空间曲面异型主塔爬模施工技术

景 明

(中铁建设集团有限公司市政分公司，北京100166)

1 工程概况

21世纪以来，桥梁界设计与建造桥梁时将实用功能与艺术构思融为一体，充分考虑周边环境保护，使一座座桥梁成为城市中新的旅游风景线。悬索桥跨度大、造型优美，因此国内出现了大量大跨度城市景观悬索桥，目前索塔形状基本上为“H”形、“A”形、倒“V”形以及倒“Y”形等塔架，截面多以线型变化居多。

密云西统路潮白河大桥设计为独塔自锚式悬索桥，主塔为“种子”造型优美(图1)，混凝土主体高度96.325 m，共分为20个施工节段。塔柱截面在高度方向沿空间曲线变化、施工难度较大，若采用常规的爬模施工技术，操作平台无法周转使用，施工效率低下、成本较高，通过自行设计可循环的爬架爬模施工，操作便利且成本低廉。

2 主塔模板支架设计及施工工艺

索塔采用分段浇筑法施工，混凝土部分共分20个节段，采用大块定型钢模板依次爬模施工，每个塔柱模板配置2套可循环爬架周转，爬架设计时考虑模板分层高度及分块的空间线型。

2.1 模板设计

由于主塔截面沿空间曲线变化，模板设计既要考虑符合复杂的设计线型，又要考虑安拆的便利性。

2.1.1 弧面模板的线型设计

索塔模板断面为半径20 m圆弧，立面为半径不同变化圆弧，理论上塔柱表面面板无法展开。为满足侧模板外观要求，此模板面板采用近似双曲线墩柱圆弧面板的算料及加工工艺，可保证外观顺滑及几何尺寸。

2.1.2 模板的循环配置

传统的爬模施工按施工循环配置2套模板，循环爬升，模板尺寸在空间曲面上不断变化，因此模板无法周转使用，模板沿塔柱全高配置。每个循环施工时保留上节施工的模板作为安拆平台。

2.1.3 模板的分块设置

每个施工节段模板在竖向分成上下两层，标准节段每层模板高度均为2.5 m，非标准节段模板根据施工节段高度均分;在断面方向基本分为外侧模板1块，两侧圆弧段模板2块，两侧平面模板2块，内侧模板1块。共计6大块。

图1 索塔正面图

2.2 外模爬架设计

外模爬架其作用主要用于索塔钢筋绑扎及模板安装、拆除的操作平台。爬架主要分为2部分，下部为多榀三角支撑架组成，上部为分段组装的型钢脚手架，上下层之间采用钢管脚手架连接。底部三角架按标准节段模板2.5 m高度设计，上层型钢脚手架高度4.8 m，每个循环施工时三角架安装底层已浇筑混凝土节段的上层模板背楞上作为整个爬架的支撑点，型钢脚手架为本循环节段施工的操作平台。

三角架在塔柱截面布置水平间距120 cm，与模板水平拉杆位置保持一致，由于塔柱截面在空间位置及大小沿竖曲线变化，上下节段的三角架在平面上位置不能对应，因此上部脚手架制作成分段组装构架吊装，以便于循环利用。

2.2.1 底部三角撑设计

三角撑是爬架的基础，主要承受上部支架荷载及人群荷载，采用各个构件之间采用销子连接，便于拆卸。横梁及竖杆采用8#槽钢，内侧竖杆双拼槽钢，上下横梁通过销轴与内侧竖杆连接，斜撑为平台调节装置，横梁可通过调节斜撑调整至水平位置，以适应塔柱的弧面变化，确保支架稳定。竖杆上焊接φ48钢管，安装完毕后安放安全防护钢管。压紧螺栓与钢模背楞连接形成整体，模板背楞通过水平拉杆与塔身混凝土紧固形成整体，从而形成三角架通过模板固定在已浇筑的塔身混凝土内，保证支架的稳定性。内侧竖杆上端设置卡位板，用于三角架和模板背楞连接定位。三角架固定在上层已浇筑砼的模板上，采用拉杆与模板背带相连接，以保证平台整体稳定性。

2.2.2 分段组装的型钢脚手架设计

爬架上层是分段组装的型钢脚手架，由槽钢、钢管、扣件等组成，主要用于钢筋绑扎，模板安装拆除以及砼浇筑为工人提供操作平台。脚手架与三角撑连接采用扣件连接，以便于安装及拆卸。由于主塔塔柱为空间曲面造型，为了与塔柱断面形状保持一致，脚手架分成5段制作，各段之间采用脚手架连接成整体。

