木工字梁懸臂模板施工技術(shù)在云龍灣大橋的運(yùn)用與創(chuàng)新

李 云 川

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋主橋孔跨布置為(30+80+205+80+30)m五跨雙塔自錨式懸索橋，主橋全長(zhǎng)428.35 m，南北走向，基本與河道正交，主跨205 m跨越錦江水面，河道兩岸設(shè)2座橋塔。橋塔由兩根塔柱及上橫梁兩部分組成，整體呈門式造型，寓意“天府之門”，北岸塔柱全高67 m，南岸塔柱全高65.3 m。塔柱截面以空心截面為主，由塔頂裝飾段、上塔柱及下塔柱組成，在上塔柱頂設(shè)置橫梁，在塔頂、各節(jié)段交接處及橫梁側(cè)面頂部與底部分別設(shè)置外凸棱線以增加橋塔的層次感。

該橋在施工過程中，成功地將木工字梁懸臂模板應(yīng)用于復(fù)雜截面高墩施工并創(chuàng)新了一種復(fù)合面板技術(shù)。該方案與常規(guī)的大塊定型鋼模翻模法相比，每座橋塔節(jié)約工期約半個(gè)月時(shí)間，總體減少了約一半以上的模板成本投入。

2 懸臂模板施工技術(shù)

2.1 懸臂模板

以CB240型懸臂模板為例，懸臂模板主要分為三大系統(tǒng)、八大部件，即支架系統(tǒng)(架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、支架加高節(jié)、后移裝置、承重三角架、下吊平臺(tái)、防護(hù)結(jié)構(gòu))、面板系統(tǒng)(面板)和埋件系統(tǒng)(埋件)。

2.2 云龍灣大橋模板方案的設(shè)計(jì)情況

云龍灣大橋塔柱橫梁以上為鋼結(jié)構(gòu)裝飾段，橫梁采用型鋼支架施工，橫梁以下共劃分為14個(gè)施工節(jié)段，1節(jié)段為梯形收口，采用普通木模板澆筑，2～14節(jié)段采用懸臂模板施工(圖1)，懸臂模板方案為：

(1)塔柱施工的最大節(jié)段高度為5 m，模板的設(shè)計(jì)高度考慮最大施工高度取值為5.3 m。

(2)塔柱外側(cè)模板采用懸臂模板體系，面板板材采用維薩(WISA)清水混凝土模板；塔柱內(nèi)側(cè)模板采用普通木模板體系，面板采用普通木膠合板[1]。

(3)塔柱外側(cè)面采用兩塊標(biāo)準(zhǔn)面板拼裝，芯帶固定；塔柱截面加大時(shí)，在兩塊標(biāo)準(zhǔn)面板間增加拼接模板，拼接模板采用加長(zhǎng)芯帶固定[2]。

(4)塔柱外凸棱線通過設(shè)置多道方木背楞、利用方木背楞的長(zhǎng)短變化予以實(shí)現(xiàn)。

圖1 木工字梁懸臂模板總裝圖

2.3 懸臂模板施工工藝流程

懸臂模板施工工藝流程見圖2，圖2中首層混凝土指懸臂模板支架第一次安裝前的混凝土澆筑。以云龍灣大橋?yàn)槔?，塔?節(jié)段為梯形收口，鑒于2節(jié)段無(wú)法在1節(jié)段上安裝懸臂支架，故此處的首層混凝土系指2節(jié)段混凝土。

圖2 懸臂模板施工工藝流程圖

2.4 施工準(zhǔn)備

(1)模板單元的設(shè)計(jì)與制造。模板由專業(yè)廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)塔柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及懸臂模板特性進(jìn)行墩身澆筑節(jié)段劃分，繪制各節(jié)段模板的拼裝圖及模板單元加工圖，并對(duì)模板及加固措施進(jìn)行計(jì)算校核。模板方案經(jīng)專家論證后，在專業(yè)加工廠內(nèi)完成各部件的加工制造。

(2)現(xiàn)場(chǎng)臨建設(shè)施的布置。每座塔柱外側(cè)布置1臺(tái)塔吊用于模板及材料吊運(yùn)，布置1座盤扣式爬梯用于施工人員上下；在塔吊及爬梯出口處搭設(shè)安全防護(hù)棚。

(3)人材機(jī)進(jìn)場(chǎng)。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃安排人員、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。在塔柱施工前，從事鋼筋、模板、混凝土施工的各工種人員以及相應(yīng)施工設(shè)備必須及時(shí)進(jìn)場(chǎng)。

(4)模板拼裝。模板拼裝分廠內(nèi)試拼和現(xiàn)場(chǎng)拼裝。模板在廠內(nèi)試拼完成、經(jīng)各方驗(yàn)收復(fù)核后編號(hào)標(biāo)識(shí)，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，按施工進(jìn)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

2.5 測(cè)量放樣

塔柱施工前，在基礎(chǔ)混凝土表面測(cè)放出塔柱結(jié)構(gòu)中軸線及各邊角控制點(diǎn)。

2.6 鋼筋安裝

所有鋼筋在鋼筋加工廠內(nèi)統(tǒng)一加工，檢驗(yàn)合格后用平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

鋼筋安裝前，分節(jié)段吊裝勁性骨架，定位、焊接牢固后，利用勁性骨架固定鋼筋。

2.7 首層模板的安裝

首層模板只安裝懸臂模板面板。面板采用汽車吊吊裝，人工輔助就位的方式進(jìn)行安裝。首層模板安裝后，安裝懸臂模板的第一次爬升埋件。

2.8 懸臂模板的安裝

懸臂模板的安裝分為第一次提升和循環(huán)提升兩種情況，支架系統(tǒng)和面板系統(tǒng)均需安裝到位。

懸臂模板提升前，需實(shí)測(cè)埋件附近的混凝土強(qiáng)度[3]，只有待強(qiáng)度達(dá)到15 MPa以上方可進(jìn)行模板的提升。

