变截面矩形高墩多点悬吊模架施工技术

宋 洋 张子俊

（中交一公局集团第三工程有限公司， 北京 101102）

0 引言

目前，桥梁变截面高墩施工中常见的工艺主要由液压爬模、翻模、悬臂模板、滑模及辊模等，且技术发展比较成熟，但采用利用滑模原理并突破节段浇筑高度的施工案例较少。特别是针对本工程变截面矩形高墩，既要实现高工效、低成本，施工过程中又要保证施工安全与外观质量。多点悬吊模架是利用滑模提升系统，将滑模固定模板系统改进为悬吊拆装式模板系统，同时将其固定围圈桁架改装为可收分活动桁架，使其适用于变截面高墩施工。

1 工程概况

工艺名称 最终传力装置 模板提升 主要提升荷载 质量效果 模架成本 平均m/进d度 安全效果悬臂模板 抗剪螺栓 塔吊 自重 良好 12.44 万元/套 0.8 安全风险高液压爬模 抗剪螺栓 千斤顶 自重 良好 39.65 万元/套 0.8 安全风险低悬吊模架 预埋钢管 千斤顶 自重 良好 12.89 万元/套 1.125 安全风险低

本文依托八一水库大桥3#高墩，为矩形变截面实体墩，高墩为52m，墩柱底部分别为3.6m×2.3m ，顶部为2.3m×2.3m、倒角分别为0.1m×0.1m 结构的矩形变截面高墩，墩柱顺桥向为1：80 斜面、横桥向为垂直面。高墩施工共分为23 个施工节段，起步段高度为2.5m，标准节段为2.25m。

图1 八一水库大桥3#高墩构造图

2 施工方案必选与优化

2.1 方案比选

本工程方案编制时主要对悬吊模架、液压爬模、悬臂模板等工艺进行了必选，分别对质量效果、安全风险、施工工效及造价成本等方面进行了分析。

（1）悬臂模板施工是在翻模施工的基础上，增加了爬锥埋件、螺栓和主梁三角架等手里结构，其成本投入较低，但安全风险较高，施工工效较低。

（2）液压爬模是高墩高塔施工中常用的施工工艺，一般由专业模板厂家设计安装，其成本投入高，安全风险低，施工工效较低。

（3）多点悬吊模架是在滑模基础上改进的，工序衔接要求相对较低，其成本投入第，安全风险低，施工工效高且稳定，因而现场施工组织难度低，施工质量易于保证。

2.2 悬吊模架设计优化

悬吊模架是在滑模基础上进行改进优化后而形成新型施工工艺。根据八一水库大桥3#高墩截面尺寸特点，对滑模架体进行了以下设计改进优化：

（1）增加提升架（F 架）水平杆件长度，以增加模板脱模活动空间，保证模板表面的清理，保证混凝土外观质量；

（2）模板悬吊装置由固定式改进为滚轴活动式，方便脱模操作；

（3）在垂直面围圈桁架两端增加固定连接桁架，将围圈桁架连为一体，保证其整体稳定性，降低安全风险；

（4）将倾斜面围圈深入垂直面围圈，并在两围圈底部接触面设置滚轴、不锈钢板，方便收分滑动；

（5）在倾斜面围圈两端设置锚固拉杆，悬吊模架提升过程中可作为收分动力；提升到位后可作为倾斜面围圈限位装置。

3 多点悬吊模架施工关键技术

3.1 整体施工流程

图2 多点悬吊模架施工工艺流程图

3.2 多点悬吊模架工艺原理

合模后，模板与围圈桁架之间距离为50cm，便于脱模与模板清理。模板通过吊环和滚轮吊于F 架上，通过楔块式液压千斤顶支撑于预埋在墩柱混凝土内的无缝钢管，实现围圈模架系统的同步提升。

爬升时，收分侧围圈桁架通过滚轴、锚固拉杆等在非收分侧围圈桁架内进行向内收分，以保证围圈架体的整体爬升及墩身施工的整体效果。墩身主筋安装完成后，围圈架体通过千斤顶沿着预埋的钢管轨道进行整体爬升，边爬升、边安装箍筋、拉筋，每次爬升高度为60cm～100cm，爬升前对预埋钢管进行焊接固定，防止架体爬升时因受力不均而导致的预埋钢管变形。

