变截面薄壁空心墩无拉杆桁架式模板施工技术

■曾厚丰 ■中铁二十一局集团三公司，陕西 咸阳 712000

1 工程概况

福厦高速铁路客运专线III标的晋江特大桥，全长4267.005米，中心里程DIK182+730，横跨晋江;桥梁上部结构为130跨、13.4米宽、32米预应力钢筋砼整孔箱梁，下部为矩形空心桥台，矩形及圆端形桥墩，有26个桥墩为变截面空心薄壁墩都在15米～20米之间，由于工期紧，标准高，其空心墩施工成为控制工期的主要施工项目之一。

2 模板方案的对比

该桥桥墩为双线矩型空心桥墩，墩身底部为1米的实体，墩帽为3米的实体，中间部分为空心，在空心的上下各设计1.2*0.5米和0.9*0.3米的倒角，墩身外壁坡度40∶1，内壁坡度50∶1见图1墩身大样。由于墩身本身的特性和业主高标准的要求，传统的翻模，爬模及滑模均不适合本桥墩的施工。因此施工工艺的选择显得尤其关键。

图1 墩身大样详图

(1)采用小模板满堂脚手架翻模法施工，优点:①小模板易提升，不需要大型起吊设备;②安满堂脚手架可以全封闭防护，不易出现危险。缺点是①施工程序多，施工缝多，模板不易拆除，利用率低，每支一层需要校中一次，模板需要施工周期长，浪费时间，工期不允许。②小模板采用对拉杆，且施工缝、模板缝及错台不满足业主高标准外观的要求;③满堂脚手架每个墩需要40t左右的钢管，2500多个扣件，周转用量太大;④满堂支架施工对人员的需求量大，重复劳动浪费大量的人力，周转性材料投入过多，成本增加，不满足经济实用施工要求。

(2)采用无拉杆桁架式模板施工(每次施工高度可以根据实际情况机动调整，一般施工高度在4～6米。)。优点:①成功地解决了工期紧张的问题，平均每个周期为6d左右。由于模板每层是由厂家严格按尺寸加工的，安装好后，尺寸准确，误差较小，需要花费的调整时间少，提高了工效;②大模板混凝土施工接缝少，能更好的确保施工质量，满足业主精品工程的要求;③模板所用的大型桁架，不需要采用其他的钢材及对拉杆，拆模后，墩身上无对拉孔，外观较采用对拉杆的墩身美观;④整个墩身模板采用大型桁架做支架，减少了钢管及扣件等易丢失的周转材料，比满堂脚手架节省近百万的材料费用，且支架为一次性作业不需要拆除，人工约满堂支架人工总量的1%。缺点是①采用吊车起吊模板，装载机转运模板，需要大量的设备投入施工才能进行。②由于采用模板支架法，安全问题成为第一重点，需在模板支架外加设防护网及安全护栏保护措施。

综合分析后采取变截面空心墩薄壁墩模板采用支架法，即采用整套模板结合墩身的内部结构分段施工比采用其他的施工方法更经济。

3 模板特点及施工工艺

3.1 模板特点

根据确定的方案结合桥墩的高度设计大面积模板。模板的高度自顶向下计算，外模整体分为8块，圆周部分4块，直线部分4块，上部20米，每块高2米，根据墩身特点设置15、17、19米每层1米，15.5、16.5、17.5、18.5、19.5每层0.5米两种调节模板，以适用于各种不同的墩高;内模每层整体分为12块，倒角模板按截面的尺寸单独设计，在倒角与平面接相处设计成梯形加宽板，以适用各个不同截面的尺寸，中间的缝隙设计成斜口便于拆除，4～14米每层高2米，外加各种截面的1米和0.5米模板来适用各种墩高。

无拉杆式模板关键在于不穿对拉杆而使混凝土施工时所产生的力全部作用在模板外侧桁架上。在外模外侧横桥向，用宽为1.2米的三角形背架，见图2。顺桥向采用两根【32a的槽钢加工而成，背架与模板采用M14的螺杆连接。在横桥向背架上左右设置有两个“耳朵”，分别用一根拉杆与顺桥向背架连接固定，并用加厚螺帽连接上紧。另外在两背架的上下槽钢中再用一钢制拉杆连接，内模用小槽钢和墩身内支撑杆加固内模。

图2 横桥向背架示意图

3.2 各主要工序的施工

(1)模板拼装。由于该墩为变截面墩，每个截面的尺寸都不一样，拼装时严格按照模板厂出厂的编号将模板和背架进行拼装，并且模板和背架必须一一对应。在模板背架的外侧焊接支架，并在背架上搭上木板，用铁丝把模板固定在支架上，木板布满支架以防止杂物坠落，在木板上面的支架上焊接两道Φ16的圆钢做护拦保护施工人员的安全，在背架外侧悬挂安全网确保人员、工具坠落，使木板，防护栏，安全网成为模板的附属物，便于整体安装拆除。

(2)定位放样。在承台顶面放出墩身位置，进行坐标校正，第一节墩身位置非常关键，采取全站仪精测，确保墩身位置的准确性，同时定出模板边线、找平，便于支立模板;第一层模板支好后，必须用仪器检查模板的轴线偏位情况，超出允许偏差必须调整，直至合格。

