探析空心薄壁高墩翻模施工技術(shù)在高速公路工程中的應(yīng)用

【摘要】薄壁高墩翻模施工在橋梁建設(shè)中已廣泛應(yīng)用，其施工技術(shù)不僅能提高工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度，而且能降低工程成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。本文本以萬(wàn)源至達(dá)州高速公路為例，探討空心薄壁高墩翻模施工技術(shù)。

前言

在高速公路工程中，高墩施工有很多種方法。但在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，具體采用哪一種還要依據(jù)工程的具體情況進(jìn)行全方位的綜合評(píng)價(jià)比選，才能達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的目標(biāo)。

一、工程概況

萬(wàn)源至達(dá)州高速公路D7合同段里程K32+359.5～K38+981，全長(zhǎng)6.6215公里。全標(biāo)段主線共設(shè)大橋9座，內(nèi)橋梁墩身超過(guò)40m的，設(shè)計(jì)為矩形薄壁空心墩結(jié)構(gòu)形式，施工采用部分橋梁塔吊配合翻模施工，部分搭設(shè)支架采用倒鏈提升模板翻模施工。

二、確定施工方案

施工系統(tǒng)由提升機(jī)構(gòu)（塔吊或腳手架配合倒鏈）、工作平臺(tái)、模板系統(tǒng)、和安全設(shè)施組成。工作平臺(tái)在模板外側(cè)自帶，模板外側(cè)用桁架加固，其上可搭設(shè)木板主要提供人員工作和小型機(jī)具的平臺(tái)。平臺(tái)由豎向槽鋼、底部橫向角鋼和木板組成，設(shè)上下兩層。

模板系統(tǒng)由內(nèi)模和外模、拉桿組成。外模為自制大塊模板，每節(jié)高度為2.25m，每套3節(jié)。模板面板采用6mm熱軋鋼板，以減低重量，利于模板翻動(dòng)。內(nèi)模采用與外模配套定型模板進(jìn)行拼裝。

三、設(shè)計(jì)翻模模板

1.模板設(shè)計(jì)

（1）模板高度的選定：因墩身較高，綜合考慮了節(jié)段施工時(shí)間、機(jī)具長(zhǎng)度及鋼筋配料和減少砼施工縫的數(shù)量的目的，共加工3層模板，每層2.25m，總共6.75m。施工時(shí)，每次澆注2節(jié)模板的高度，即每次翻2層模板，澆筑4.5m高的砼。

（2）模板構(gòu)造的設(shè)計(jì)：薄壁空心墩身采用內(nèi)外兩套模板，外模采用整體鋼模板，內(nèi)模采用定型鋼模板。由于墩身高，模板倒用次數(shù)多，鋼外模面板使用6mm厚鋼板制作，模板設(shè)有[16槽鋼豎肋及[12槽鋼后架，豎肋和后架皆組焊而成，后架為施工提供較為寬闊的操作平臺(tái)，同時(shí)多層后架通過(guò)螺栓連接后組成空間桁架，保證了翻模模板的空間剛度，能有效的減少模板對(duì)拉桿的使用，提高墩身混凝土的外觀質(zhì)量。

（3）模板翻升：翻模施工時(shí)，落模后需要將模板向外滑出再起吊，在每塊模板后架底橫桿上設(shè)有簡(jiǎn)易滾輪滑軌，滑出后再利用塔吊向上翻升。翻模時(shí)，保留最頂上一層模板，作為翻升下層模板的持力部分，然后，把最下二層模板拆開(kāi)并滑出，利用塔機(jī)將模板吊起，并放置于頂層模板相應(yīng)平面位置上，將模板與周圍模板聯(lián)接。

（4）墩身空心頂部的模板設(shè)計(jì)：主墩頂部3米范圍和過(guò)渡墩頂部2.5米范圍為實(shí)心段。在進(jìn)行該實(shí)心段砼施工時(shí)，考慮在墩身內(nèi)部預(yù)埋鋼板，焊上牛腿，鋪上工子鋼、方木和竹膠板作為支架，作為連續(xù)剛構(gòu)0#塊托架預(yù)埋件或簡(jiǎn)支梁蓋梁施工平臺(tái)預(yù)埋件，然后綁扎鋼筋，澆筑砼。

2.模板面板檢算

混凝土側(cè)壓力計(jì)算：t0=200/（T+15）=200/（20+15）=5.71（h）（溫度按20℃計(jì)）

新澆混凝土作用再模板上的最大側(cè)壓力：

公式一：F1=0.22λct0β1β2V1/2

式中：λc：為混凝土重力密度（kN/m3）

T0：為混凝土初凝時(shí)間，可以由試驗(yàn)資料確定，沒(méi)有試驗(yàn)資料時(shí)可選用公式200/（T+15）確定

β1：為外加劑修正系數(shù)，有緩凝作用外加劑時(shí)取1.12

β2：為塌落度修正系數(shù)，塌落度為110mm～150mm時(shí)取1.15

V： 為混凝土澆筑速度，本工程取1m/h

F1=0.22λct0β1β2V1/2=0.22×25×5.71×1.2×1.15×1^（1/2） =43.4（kN/m2）

公式二：F=λc×H

式中：H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置至新澆混凝土頂面高差h（m），本工程混凝土澆筑高度取4m。

