翻模技術(shù)在公路橋梁高墩施工中的應(yīng)用探討

陸治業(yè)

(廣西壯族自治區(qū)航務(wù)工程處，廣西 南寧 530031)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展迅猛，公路網(wǎng)絡(luò)密集，基于部分特殊的地形要求，高墩橋梁的修建日益增多。根據(jù)我國(guó)高墩施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，常用的施工技術(shù)主要有滑模、爬模、翻模三種施工方法，由于其各自特點(diǎn)不同，適用情況也存在一定差異，由此必須根據(jù)實(shí)際情況合理選用，本文主要以翻模法為研究對(duì)象展開(kāi)具體分析。

1 我國(guó)公路橋梁高墩應(yīng)用情況

隨著我國(guó)公路交通網(wǎng)絡(luò)的完善，大量的橋梁需跨越大河、深谷，墩高超過(guò)40 m的橋梁屢見(jiàn)不鮮。高墩模式下，對(duì)于墩身截面尺寸的要求也越來(lái)越高，若是繼續(xù)采用實(shí)體墩型式，則混凝土用量過(guò)大，經(jīng)濟(jì)性較差，由此自20世紀(jì)60年代起，我國(guó)相繼建成了部分空心墩，此類橋墩在滿足橋梁墩高要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了橋梁整體施工的經(jīng)濟(jì)化、輕型化發(fā)展。

根據(jù)調(diào)查顯示，我國(guó)自20世紀(jì)70年代起，空心高墩修建數(shù)量急劇增加，其壁厚基本為50～80 cm，墩壁設(shè)多層構(gòu)造鋼筋，墩身設(shè)橫、縱隔板，后隨著施工工藝不斷成熟完善，墩壁厚度不斷減薄，鋼筋減少至兩層，隔板等均撤出，不僅工程量進(jìn)一步減少，在經(jīng)濟(jì)性方面的表現(xiàn)也更加優(yōu)異；20世紀(jì)90年代后，爬模、翻模等施工技術(shù)的出現(xiàn)為公路橋梁高墩施工注入了新的活力，其進(jìn)一步縮短了施工時(shí)間，有利于獲得更佳的高墩施工質(zhì)量，現(xiàn)階段墩高超過(guò)100 m的橋梁在我國(guó)工程建設(shè)中十分常見(jiàn)，表1列舉了國(guó)內(nèi)部分高墩橋梁。

表1 國(guó)內(nèi)部分高墩橋情況表

2 公路橋梁高墩施工技術(shù)的選用

2.1 三種常見(jiàn)橋梁高墩施工技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)橋梁高墩施工技術(shù)主要采用的是滑模、爬模、翻模三種，各自技術(shù)原理如下：

(1)滑模技術(shù)：預(yù)先在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)埋置鋼管(支承桿)，以千斤頂、提升架將滑升模板施工荷載轉(zhuǎn)至支承桿，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，利用液壓提升系統(tǒng)沿支承提升整個(gè)裝置，完成循環(huán)作業(yè)；

(2)爬模技術(shù)：通過(guò)液壓系統(tǒng)完成爬架與模板體系沿著導(dǎo)軌的爬升；

(3)翻模技術(shù)：其主要是借助塔吊或液壓系統(tǒng)完成模板循環(huán)交替上升施工。

滑模、爬模、翻模三種施工技術(shù)施工設(shè)備、方式具體如表2所示：

表2 三種施工技術(shù)施工設(shè)備、方式對(duì)照表

2.2 翻模技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

經(jīng)比較，上述三種施工技術(shù)中，滑模施工成本較高，工藝復(fù)雜，對(duì)施工連續(xù)性要求高，施工完成后墩身表面平滑度相對(duì)較差；爬模施工速度快，成本相對(duì)較小，但構(gòu)造復(fù)雜，多用于斜拉橋塔柱施工；翻模施工簡(jiǎn)單、速度快，可利用塔吊，也可利用液壓系統(tǒng)施工，墩身表面相對(duì)平滑。

