翻模法在等截面双箱式薄壁空心桥墩施工中的应用

徐明远，庞 凡

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）

0 引 言

随着中国道路、桥梁等交通基础设施建设进程的不断推进，路桥工程的建设条件日益复杂，新建桥梁多呈现出大跨径、高墩柱等特点［1－4］。为了在保证桥梁墩柱结构强度的基础上降低材料成本和墩身重量，越来越多的高墩柱采用薄壁空心结构［5－6］。目前国内薄壁空心桥墩建设过程中主要采用的施工方法包括滑模施工、爬模施工及翻模施工。在薄壁空心墩柱施工过程中选用合理的施工方法对混凝土外观质量保证、施工成本节约及施工质量管控等方面均具有积极作用［7－8］。与滑模施工和爬模施工相比，翻模法施工的施工平台较大，便于施工作业，模板易于调整，配套设备利用率高，同时钢模板刚度及承载力较大，能够减少接缝数量，保证混凝土外观质量［9］。

本文以无锡至南通过江通道公路北接线工程XT－NT1施工标段主线桥（北引桥）建设过程中的等截面双箱式薄壁空心墩施工项目为例，着重介绍翻模法在等截面双箱式薄壁空心墩施工建设过程中的施工原理及工艺流程，分析墩身模板设计及施工的注意事项，同时确定高墩柱施工过程中的主要施工通病及防治措施，以期为其他同类工程提供有益借鉴。

1 工程概况

无锡至南通过江通道公路北接线工程XT－NT1施工标段主线桥（北引桥）总长2 918．8m，桥梁主要墩身总计452根，墩身类型分为变截面薄壁空心墩、等截面薄壁空心墩及实心矩形墩。其中薄壁墩最高可达57．4m，施工难度大；同时工程所处地域雨季较长，降水及台风等天气因素对施工影响较大，这对墩身施工质量及安全管控提出更高要求。为保证墩身施工质量，在北引桥20＃～40＃等截面薄壁空心墩施工建设中采用大块定型钢模板，并以翻模法展开施工。为更好地说明翻模法在等截面薄壁空心墩施工中的适用性，本文以北引桥21＃墩为例介绍翻模法的施工原理及主要工艺流程，北引桥21＃墩身高36．578m，墩身立面尺寸为3．5m×11．0 m，结构如图1所示。

图1 墩身结构

2 翻模法施工原理及工艺流程

2．1 翻模法施工原理

翻模法所用模板是一种能够自下而上逐层上翻展开循环施工的整体面板钢模。每个墩身施工时以三层模板作为1个基本单元，模板的整体性能够保证高墩柱的施工进度及表面平整度［10－13］。用于薄壁空心墩施工的每节翻模由内外模板、作业平台、人员上下通道等部分组成。采用翻模法进行墩身施工时的工序较为简单，包括立模模板组拼、内外作业平台搭建、墩身钢筋焊接绑扎、新立模节段混凝土泵送和浇注等。当模板中浇注混凝土形成一定强度后即可将下面两层模板拆除上翻，装于第三层模板上面进行后续墩身施工。在采用翻模法进行薄壁空心墩施工时，不仅要做好墩身混凝土的养护工作，而且要保证模板安装及墩身测量的不间断作业，以提高墩身的施工质量。［14－15］

2．2 主要工艺流程

2．2．1 施工准备

在采用翻模法进行高墩柱施工前，项目施工队伍应做好墩身位置放样、钢筋加工、模板准备、混凝土配合比确定、施工材料性能检测等准备工作。

在进行墩身钢筋预埋工作前，项目测量队采用全站仪对墩身位置进行放样以确定预埋钢筋位置，待预埋钢筋安装完成后对预埋钢筋位置再次复核，同时基于桥墩实际位置对桥墩边线进行放线，并在墩身钢筋骨架的四周焊接定位筋，定位钢筋长度稍短于保护层厚度，采用双控的方法保证在首节模板安装后控制模板的平面位置，模板定位钢筋布置如图2所示。

图2 模板定位钢筋布置

在进行墩身钢筋加工时，参照墩身模板高度对墩身竖向主钢筋进行分节段加工，钢筋加工前应将表面油漆、鳞锈等清除干净，保证钢筋平直。对于墩身施工中直径不小于25mm的钢筋采用套筒进行机械连接，如图3所示。同时主钢筋上箍筋端部应设135°弯勾，弯曲直径不小于5倍箍筋直径，以保证箍筋端部能伸入核心混凝土内6d（d为纵筋直径）以上。