F2=λc×H=25×4=100（kN/m2）

F1、F2取較小值，即F1=43.4（kN/m2）

荷載設(shè)計(jì)值F=F1×分項(xiàng)系數(shù)×折減系數(shù)

傾倒混凝土產(chǎn)生的水平荷載2kN/m2

F3=2×1.4×0.85=2.38（kN/m2）

混凝土振搗產(chǎn)生的荷載2kN/m2

F4=2×1.4×0.85=2.38（kN/m2）

荷載組合F=F1+F3+F4=44.3+2.38+2.38=49.06（kN/m2）

新澆混凝土有效壓頭高度為：h=49.06/25=1.96m

則模板側(cè)壓力受力圖為： （見(jiàn)右圖）

四、墩身施工要點(diǎn)

1.翻模法施工高墩的施工工藝流程如下圖

2.墩身混凝土澆筑

（1）混凝土振搗

砼的澆筑過(guò)程中，要按一定的順序和方向分層進(jìn)行，振搗方式采用插入式振動(dòng)器。混凝土每層鋪設(shè)厚度不可太厚，一般分層厚度為振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.25倍，每層灌注厚度不大于30cm。應(yīng)沿澆筑的順序方向，采用斜向振搗法，振搗棒與水平面傾角約30°左右。棒頭朝前進(jìn)方向，插棒間距以50cm為宜，防止漏振。應(yīng)依自動(dòng)滑動(dòng)的混凝土坡面循序進(jìn)行，不得進(jìn)行跳躍式振搗。有傾斜面時(shí)，應(yīng)從低處開(kāi)始，逐層擴(kuò)展升高，并保持水平分層。在折角處，應(yīng)作為一層處理。用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)應(yīng)均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，不得遺漏，做到振搗密實(shí)。移動(dòng)間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍。振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下層5cm，以清除兩層間的接縫。插入式振搗器的機(jī)頭，不得貼上模板，靠近模板振動(dòng)時(shí)要保持5cm至10cm的間距。當(dāng)振搗折角處不可避免靠近模板時(shí)，可用膠皮包裹機(jī)頭。

（2）振搗時(shí)間

每次振搗的時(shí)間要嚴(yán)格掌握。插入式振搗器，一般只要15-30s?；炷翍?yīng)振搗到漿體停止下沉，無(wú)明顯氣泡上升。表面平坦泛漿，呈現(xiàn)薄層水泥漿的狀態(tài)為止，然后慢提振搗器。振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

五、安全質(zhì)量保證措施

薄壁高墩翻模的線型控制主要通過(guò)施工測(cè)量來(lái)進(jìn)行。高墩翻模施工測(cè)量控制內(nèi)容包括：高墩中心定位測(cè)量、高墩高程測(cè)量、高墩垂直度測(cè)量，其中高墩翻模線型控制的測(cè)量工作關(guān)鍵是垂直度測(cè)量。

1.墩身平面控制測(cè)量

（1）高墩中心定位測(cè)量采用三維坐標(biāo)控制法。每個(gè)墩施工前，先由項(xiàng)目測(cè)量隊(duì)用全站儀進(jìn)行中心定位，設(shè)置好橫、縱向護(hù)樁，給施工交底。

（2）高墩高程測(cè)量采用三角高程法。用直徑10mm的鋼條焊成“豐”字形覘標(biāo)，三條橫條間隔15cm～20cm。再把覘標(biāo)焊在事先選定的墩身鋼筋上，作為觀測(cè)豎直角的觀測(cè)點(diǎn)。

（3）高墩的垂直度測(cè)量包括中線垂直度測(cè)量和邊線垂直度測(cè)量。墩身施工中重點(diǎn)控制墩身的垂直度和扭曲，中線垂直度測(cè)量和邊線垂直度測(cè)量均采用激光鉛直儀進(jìn)行，全站儀校核。

2.墩身垂直度控制

測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量監(jiān)控。中線垂直度、邊線垂直度測(cè)量采用自動(dòng)安平激光鉛直儀，每個(gè)墩安設(shè)2臺(tái)。在澆筑墩身混凝土第一模之前，在承臺(tái)上準(zhǔn)確放出墩身四角點(diǎn)的位置，在墩身相鄰兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線上引出50cm的8個(gè)點(diǎn)（見(jiàn)上圖2）作為觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)時(shí)把激光鉛直儀安裝在承臺(tái)上的8個(gè)點(diǎn)上（每角2個(gè)點(diǎn)）和橋墩中心，墩身工作平臺(tái)上設(shè)激光接受靶，能顯示光斑并捕捉斑心，激光斑心即為橋墩四角點(diǎn)延長(zhǎng)線上50cm點(diǎn)或墩身的豎向軸線上的點(diǎn)。進(jìn)行墩身的豎向軸線傳遞，這樣通過(guò)激光鉛直儀將8個(gè)控制點(diǎn)和橋墩中心點(diǎn)準(zhǔn)確的引到工作平臺(tái)上，簡(jiǎn)化了繁瑣的測(cè)量工作，而且控制準(zhǔn)確、可靠，同時(shí)定期（模板每翻9m）用全站儀對(duì)矩形空心墩的四個(gè)角進(jìn)行定位檢查，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。這樣既可較好地控制墩身的垂直度，又可較好地控制墩身的幾何尺寸。