(1)模板第一次提升(圖3)。

圖3 懸臂模板第一次提升示意圖

步驟一，將支架系統(tǒng)的承重架體及吊平臺(tái)單元吊起，掛在首層混凝土相應(yīng)的埋件上。

步驟二，將支架系統(tǒng)的模板支撐架單元吊起，使后移裝置落在承重架體的桁架水平桿上，然后用卡板固定在承重架體上。

步驟三，該節(jié)段鋼筋安裝完成后，后移模板支撐架，將面板系統(tǒng)吊起，與模板支撐架對(duì)齊后，用背楞扣件將面板固定在模板支撐架上。

步驟四，調(diào)節(jié)后移裝置及可調(diào)斜撐，使模板面板下沿與首層混凝土的結(jié)構(gòu)表面抵緊并調(diào)整面板垂直；調(diào)節(jié)完成后，安裝對(duì)拉螺桿及轉(zhuǎn)角螺桿，完成模板的加固，然后將下一節(jié)段的預(yù)埋件安裝在模板上。

(2)模板的循環(huán)提升。懸臂段混凝土澆筑完成后，卸下模板面板，利用支架系統(tǒng)進(jìn)行混凝土表面的處理；然后按第一次提升步驟二、步驟三、步驟四的方法進(jìn)行整體提升。

(3)埋件系統(tǒng)的安裝。埋件系統(tǒng)的安裝及使用流程為：埋件組裝及定位安裝→拆模及支座安裝→支架系統(tǒng)的安裝→(支架的使用及提升)→埋件的拆卸。

2.9 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對(duì)鋼筋、預(yù)埋件及模板系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，檢查混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑各工序的準(zhǔn)備情況，檢查無(wú)誤后方可澆筑混凝土?；炷敛捎谜w分層連續(xù)澆筑法施工，每層厚度不大于30 cm。

2.10 養(yǎng)護(hù)與拆模

(1)混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓瓿珊?，在混凝土頂面收漿后即進(jìn)行覆蓋土工布、灑水養(yǎng)護(hù)。側(cè)模拆除后，在混凝土表面噴涂養(yǎng)護(hù)劑，然后采用寬幅塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)。

(2)拆 模。懸臂模板作為非承重側(cè)模在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后進(jìn)行模板的拆除。拆除轉(zhuǎn)角處的陽(yáng)角斜拉桿，用鋼絲繩將模板面板掛在汽車吊吊鉤上，拆除模板對(duì)拉螺桿，完成模板的拆除。

3 面板系統(tǒng)的選材優(yōu)化與創(chuàng)新

3.1 模板面板的優(yōu)化背景

(1)現(xiàn)場(chǎng)問題。維薩面板計(jì)劃周轉(zhuǎn)13次，而模板周轉(zhuǎn)10次后其混凝土外觀質(zhì)量即有所下降。經(jīng)檢查，維薩面板部分酚醛膜脫落，但整個(gè)面板尚較完整，其模板的剛度及平整度能夠滿足要求。若解決了模板表面覆膜損壞的問題，其可繼續(xù)投入使用，從而避免更換模板。

(2)解決思路。項(xiàng)目部技術(shù)人員提出了兩種解決方案：一是更換國(guó)產(chǎn)普通清水混凝土木模板；二是在維薩模板表面覆蓋一層薄膜型材料[4]，恢復(fù)面板表面的光潔度。

(3)調(diào)研與試驗(yàn)。通過在建材市場(chǎng)上開展的調(diào)研發(fā)現(xiàn)彩涂板[5]、PVC板、PET板等均具有一定的硬度與剛度，其表面光潔度高?？紤]到彩涂板的彎折性能較好，最終選用彩涂板作為覆膜板材并進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：采用彩涂板覆膜澆筑的混凝土拆模后表面光滑如一面鏡子，能夠達(dá)到清水混凝土效果。

3.2 復(fù)合面板技術(shù)應(yīng)用成本的分析

WISA模板的造價(jià)約為200元/m2，而國(guó)產(chǎn)清水模板的造價(jià)約為60元/m2，0.4 mm厚的彩涂板造價(jià)約為23元/m2。在保證清水混凝土外觀的前提下，WISA模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)平均約為12次，國(guó)產(chǎn)清水模板約為3次，彩涂板(0.4 mm厚)約為3次。以清水模板直接作為模板周轉(zhuǎn)，對(duì)比清水模板作為基板的復(fù)合模板周轉(zhuǎn)形成了四種模板類型，其對(duì)比結(jié)果見表1：

表1 清水模板成本分析表 /元·m-2

經(jīng)分析，復(fù)合面板技術(shù)的運(yùn)用，使模板周轉(zhuǎn)次數(shù)提高，模板攤銷價(jià)格減少。該項(xiàng)技術(shù)的采用不僅節(jié)約了施工成本，也有利于環(huán)境保護(hù)，值得推廣。

所存在的不足之處：聚酯類涂膜的彩涂板其耐堿性能較弱，拆模時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)考慮堿性環(huán)境造成涂膜老化的影響。若梁板類底模拆模時(shí)間跨度較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎選用覆膜板材，以防止造成混凝土表面污染。

4 結(jié) 語(yǔ)

云龍灣大橋塔柱施工運(yùn)用懸臂模板施工技術(shù)并創(chuàng)新了一種復(fù)合面板技術(shù)，在保證塔柱混凝土外觀質(zhì)量的條件下，實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約的目的，所取得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其它類似項(xiàng)目施工具有一定的參考意義。