兰渝铁路柳家河大桥翻模施工技术

赵小波

(中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛 066000)

柳家河大桥空心墩柱施工综合考虑其设计墩高、工程质量、工期要求、场地条件等多方面因素，并结合同类工程经验，采用翻模施工。本文以兰渝铁路柳家河大桥为背景，重点介绍高墩翻模施工技术，为同类工程施工提供借鉴和参考。

1 工程概况

柳家河大桥位于新建兰渝铁路四川青川县境内，处于两山峡谷之间，全长347．96 m，大桥上部结构形式为2［1-32 m+(58+96+58)连续刚构+2-32 m+1-24 m］，下部结构为挖井基础，双线T形桥台、圆端形桥墩和矩形空心墩。大桥共有6个墩身，其中2号和3号墩设计为连续刚构矩形空心墩，2号墩高70 m，墩底实体段高度7．5m，空心段墩底尺寸11．16 m(横向)×7 m(纵向)×1 m(壁厚)。3号墩高54 m，墩底实体段高度3 m，空心段墩底尺寸10．10 m(横向)×7 m(纵向)×1 m(壁厚)。顺桥方向(沿线路方向)为垂直面，横桥方向双面对称向心收坡，坡率42∶1。

2 工艺原理

翻模以已经浇筑完成且达到一定混凝土强度的墩身传至基底作为受力点和支承点，采用上、中、下三块或上、下两块竖向等高模板组成一个基本单元，循环交替组成，每一循环通过附着于已经达到一定强度的混凝土墩身的下层模板作为上层模板的支撑，随着施工的进行，上层模板与下层模板不断循环交替，不断交替翻升。如此循环作业，直至完成墩身混凝土的施工。

3 结构体系

3．1 翻模结构体

翻模由上、中、下三块模板组成一个基本单元，由外模、内模、连接件组成。根据工期要求，加工2套空心墩模板。模板面板采用δ=6 mm钢板、竖向主肋采用单［10，间距300 mm;横向主背肋采用［18b双槽钢背焊;横竖向次肋采用10 mm(厚)×100 mm(宽)钢板。模板四边均为平扣。设置外挂托架作为内外工作平台。单块模板最大重量1．8 t，最小重量0．3 t。因墩柱较高和考虑墩身横向收坡时截面的变化，模板设计时将横桥向侧模分成四块，墩浇筑到一定高度后抽掉中间一块，便于操作和固定;顺桥向侧为一块整体，2m高一节，每套3节，混凝土一次灌注4m。内模横桥向采用小钢模组合，在每层小于5 cm的缝隙采用木模处理。其主要结构如图1所示。

3．2 辅助设备

辅助设施主要包括起重设备、垂直运输系统:现场采用每墩配备塔吊、施工电梯实现模板的翻转，材料、机具和人员的运输。

3．3 稳定性计算

从钢模板、内楞、外楞、对拉螺栓几个方面进行受力分析。经计算混凝土侧压力设计值FA=42．36 kN/m2，混凝土侧压力和混凝土水平压力合计为F'=47．12 kN/m2。

图1 翻模结构示意图

3．3．1 钢模板验算

由模板结构图可知，模板均为大块钢模板，面板受力较大，面板受力可简化为在两竖向主肋支撑的简支梁受力，其截面特征:惯性矩 Ixj=1．35 ×107mm4，截面模量 Wxj=9．0 ×104mm3。

1)钢模板受力分析。大块组合钢模板以两根竖向主肋为支撑点，按简支梁进行计算，其受力见图2。其受力化为线性均布荷载:q1=F'×0．3=14．136 N/mm(用于计算承载力);q2=FA×0．3=12．708 N/mm(用于验算挠度)。

图2 钢模板受力简图

2)抗弯强度验算。承受的最大弯矩:M=0．125q1l2=0．125×14．136×3002=15．903×104N·mm。抗弯承载力:δ=1．767 N/mm2。组合钢模板的抗弯承载力 δ=1．767 N/mm2，小于钢材抗弯强度容许值［δ］=205 N/mm2，模板的强度满足要求。

3．3．2 内钢楞验算

由模板结构图可知，组合钢模板的内钢楞承受的压力较大，故对其进行验算。内钢楞为［10号的槽钢，其载面特征:惯性矩Ixj=198．3 ×104mm4，截面模量 Wxj=39．7 ×103mm3。

1)内楞受力分析。内楞以外楞为支点，则内楞可以按外伸简支梁进行计算，其受力见图3。其受力化为线性均布荷载:q1=F'×1．0=47．12 N/mm(用于计算承载力);q2=FA× 1．0=42．36 N/mm(用于验算挠度)。