脚手架底座由［14槽钢与∠6.5角钢构成。制作时槽钢槽口向上，以便在安装上部脚手架时增强其安全性。在底座按120 cm焊接一节100 cm长48 mm钢管，作为底座与脚手架的连接件，底座与脚手架采用钢管搭接连接，搭接部分采用三道扣件连接。

上层钢管脚手架共三层，第一层及二层布置结构为:水平间距1.2 m，纵向间距为1 m，步距为1.8 m。第三层只搭设外层防护钢管，高度为1.2 m。

2.3 爬模施工工艺流程及要点

2.3.1 爬模施工流程

根据索塔施工的工序及爬模支架设计，每一循环施工分为10个步骤施工。

(1)在已浇筑的混凝土上节模板上安装三角支撑架;

(2)分段吊装型钢脚手架安装在三角支撑架上，各段支架采用钢管扣件连接。型钢脚手架外侧底部布设2道水平钢管，利用此钢管分别和底部三角撑预留竖向钢管、型钢脚手架竖向钢管以扣件方式连接;

(3)以1、2步骤安装的支架作为施工平台安装本节段钢筋;

(4)钢筋安装完成后拆除上部的型钢脚手架，此时施工人员以三角支撑架作为操作平台安装本循环下节模板并焊接模板拉杆;

(5)下节模板安装完成后在模板背楞上挂设型钢三角架作为施工平台安装上节模板并挂设上层三角架。挂设三角架时首先在模板背楞上安装好压紧螺栓，然后利用卡位板先把三角架挂设在模板水平背楞上，最后及时紧固压紧螺栓的螺帽;

(6)拆除模板中部的型钢脚手架;

(7)模板加固完成后在上部三角架平台上浇筑本循环节段混凝土;

(8)养护混凝土至拆模强度后拆除上一循环模板。模板拆除时，首先施工人员利用拆除段模板上的三角架作为操作平台松开水平拉杆，然后在上一节三角架上挂设吊篮拆除模板上下层模板间竖向连接螺栓，最后把模板及三角架作为整体吊装拆除。

(9)继续拆除本循环下节模板。利用吊篮继续拆除本循环下节模板水平拉杆，然后施工人员在上部三角架平台上拆除上下层模板间的竖向连接螺栓。

(10)进入下一循环。

2.3.2 施工要点及注意事项

(1)支架搭设完成后及时满铺脚手板，四周挂设密目网;

(2)当截面尺寸变化超过200 cm时，对上部型钢脚手架的长度进行调整以适应变化;

(3)因支架未通过模板与混凝土拉结，上层的三角架顶部严禁堆放钢筋等材料及大型机具，此时平台仅用于操作人员通行;

(4)混凝土浇筑完成后未形成强度前严禁在三角架顶部堆放钢筋等材料及大型机具，此时平台仅用于操作人员通行;

(5)支架与模板、混凝土拉结成整体后每榀三角架设计荷载20 kN，施工过程中每榀支架最大荷载按15 kN控制;

(6)每2榀支架间均采用钢管扣件连接;

(7)三角架顶面保持水平，若因截面变化导致顶面倾斜时及时调整斜撑螺杆;

(8)模板拆除前采用塔吊挂住模板吊点并拉紧钢丝绳，最后一道模板间连接螺栓拆除后平移提升;

(9)非标准节(单层模板高度小于2.5 m)施工时三角架固定在下两层模板背楞上，模板拆除时至少保留2层。

3 结束语

(1)传统爬模适用于线型变化且截面一致的塔柱施工，模板和操作平台支架设计为整体结构，仅须配置2个节段的模板支架即可开展循环施工;本桥塔柱截面沿高度方向变化，所有节段模板须全部配置，因此设计为组合式的平台支架可按截面尺寸配置三角支撑架、灵活多变、经济实用。

(2)本桥塔柱截面沿空间曲线变化，传统刚性结构的平台支架安装后无法保支架处于竖直状态，因此将三角支撑架设计为铰接结构，利用斜杆丝杠可调整支撑顶横梁处于水平位置，以保证上部支架竖直度。

(3)三角支撑架设计了独特的卡位板装置及单向紧固的压紧螺栓，安拆简便快捷，保证了施工操作的便利性，降低了操作人员的安全风险。

(4)通过施工过程来看操作简便、安全可靠，不仅节省了大量的支架费用，而且加快了施工循环周期。和落地脚手架方案相比，可周转爬架施工节约支架数量90%;每循环期可节约2天，15个循环施工整整节约工期1个月，由此产生的直接经济效益80万元以上。本工程由于无经验可以借鉴，在爬架设计时考虑比较保守，自重稍大，在以后的同类工程施工中可以加以改进。

［1］JTG D62－2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］

［2］GB 500017－2003钢结构设计规范［S］