2．2．2 工艺流程

图3 竖向主筋机械连接

在采用翻模法进行北引桥21＃墩身施工时，按6m标准节段展开工作，首节墩身施工6m，初步配置模板高度为3m＋3m，安装好墩身底部模板后应进行模板加固和校正。待模板安装到位之后进行墩身混凝土浇注，混凝土采用汽车泵泵送浇注，插入式振捣棒振捣，底部浇注混凝土形成强度后将下面2层模板拆除，翻上来装在第3层模板上面进行施工，以此类推循环向上施工，直至完成整体墩身施工工作。详细工艺流程如图4所示。

图4 翻模法薄壁空心墩墩身施工工艺流程

3 墩身模板施工

3．1 模板设计

双箱式薄壁空心墩采用翻模法施工时所用模板为普通钢模，由3节模板组成，每节模板高度为3 m，每个施工节段高6m，立模时墩身每3m高处设置有一道工作平台，供施工人员展开现场作业。

施工模板由面板、竖向大肋、横向围檩组成，面板厚6mm，横、竖肋由槽钢制作而成，横肋为双拼形式，同节模板之间及上下节模板之间通过M16螺栓连接。内、外模之间采用直径25mm对拉杆加固，外部套直径40mm的PVC管，内模板倒角单独加工成型，其中翻模不同部件所用型材规格如表1所示。加工完成的模板按规格、型号、安装顺序等进行编号，在运输、存放过程中要防止模板受损，尤其注意对面板的保护。模板进场后先对其进行预拼装验收，验收合格后才可使用。安装完成后墩身外模板结构如图5所示，薄壁空心桥墩内外模分块整体结构如图6所示。

表1 墩身模板制作材料及规格

图5 翻模外模结构

3．2 模板安拆

在完成承台基础凿毛处理后，按照预先放样标记的桥墩外轮廓线及所布置定位钢筋的位置开展钢模板安装工作，立模前在模板内表面均匀涂抹脱模剂以便后期脱模。立模时注意做好模板支撑调整工作，以确保模板在浇注混凝土时具有足够的刚度和整体稳定性。

图6 内外模分块

模板安装、拆卸采用起重设备吊装与人工配合的方法。在安装首节模板时，首先通过在承台顶部沿模板的底面涂抹砂浆的方式找平墩身外模板并安装底平面，注意保证砂浆与钢筋的距离，然后安装墩身模板，将其调整到预定位置后固定。首节段内模安装前，在绑扎好的钢筋骨架上设置定位筋，以确定内模板的位置。墩身模板的校正利用底下一节内模，用缆绳拉外模板的顶部与内模板进行校正。进行墩身底部节段施工时，可直接将缆绳的一端固定在地面上，另一端固定在墩身模板的顶部。待模板安装后，对模板的接缝、螺栓、稳固情况等进行检查，用可测量竖直度的水平尺测量模板的竖直度，最后测量队需对模板顶的平面位置、标高进行复测，待监理工程师检查合格后进行墩身混凝土浇注。模板安装精度要求如表2所示，首节6m施工段模板安装情况如图7所示。

表2 模板安装精度要求

图7 首节6m施工段模板安装

在首节6m施工段墩身浇注混凝土达到规定强度后，即可采用塔机或汽车吊等起重设备并配合人工的方式拆除下部模板进行模板翻升，翻模时以最顶层模板作为翻升下层模板的持力层，然后借助起重设备将下二层模板拆开并滑出，起吊放置于顶层模板对应位置上进行紧固连接。上下层模板之间以螺栓连接，同层模板以螺栓、拉杆进行连接加固，确保模板整体稳固，初步完成翻模工作后模板的安装情况如图8所示。

在进行模板拆除时，依次按照内外模分块情况将模板分成小块进行拆除。先将需拆除的模板与上节模板用倒链拉紧，以防模板脱落，然后拆除拉杆及模板的连接螺栓，待模板与混凝土完全脱离后用起重设备吊起模板，在起重设备受力稳定后解除倒链并将模板吊离安装至下一墩身上。模板拆除按先底节再中节、先外模再内模的顺序进行。每节段模板拆除时依次拆除安全网栏杆、脚手架、平台、模板固定架、围带、连接螺栓、钢拉杆、钢模板等部件。拆模前要确保模板与墩身完全脱离，起吊扣件固定可靠，模板间的螺栓完全拆除，操作平台上机、具、料清理干净。