經(jīng)綜合分析，滑模適用于澆筑低流動(dòng)度或半干硬性混凝土，要求結(jié)構(gòu)形式單一、斷面變化少、無(wú)局部凸出物；爬模適用于橋梁墻柱、索塔塔柱等施工；翻模適用于等/變截面的實(shí)體或薄壁空心混凝土結(jié)構(gòu)等。由此可知，在公路橋梁高墩施工中，翻模技術(shù)更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，整體施工效果較好，值得推廣應(yīng)用。

3 公路橋梁高墩施工中翻模技術(shù)的應(yīng)用

由上節(jié)分析可知，根據(jù)提升設(shè)備的不同，可將公路橋梁高墩施工中翻模技術(shù)分為兩種：一種是塔吊翻模；一種是液壓翻模。本文對(duì)這兩種施工技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)具體論述：

3.1 塔吊翻模施工技術(shù)

塔吊翻模施工技術(shù)，顧名思義就是利用塔吊提升模板及工作平臺(tái)，根據(jù)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，可分為傳統(tǒng)的支架法與新型無(wú)支架法：

(1)支架法工藝流程如圖1所示，從支架搭設(shè)到完成墩身施工、拆除支架共計(jì)分為12個(gè)步驟。

圖1 支架法塔吊翻模施工工藝流程圖

(2)無(wú)支架法，采用的是大型模板加工作平臺(tái)連接構(gòu)成的工具式模板，已澆混凝土段與其頂節(jié)未拆除模板為支撐依托，由塔吊完成模板與相關(guān)物資的提升(如圖2)，與傳統(tǒng)支架相比，模板安裝穩(wěn)定性、安全性、準(zhǔn)確性均有所提升，新舊混凝土接縫平順。無(wú)支架法塔吊翻模施工工藝流程為：鋼筋勁性骨架的搭設(shè)→鋼筋綁扎→內(nèi)外模板支立→內(nèi)外模對(duì)拉加固及校正→混凝土澆筑→混凝土的澆水養(yǎng)護(hù)→進(jìn)入下一節(jié)段循環(huán)，具體如圖3所示：

圖2 無(wú)支架翻模施工法示意圖

圖3 無(wú)支架法翻模施工步驟示意圖

3.2 液壓翻模施工技術(shù)

液壓翻模施工，組成部分包括工作平臺(tái)、頂桿及液壓提升設(shè)備、內(nèi)外吊架、模板系統(tǒng)、中線控制系統(tǒng)、抗風(fēng)架及輔助設(shè)施等，其工作平臺(tái)支撐于提升架上，由液壓提升設(shè)備負(fù)責(zé)模板提升。如圖4即為液壓翻?；臼┕ち鞒虉D。

圖4 液壓翻?；臼┕ち鞒虉D

4 實(shí)例分析

4.1 工程概況

本文以某高速公路橋梁為例具體論述翻模技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。此橋梁全長(zhǎng)3 510 m，全橋薄壁空心墩共27幅，42#、46#邊墩為等截面矩形空心墩，平面尺寸為8.5×3.6 m2，空心墩橫、順橋向壁厚80 cm；引橋空心墩身平面尺寸為7.0×3.4 m2、6.0×3.4 m2。42#、46#邊墩與引橋墩身分別采用塔吊翻模、履帶吊翻模施工技術(shù)，如圖5所示即為橋梁墩身結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 墩身結(jié)構(gòu)示意圖(mm)

4.2 施工方案比選

結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)墩身高大的特點(diǎn)，擬定了 3 種施工方案(見(jiàn)表3)。

表3 施工方案比選情況表

如表3所示，通過(guò)綜合分析，結(jié)合類似大橋施工經(jīng)驗(yàn)，選定吊機(jī)翻模施工方案。

4.3 吊機(jī)翻模施工工藝

4.3.1 施工流程

本橋梁墩身施工流程如圖6所示。

圖6 吊機(jī)翻模施工工藝流程圖

4.3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.3.2.1 模板制作

本橋梁墩身外模板為大面積鋼模板(見(jiàn)圖7)，每層高2.5 m，共計(jì)3層，首次澆注7.5 m，后續(xù)每次澆注5 m；內(nèi)模板為組合鋼模板+槽鋼背肋，以內(nèi)腔腳手架作支撐固定，每層模板使用3層φ25 mm精軋螺紋拉桿固定，外套采用PVC管(φ40 mm、壁厚≤2 mm)。

