斜拉加固模板體系在片石混凝土橋臺施工中的運用

李膺宇，胡成，劉鎰，鄧亮

（1中建三局集團有限公司西南公司，四川成都 610218；2金堂縣交通運輸局，四川成都 610400）

0 引言

橋梁工程中橋臺多為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為預(yù)防混凝土開裂，設(shè)計方面除了設(shè)置防裂網(wǎng)片外，臺身較多采用片石混凝土，即在混凝土中摻入適量的片石，以減少水泥用量，降低水化熱，減少裂縫的產(chǎn)生。施工時，模板加固一般采用對拉體系，然而因臺身存在傾斜面，模板將受到更大的浮力，采用對拉加固難以達到預(yù)期的效果，并且澆筑過程中需人工配合投放片石，效率低，且易砸中拉桿造成模板變形、跑位，進而影響外觀成型質(zhì)量。因此，片石混凝土橋臺施工需要一種更合理、高效的模板加固體系。本文基于實例，介紹一種能夠顯著提高片石混凝土橋臺施工質(zhì)量的斜拉加固模板體系。

1 工程概況

渝黔復(fù)線高速公路連接道工程為城市快速路，連接市區(qū)與渝黔復(fù)線高速公路。工程位于重慶市巴南區(qū)，線路總長約10.7km。其中鹿角縱三路立交是該快速路的一個重要立交，立交全長1.54km，包含主線橋梁3座，匝道橋5座。橋臺均為重力式U型橋臺，橋臺長度9.2～53.16m，寬度4.12～6.6m，高度4.6～10.13m，臺身采用C25片石混凝土，片石強度不低于MU30，摻量不大于20%。

2 模板選型及加固方案

2.1 模板選型

因立交范圍橋梁布置分散，受征拆影響，工作面不連續(xù)，模板選用木模板體系。

2.2 模板加固方案

臺身采用厚15mm木模板，模板次楞采用5×10cm的木枋，水平方向布置，間距為25cm。主楞為2根φ48.3×3.6mm鋼管，豎向布置，間距為50cm。為便于澆筑混凝土過程中投放片石，且防止傾斜面模板上浮，主楞鋼管未采用PVC對拉桿固定，而是使用燕尾卡加雙螺帽與斜拉螺栓固定，從而為投放片石留出了充足的面積。斜拉桿采用φ12圓鋼，并與預(yù)埋鋼筋焊接，斜拉桿水平及豎向間距均為50cm。每次最大澆筑高度為2m，最大澆筑速率為1m/h，模板加固示意圖如圖1所示。

圖1 臺身模板加固示意圖

2.3 模板驗算

2.3.1 荷載組合

模板驗算的各項荷載組合如表1所示,側(cè)壓力計算依據(jù)規(guī)范為《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162—2008）。

表1 模板驗算的各項荷載組合

新澆混凝土對模板的側(cè)壓力[1]標準值G4k計算如下所示：

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計值S正＝G4k=21.12kN/m2。

2.3.2 面板驗算[2]

經(jīng)驗算，面板強度及撓度均滿足要求。

2.3.3 主次楞驗算[2]

次楞（最大懸挑100mm）：

撓度v=0.06mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

主楞（最大懸挑250mm）：

撓度v=0.474mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

經(jīng)驗算，主次楞強度及撓度均滿足要求。

2.3.4 斜拉螺桿驗算

為防止分次澆筑最上端次楞懸臂段過長，施工縫需設(shè)置在兩道斜拉螺桿之間。斜拉螺桿水平分力N水平＝0.95mn S承，其中m、n分別為斜拉螺桿橫向、豎向間距。

（1）第一、二、三、四層斜拉螺栓驗算

橫向驗算間距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

豎向驗算間距n＝max[500，500/2+100]＝500mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=7.162/cos47°=10.501≤Ntb=12.9kN。

（2）第五層斜拉螺栓驗算

橫向驗算間距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

豎向驗算間距n＝max[0，400/2]＝200mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=2.865/cos54°=4.872kN≤Ntb=12.9kN。

綜上可知，該模板體系斜拉桿驗算滿足要求。

2.3.5 預(yù)埋鋼筋抗剪驗算

斜拉螺栓底部預(yù)埋鋼筋采用直徑25mm的螺紋鋼進行預(yù)埋，按最大水平拉力進行抗剪強度檢算。鋼筋所受的最大剪應(yīng)力τ=4F/3A，F(xiàn)為斜桿水平分力，A為鋼筋截面積。

由此計算得出τ=16×31.513×1000/3×3.14×252=85.64MPa＜[τ]=250 MPa。

預(yù)埋鋼筋抗剪計算滿足要求。

3 施工工藝流程及注意事項

3.1 施工工藝流程

重力式U型片石混凝土橋臺的施工質(zhì)量關(guān)鍵在于模板加固[3]的可靠性，以及片石投放方式和混凝土的振搗質(zhì)量，其主要施工流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