(3)绑扎钢筋。将加工完毕的钢筋运至墩身旁进行墩身钢筋的绑扎焊接工作。

(4)支立内、外模板采用吊车吊装。内外模板在拼装前必须进行清洁，以及涂抹脱模剂确保混凝土面的光滑。模板拼装的时候，由于施工人员站立在下层的背架脚手板上，必须待下层模板固定后再吊装上层模板，以保证模板施工人员的安全，内模采用组合后的支架模板，这样便于拆卸和组装。装完内模后，开始拼装外模，安装人员采用内外相结合的施工方法，根据空心墩的截面适时调整壁厚，确保外模安装就位，在立模板时外侧脚手架人员的安全带必须固定于脚手架之上。内外模板安装完毕后，进行校模，用吊锤对准墩身的中心进行校正，确保模板不会偏位，调整风缆绳，将位置固定，对模板的连接杆和定位销等逐一进行检查和加固，确认牢固后方可进行混凝土施工。

(5)混凝土采用搅拌站拌合混凝土，混凝土运输车运输，用输送泵垂直输送入模。下落混凝土采用水平分层的方法施工，每层厚度控制在40cm左右，防止混凝土堆积一处，振捣时，容易出现崩模。

(6)拆模。采用吊车配合进行模板的拆除，首先吊住要拆的模板，然后人工松开横向拉杆和模板之间的螺栓和定位销，使模板脱离，用装载机转运到另一个待施工的墩，以便滚动作业的顺利进行。拆除模板时人员要注意安全，吊车与拆模的人员配合要一致，统一指挥，防止出现意外。

现以19.5米高的桥墩为例简述模板的使用流程，第一次的模板安装最底层的50cm和1米的模板，报检后浇注墩身底部1米实心段的混凝土，然后接着绑扎第一节空心段的钢筋，第一节空心段混凝土浇注的高度可以根据实际情况进行调整，下面进行的模板的施工，继而进行下一空心施工段的施工。待第一节空心段浇注完毕后两天，拆除第一节空心段18～14米的模板(保留2米模板做为下一节模板的支点)，倒运至另一施工的墩柱进行底部实心段和第一节空心段施工。依次周转，形成一种滚动作业的模式。

特殊的墩身结构以及特殊的施工工艺，致使墩帽施工的难度加大，如何选用经济实用的施工方案成为关键。在此工序中我们采取了预埋件悬梁吊模法，如图3预埋件悬梁吊模法就是在上倒角的混凝土中按设计的间距预埋Φ20的带螺丝口的拉杆，用拉杆悬吊四根钢桁梁呈纵向分布，在桁梁用顶托调节墩帽底板标高，上铺4道10×10的木方呈横向分布，跟桁梁成“十字”形布置，在木方上铺设2.5cm厚的钢模板作为底模，然后在模板上制作墩帽，此工艺主要耗材只是几根预埋的拉杆钢筋，即省去了满堂支架的大量钢材也缩短了施工的周期，还便于底模的拆除。

图3 墩帽底板示意图

3.3 模板安装的质量控制和安全管理措施

模板支立应按测量定位的坐标严格操作，保证在误差允许的范围内，采用缆风绳进行空心模板的固定，同时模板之间的桁架连接杆、模板与模板之间的定位销、螺栓等必须连接紧密，防止胀模;混凝土浇筑应严格按照设计的顺序进行，每层浇筑的厚度≯50cm，确保不因局部压力过大而出现崩模的现象;支架与模板的连接焊接牢固，在安装前进行认真检查，确保质量及安全。

3.4 变截面薄壁空心墩施工要点和施工注意事项

(1)测量:①墩身每施工一个循环，用全站仪测设中心点校核一次，防止因仪器误差导致墩身偏斜。底节模板显得尤为重要。当四大块模板组拼成形后，所有螺栓不必拧紧，留出少量松动余地。模板前后方向偏斜的调整通过手拉葫芦拉至正确位置，左右偏斜的调整则在模板底边靠倾斜方向的一端塞加垫片实现。模板之间的缝隙塞有橡胶条，防止漏浆。由于模板制作及起始第一节模板调整的精度都很高，以后每次调整幅度很小。调整完毕后，先把上节模板与下节模板之间的定位销上紧，然后拧紧全部螺栓，即可浇筑混凝土;②施工中高墩的沉降观测，应采用三等水准测量，沉降水准观测控制点围绕桥墩组成闭合圈;③墩顶帽施工前后均复测其跨度及顶面标高。墩身施工完毕后，对全桥进行中线、水平及跨度贯通测量;

(2)施工缝必须认真进行凿毛处理，确保接缝密实。模板接缝严密，不漏浆。模板处理必须彻底清除干净。

(3)墩模板安装后测量其跨度、中线、标高，确认无误后再进行混凝土施工。

(4)灌注混凝土时，经常检查模板、钢筋及预埋件的位置和保护层的尺寸，确保其位置正确不发生变形。

3.5 其他注意事项

薄壁空心墩属高空作业范畴，所有操作人员均应有高空作业上岗证，特种作业人员均须持证上岗;每个施工人员佩戴安全帽、安全带，避免出现事故;支架与模板焊接牢固;拆装模板时，人员要将安全带绑在尚未松动的模板上，绑扎牢固。模板拆卸时要统一指挥，统一进行;起吊重物时，下面严禁站人，同时要观察好四周及作业面，要有专人指挥，不得野蛮施工。

4 结束语

采用无拉杆桁架式模板浇筑空心薄壁墩混凝土，成功地解决了空心薄壁高墩施工难度大，施工外观质量差的问题，且很好的解决工期紧及周转材料投入大的问题，降低了成本和损耗，取得了良好的经济效益和社会效益。