图3 内楞受力简图

3．3．3 外钢楞验算

1)外楞受力分析。楞以对拉螺栓为支点，可以当作二支点简支梁进行计算，根据空心墩组合钢模板，两对拉螺栓的间距分别为:1 700 mm，1 300 mm，1 200 mm和1 000 mm，选择最大间距为1 700 mm的进行受力计算。外钢楞为2根［18号的槽钢，其截面特征:惯性矩 Ixj=21 008．6×104mm4，截面模量 Wxj=2．5 ×106mm3，其受力见图4。其受力化为线均布荷载:q1=F'×1．7=80．104 N/mm(用于计算承载力);q2=FA× 1．7=72．012 N/mm(用于验算挠度)。

图4 外楞受力简图

2)抗弯强度验算。承受的最大弯矩:M=0．125q1l2=0．125×80．104×1 7002=28．94×106N·mm。抗弯承载力为=11．58 N/mm2。外楞抗弯承载力 δ=11．58 N/mm2，小于钢材抗弯强度容许值［δ］=205 N/mm2，外楞的强度满足要求。

3．3．4 对拉螺栓验算对拉螺栓拟定使用M24螺栓，其截净面积A=452 mm2。1)对拉螺栓的拉力。N=F'×1．0 ×1．7=80．104 kN。

2)对拉螺栓的拉应力。

对拉螺栓的拉应力小于设计允许值［δ］=215 N/mm2，安全系数1．2，可以满足要求。

4 关键施工技术

4．1 模板拼装

墩身实心段混凝土浇筑后，实心段模板保留不拆除，在其上安装空心段模板。模板在安装前进行试拼，翻模安装利用塔吊辅助完成。整套模板采用φ22对拉螺栓，外套φ30的PVC塑料管，PVC管的长度严格按照每个截面处的壁厚尺寸进行截取;为保证螺栓对拉时不侵入结构，加工部分截面尺寸为10 cm×10 cm的细石混凝土顶撑与PVC管配套使用，顶撑中心预留供穿对拉螺栓用的圆孔，保证壁厚尺寸符合设计要求。当四大块模板组拼成型后，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。

4．2 模板翻升

在第二节模板内外固定架上挂好外挂平台，拆除第一节内外模板固定架。用手动葫芦挂住第一节钢模板，松开内外模板之间对拉螺栓，卸下第一段内外围带，用塔式起重机吊运至第三节混凝土顶面平台上。将第一、二节段拆下的模板吊运到第三节段混凝土顶面，清理模板并涂刷脱模剂后按放线尺寸组装为第四节模板。然后，按第一节的安装次序安装其余部分。每节模板安装时可在两节模板的缝隙间用薄钢板塞填以便纠偏。模板翻升顺序见图5。

4．3 模板拆除

图5 模板翻升顺序图

施工至墩顶后，墩顶仍保留3节模板，墩身混凝土强度大于10 MPa时，拆除模板。拆除时按先底节，再中间节，最后顶节的顺序进行。

4．4 钢筋和混凝土施工

依据模板高度和钢筋进料长度，确定每次钢筋接高的长度为4．5 m。墩身主筋采用直螺纹套筒进行接高，箍筋和构造筋焊接接长。

混凝土采用水平分层灌注，灌注时要求两边对称进行，每节段混凝土灌注后要及时进行高程测量，控制墩身总高程误差。

4．5 线型控制

高墩翻模施工，墩身垂直度、轴线偏位和高程的控制是关键。

4．5．1 模板定位

采用四点定位垂球法调整每层模板安装质量，即用全站仪采用坐标法在已施工完的薄壁墩身混凝土面上放出前、后、左、右四个标准点，测出墩壁在四个方位的角点，在模板安装过程中，随时用该四点检校模板的安装偏移情况。

4．5．2 模板复核

每层模板调整好，采用换手测量，复核立模的准确性。

平面控制:将全站仪架于控制点，用极坐标法通过控制模板位置来控制墩柱平面位置。高程控制:采用长钢卷尺(100 m钢卷尺)丈量法与三角高程控制法双控。在墩身下部1．5 m左右位置处设置整米高程控制基准线，墩身高程控制测量时从该控制基准线丈量测量，同时用全站仪利用三角高程控制法进行复核，确保高程控制误差在规范允许范围之内。

5 结语

柳家河大桥2号，3号墩有效施工天数分别为140 d和108 d，施工速度平均0．5 m/d，墩柱混凝土表观质量、墩身线形控制好，保证了工期，有一定的社会效益。

1)施工方便，工艺简单，减少了高墩施工的难度。2)墩身混凝土质量容易控制，保证了高墩施工质量。3)对于高墩连续分布，合理利用翻模，采用流水施工，更具有经济效益。

［1］中铁三局集团有限公司．客货共线铁路桥涵工程施工技术指南［M］．北京:中国铁道出版社，2009．

［2］余天庆，朱 宁，李 娜，等．翻模技术在桥梁高墩施工中的应用［J］．桥梁建设，2009(2):28．