3.2 施工注意事項

（1）于承臺及擴大基礎(chǔ)接茬面插筋，采用φ22鋼筋，長1m，橫縱間距500×500mm，臺身采用防裂φ12鋼筋網(wǎng)片，橫縱間距150×150mm。鋼筋在鋼筋加工場集中加工，部分半成品運輸至施工點進行現(xiàn)場綁扎，鋼筋綁扎時，面板筋鋼筋應(yīng)垂直，搭接長度為1～2個網(wǎng)格。鋼筋綁扎完畢后，應(yīng)在靠近臺身處墊同標號混凝土墊塊，墊塊不小于4個/m2，以保證混凝土保護層厚度和不露筋。綁扎鋼筋時應(yīng)滿綁，不得缺扣或者漏綁。

（2）初次澆筑時，模板底部應(yīng)與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼筋進行焊接固定。同時，在施工過程中保證相鄰層模板不拆，兩層模板通過主楞進行有效焊接，增強模板整體抗浮能力。

（3）混凝土可采用泵送或吊車料斗入模，分層澆筑，分層厚度30～50cm，一次澆筑高度不超過2m。

（4）片石混凝土施工時填充片石的數(shù)量不超過混凝土體積的20%，抗壓強度應(yīng)不小于30MPa。片石應(yīng)均勻放置于剛澆筑的混凝土上，凈距不小于100mm，片石表面離開基礎(chǔ)表面的距離不得小于150mm，并不得接觸鋼筋或模板。

（5）片石的投放應(yīng)盡量減小對模板的沖擊。當?shù)谝粚踊炷翝仓?，可用料斗將片石吊入模?nèi)，在模內(nèi)以人工按照要求擺放片石，片石大面朝下，其紋理應(yīng)與受力方向垂直[4]。因每次澆筑高度為2m，故一般放置3層片石即可達到額定摻量，第2、3層片石先吊入片石存放平臺，然后人工進行均勻投放。

4 實施效果及對比分析

斜拉加固模板體系經(jīng)現(xiàn)場實施驗證，具有良好的可操作性、可靠性及安全性，與傳統(tǒng)PVC對拉螺桿加固體系對比，具有諸多優(yōu)點：

（1）施工效率更高。工程橋臺模板斜拉加固體系中拉桿最大長度約2m，而PVC對拉體系中拉桿最大長度超過4m，故在模板加固時，斜拉加固效率更高；

（2）加固效果更好。斜拉加固體系中的拉桿除能抵抗模板所受的側(cè)壓力外，還能提供一定的抗浮能力，而PVC對拉體系則不具備；

（3）外觀成型質(zhì)量更好。傳統(tǒng)PVC對拉體系投入片石所留空間小，同時在投放過程中極易出現(xiàn)砸中拉桿的情況，導(dǎo)致拉桿變形、松動，并且因該體系整體抗浮能力差，澆筑過程中還易出現(xiàn)模板上浮的情況。兩個因素都會對橋臺外觀成型質(zhì)量造成較大影響。而斜拉體系給投放片石留足了操作空間，并能有效防止模板上浮，從而很好地保證了橋臺的成型質(zhì)量；

（4）經(jīng)濟性較高。傳統(tǒng)PVC對拉體系中拉桿雖能回收利用，但對于厚度較大的片石混凝土橋臺施工，因澆筑過程中拉桿易發(fā)生彎曲變形，現(xiàn)場后期實際只有少數(shù)拉桿可回收利用，較大比例的拉桿無法抽出。另外，PVC對拉體系因增大拉桿的橫向間距以提供投放毛石的空間，在相同工況下，拉桿直徑需增大一個型號。斜拉加固體系中拉桿雖為一次性使用，但拉桿直徑較小，用鋼量能較好控制，同時，拉桿也增強了各層臺身的有效連接，對橋臺的整體性具有促進作用。另外，采用斜拉加固體系一般不需要額外增加外側(cè)斜撐支架，投放片石所需人工與PVC對拉體系相比將大大減少。故斜拉加固體系整體經(jīng)濟性較高。

圖3 臺身模板斜拉加固

5 結(jié)語

本文詳細介紹了一種適用于片石混凝土橋臺施工的斜拉加固模板體系，與傳統(tǒng)PVC對拉體系相比，其具有諸多優(yōu)勢，值得在橋梁工程施工中進行推廣。運用該體系時，需注意以下幾點：

（1）嚴格控制斜拉桿與預(yù)埋鋼筋的焊接質(zhì)量，防止?jié)仓^程中脫落；

（2）必須確保所有拉桿在安裝過程中不發(fā)生彎曲，以防止?jié)仓_身時模板向外偏移；

（3）該體系極大方便了片石的投入，因此，在施工過程中需嚴格控制片石投放量，確保橋臺的實體質(zhì)量。