圖7 大面積鋼模板尺寸示意圖(mm)

4.3.2.2 翻模施工

(1)搭設(shè)腳手架：墩身施工腳手架采用φ48 mm、δ=35 mm鋼管搭建，為6 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段；腳手架與墩身凈距≥1.10 m，由于墩身為翻模施工，故搭建腳手架需留翻?？臻g，便于后續(xù)操作；腳手架達(dá)一定高度，拉設(shè)攬風(fēng)繩，確保支架穩(wěn)定。

(2)綁扎鋼筋：墩身豎向主筋接頭采用滾軋等強(qiáng)直螺紋連接，與鋼套筒擠壓連接相比，其有效避免了爆管、漏油等問(wèn)題的出現(xiàn)，省時(shí)省力，施工效果與經(jīng)濟(jì)性均較好；主筋與箍筋、主筋與架立筋間均以鉛絲綁扎固定，實(shí)時(shí)檢查鋼筋骨架垂直度。

(3)模板拼裝：利用吊機(jī)進(jìn)行模板安裝，嚴(yán)格遵循“先外模后內(nèi)?！钡捻樞颍荒０逋黄矫孢B接位置以螺桿連接、貼雙面密封膠帶，層內(nèi)模板、上下層模板增加拉桿(φ25 mm精軋螺紋。)固定；內(nèi)模為組合鋼模，以內(nèi)腔腳手架配合升降器固定；為確保模板穩(wěn)定，在承臺(tái)四周提前埋設(shè)槽鋼固定。

(4)混凝土澆筑：做好模板測(cè)量加固后，方可澆筑混凝土，做好澆筑平臺(tái)四周安全防護(hù)工作?；炷琳駬v采用插入式振動(dòng)器，其移動(dòng)距離以30～35 cm為宜，與側(cè)模相距5～10 cm。澆筑期間，派專人看護(hù)模板，嚴(yán)禁因?yàn)閿_動(dòng)螺拴等緊固件，導(dǎo)致跑模現(xiàn)象的出現(xiàn)。

(5)翻模施工工藝：完成第1節(jié)墩身施工后，混凝土強(qiáng)度、養(yǎng)護(hù)期達(dá)拆模條件(第2節(jié)完成鋼筋綁扎)，拆除底層標(biāo)準(zhǔn)節(jié)2.5 m高模板，最上層模板不拆，作為第2節(jié)墩身基礎(chǔ)模板；將拆下的模板清理干凈，涂抹上脫模劑，使用吊機(jī)安裝，繼續(xù)提升第一節(jié)第二層模板，安裝在第二節(jié)第一層模板上，構(gòu)成一個(gè)5 m高的澆筑節(jié)段。如此循環(huán)往復(fù)，完成所有節(jié)段施工，具體如圖8所示即為墩身翻模施工流程示意圖。

圖8 墩身翻模施工流程示意圖

(6)模板加固：模板提升時(shí)需臨時(shí)加固，提升完畢全面測(cè)量校核后開(kāi)展全面加固，切實(shí)保證模板穩(wěn)固。

5 結(jié)語(yǔ)

翻模法是我國(guó)公路橋梁高墩施工的常用方法之一，目前已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，其施工技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，墩身質(zhì)量好，成本相對(duì)較低，值得推廣應(yīng)用。在實(shí)際高墩施工中，需綜合考慮本橋梁墩高度、工期要求、場(chǎng)地條件、工程質(zhì)量要求等諸多因素，并結(jié)合同類工程的施工經(jīng)驗(yàn)，合理確定采用何種施工方法，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)性好的施工防范措施。本案例工程經(jīng)綜合分析后確定采用吊機(jī)翻模施工方法，規(guī)范落實(shí)各道施工工序，最終墩身質(zhì)量良好，外觀平整光滑、線條直順，為后續(xù)施工作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。