爬升就位后再进行模板定位合模，使吊于F 架的模板通过滚轮进行合模，安装对拉拉杆，最后浇筑混凝土、养护、凿毛，并准备下一个节段爬升施工。

3.3 施工关键技术

3.3.1 多点悬吊模架安装

墩柱施工时设置2.5m 起步段，为吊模安装提供高度空间。在安装前搭设多点悬吊模架安装的辅助平台，在第2 节施工时安装主桁架、上下施工平台、F 架、支撑体系、模板体系、防护设施等。施工第3 节时，安装下修饰平台及人员上下通道。上升至第4 节时，方可安装之字梯和通道。在模板护栏外侧设置风速测定仪，五级以上大风时禁止进行模板安装及拆除工作。

3.3.2 多点悬吊模架提升收分

根据现场实测，项目自拌C40 混凝土初凝时间为6h，12 小时强度可达到9.8MPa。在混凝土达到初凝后（6h）可进行吊模的提升。

（1）模板收分处理措施

施工标准节段为2.25m，变坡面其斜率为1：80，每节段每侧收分为28mm。模板合模前利用电动手持圆锯对垂直面模板边部进行精准切割，每2～3 个节段进行一次模板切割。

（2）吊模收分处理措施

1）非提升状态下吊模长、短围圈为栓接连接状态，相邻围圈采用12 颗φ20普通螺栓连接，同时两个长围圈外侧采用连接片连接，保证其整体稳定性。

2）提升状态时，吊模长、短围圈解除栓接连接状态，使其具备活动条件。收分侧围圈（短围圈）深入垂直面侧围圈（长围圈），两围圈下部接触面设置滚轴，以方便收分滑动，并以锚固拉杆作为收分动力和限位。

吊模整体提升时，支撑杆处配置的8 个穿心千斤顶同步工作，以提升5cm 为一个控制单位，同时安排专人统一指挥。

提升千斤顶工作的同时，机械千斤顶同步工作，吊模每提升0.5m，锚固拉杆的精轧螺纹钢螺母同步拧紧6mm，以确保模架提升到位、收分到位。

3.3.3 多点悬吊模架纠偏

（1）支承杆接长前，使用全站仪对墩身各面进行垂直度量测，节段垂直度偏差控制在0.1%以内。若超过允许垂直度，需在下节段模板安装过程中校核模板上、下口并吊垂线调整模板进行纠偏。

（2）每节混凝土浇筑前对模板进行放样定位，轴线偏差不得大于10mm，截面尺寸不得大于10mm；若大于规范标准，需对模板进行调整，在四侧模板拉中心线并复核中心点位置，用数据指导模板调整。

（3）吊模施工架体支撑在8 根支承杆上，支承杆为细钢管，平面内易弯曲，在爬升后易出现每个支承杆不均匀受力及架体倾斜的情况。架体顶面的高程按相差不大于2cm，支承杆的顶部偏位按不大于支承杆高度的2%进行控制。若超过固定范围，需在下节施工时对预埋钢管位置进行精确放样，或者在支撑管顶部设置连接杆，将连接杆做成框架形将支承杆做临时固定，使吊模在下节提升后位于准确位置。采用的液压控制平台可使8 个穿心千斤顶同步顶升，也可以使其单个顶升，可为架体纠偏。

4 施工效果

4.1 安全稳定性高

依托八一水库大桥3#墩截面尺寸特点，多点悬吊模架共设置8 个支撑点，提升架（F 架）和维萨板模板系统的使用，使整体模架系统总重较轻；楔块式千斤顶和小行程压力控制阀的使用，使爬升过程更具可控性；模板体系可实现脱模，爬升时无摩阻力，减小了支撑杆与千斤顶的受力；模架体系施工平台均为封闭模式，降低高空作业的安全风险。

4.2 混凝土外观质量好

较大的施工节段，减少了施工缝；模板系统由维萨板、工字木等组成，可实现脱模，避免了模板与混凝土面的磕碰、摩擦；模板重量小，可操作性强，定位精度高，提高了墩身外观质量。

4.3 施工工效高

依托八一水库大桥3#墩标准节段实现了“两天一模，1.125m/d”的高效率施工。

4.4 投入成本低

模架体系可根据墩身截面尺寸自行加工，可调整空间较大，设备周转性能高；整个模架体系操作简单，配置施工人员较少，可同时进行左右幅交叉作业。整体成本投入低，工效高，产值高。

5 结语

根据本工程特点及多点悬吊模架体系的应用分析，该模架体系实现了滑翻结合，同时具备了变截面矩形高墩施工的收分要求，达到了安全性能高、质量好、工效高、成本低。通过对模架体系的设计与施工中的逐步优化，使该模架体系更具有特性，为今后变截面高墩施工提供了有利参考价值。