图8 翻模后墩身标准施工段模板

4 施工通病及防治措施

在采用翻模法进行双箱式薄壁空心墩施工时，由于施工准备不足或操作不当等原因，墩身在施工过程中会发生诸如跑模、胀模、漏浆、预埋件及预留孔移位、混凝土层隙或夹渣等施工通病。在施工前应明确各类施工通病产生的原因并采取相应的防治措施。

4．1 跑模

跑模是指墩身水泥混凝土拌合物在浇注过程中因侧向压力使某部位的模板整体移位，造成结构物侧面整个倾斜、底面下垂或下挠，影响墩身规格形状，压力过大时则会引起侧模崩坍，导致浇注失败。

为避免在墩身施工过程中发生跑模，在施工前应完成模板受力计算，确定好模板主要受力部位的材料规格，选择合适直径的内外模对拉螺杆，同时墙身之间用穿墙螺栓拉紧，以承担混凝上侧压力。在混凝土浇注过程中应保证布料均匀，同时派专人随时检查模板支撑情况，对于模板松动部位进行及时加固，降低对墩身混凝土施工的影响。

4．2 胀模

胀模是指在水泥混凝土侧压力作用下局部模板偏离平面或变形鼓出，使得墩身截面尺寸加大，竖直度超标，混凝土面平整度降低，对于需进行架设的支承面或缝隙则会造成不平、相顶等质量缺陷。

为防止胀模现象发生，在初步完成墩柱模板安装之后，可在外模底部设立固定撑，并设对拉螺栓进行加固。在定型组合钢模时应按模板长度方向错缝排列，同时加强模板的端头及拐角部位的连接和加固。对于采用钢管卡具组装模板的部位，如发现卡具滑扣应立即换掉，保证模板安装稳定。

4．3 漏浆

漏浆指水泥浆在浇注墩身时从模板接缝处漏出的现象。漏浆较轻时容易在墩身表面产生麻面，使结构物边棱线模糊；严重时则会产生蜂窝、露筋等。

治理漏浆可采用如下方法：模板安装前，模板承垫底部预先用水泥砂浆沿模板内边线抹成条带并进行找平；在拼缝过宽的钢模板之间及侧模与底模相接处夹垫薄橡胶片并采用U型卡扣紧；采用长木螺钉将钢模边肋与木模进行固定，必要时垫夹薄泡沫片；在端模及截面尺寸改变处加设对拉螺栓，必要时加设立柱及拉杆。

4．4 预埋件和预留孔移位

在墩身施工过程中，结构或构件的预埋件及预留孔位置与设计要求不符会损害桥梁的使用功能，影响桥梁上部结构施工，降低整体的安全性。为避免发生预埋件和预留孔移位，应在施工前应加强施工图纸会审及技术交底落实。在进行预埋件及预留孔位施工时可根据现场条件和预埋件位置精度要求，对部件进行螺栓固定、焊接固定或绑扎固定。

4．5 层隙或夹渣

层隙是指墩身混凝土在凝结硬化后存在含有木屑或泥灰条状的缝隙，层隙会削弱受力结构的受力截面积，降低抗震能力。夹渣则是指混凝土底表面内集中存在的渣状灰泥，混凝土夹渣会削弱墩身主筋保护层，诱发主筋锈蚀，降低混凝土结构耐久性。为避免墩身混凝土产生层隙或夹渣现象，应在墩身模板支好后于模板底部预留清渣口，及时用水或压缩空气冲吹清理各种杂物，清理完成后及时封闭清渣口。

5 结 语

合理的施工工艺是提升双箱式空心薄壁高墩柱施工质量和安全管控的重要前提。本文介绍了等截面双箱式薄壁空心墩施工中翻模法的施工原理及工艺流程，分析了模板设计施工要点，确定了高墩柱施工过程中跑模、胀模、漏浆、预埋件及预留孔移位等施工通病的诱发原因及防治措施。北引桥20＃～40＃等截面双箱式薄壁空心高墩柱采用翻模法施工，其工序简单，能够有效提升模板利用率，保证墩身施工质量，加快工程施工进度，同时降低施工成本，具有良好的经济和社会效益，为同类型薄壁空心高墩柱施工提供了有益借鉴。

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