左右偏斜的調(diào)整則在模板底邊靠?jī)A斜方向的一端塞加墊片實(shí)現(xiàn)。模板之間的縫隙塞有橡膠條，防止漏漿。由于模板制作及起始第一節(jié)模板調(diào)整的精度都很高，以后每次調(diào)整幅度很小。調(diào)整完畢后，先把上節(jié)模板與下節(jié)模板之間的定位銷(xiāo)上緊，然后擰緊全部螺栓，即可澆筑混凝土;②施工中高墩的沉降觀(guān)測(cè)，應(yīng)采用三等水準(zhǔn)測(cè)量，沉降水準(zhǔn)觀(guān)測(cè)控制點(diǎn)圍繞橋墩組成閉合圈;③墩頂帽施工前后均復(fù)測(cè)其跨度及頂面標(biāo)高。墩身施工完畢后，對(duì)全橋進(jìn)行中線(xiàn)、水平及跨度貫通測(cè)量;

(2)施工縫必須認(rèn)真進(jìn)行鑿毛處理，確保接縫密實(shí)。模板接縫嚴(yán)密，不漏漿。模板處理必須徹底清除干凈。

(3)墩模板安裝后測(cè)量其跨度、中線(xiàn)、標(biāo)高，確認(rèn)無(wú)誤后再進(jìn)行混凝土施工。

(4)灌注混凝土?xí)r，經(jīng)常檢查模板、鋼筋及預(yù)埋件的位置和保護(hù)層的尺寸，確保其位置正確不發(fā)生變形。

3.5 其他注意事項(xiàng)

薄壁空心墩屬高空作業(yè)范疇，所有操作人員均應(yīng)有高空作業(yè)上崗證，特種作業(yè)人員均須持證上崗;每個(gè)施工人員佩戴安全帽、安全帶，避免出現(xiàn)事故;支架與模板焊接牢固;拆裝模板時(shí)，人員要將安全帶綁在尚未松動(dòng)的模板上，綁扎牢固。模板拆卸時(shí)要統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一進(jìn)行;起吊重物時(shí)，下面嚴(yán)禁站人，同時(shí)要觀(guān)察好四周及作業(yè)面，要有專(zhuān)人指揮，不得野蠻施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用無(wú)拉桿桁架式模板澆筑空心薄壁墩混凝土，成功地解決了空心薄壁高墩施工難度大，施工外觀(guān)質(zhì)量差的問(wèn)題，且很好的解決工期緊及周轉(zhuǎn)材料投入大的問(wèn)題，降低了成本和損耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。