浅谈翻升模板法在上河湾大桥高墩施工中的应用
2017-04-24
1 概述
我国高等级公路多采用长大隧道、高墩大跨度桥梁相结合形式穿越山岭重丘区。在跨越山谷的大型桥梁中，桥梁下部结构一般采用抗弯抗扭性能较好的矩形独柱墩进行设计施工。本文以上河湾大桥矩形高墩施工为背景展开论述，结合同类建设工程中常出现的“地形复杂”、“工期紧张”、“安全风险大”等难题简述了上河湾大桥在特殊条件下高桥墩翻模法施工工艺。
2 工程概况
上河湾大桥位于国家高速公路网荣成至乌海公路山西境山阴至平鲁高速公路越岭段K193+805处，大桥跨越原子河沟谷。高速公路按照双向四车道设计，桥梁单幅宽度为12.75m，桥梁为全长646m的正交直线桥，上部结构为4×（4×40m）先简支后连续预应力混凝土T梁。桥墩结构形式为边跨圆柱墩、中跨变截面矩形墩相结合的形式。变截面矩形墩均为实心墩，最大墩高为48.2m。根据项目总体计划工程开工前根据方案比选确定了矩形高墩采用翻模法施工的方案。桥墩结构尺寸如图1：
3 方案比选
目前国内较常采用的高桥墩施工方法有液压滑升模板法、爬升模板法和翻模模板法。
3.1 液压滑升模板法施工
液压滑升模板法是现浇混凝土结构施工中机械化程度比较高的活动连续成型施工工艺，具有施工整体性强、施工速度较快等优点。但由于滑模法施工对连续性要求过高造成施工人员疲劳、不可预见性多的缺点，同时多台千斤顶升同步困难造成偏位控制难度大、滑升设备复杂、对构件截面同一性要求较高及施工投入过大等因素决定不适合在本工程中施工。
3.2 爬升模板法施工
爬升模板法施工的原理是以墩（柱）身作为着力点，通过附着在已完成墩身上的爬升架与模板，利用连接爬升架与模板之间爬升设备，使一方固定另一方作相对运动，交替爬升完成模板的拆装。由于采用大块模板逐节段施工具有砼结构尺寸易受控制、外观较好、自带提升设备等优点，广泛适用于大尺寸超高桥墩、塔的施工。但由于爬升支架结构复杂、不利于多工作面循环施工、费用投入过大等因素不适用于本工程。
3.3 翻升模板法施工
翻模法施工一般由2-4节模板作为一个单元，由顶节混凝土外模板作为支撑，安装上层模板现浇混凝土墩身，循环替翻升施工。翻升模板由大块模板和外支架平台等组成，采用外部起重设备（如塔吊、汽车吊等）提升完成模板上翻。具有同爬升模板类似的优点，同时由于支架结构简单轻便，具有便于翻升及多桥墩周转施工、施工专业化程度低、施工速度相对较快等特殊优势，适用于本桥矩形桥墩施工。
4 模板及支架设计及配备
4.1 模板支架设计
考虑刚度及强度结合塔吊其中能力，采用钢模设计制作。通过验算后确定模型结构及尺寸布置如下：单桥墩工作面设置三环模板，每环高度两米，施工时每循环浇筑两环，桥墩每环模板四面均采用一整块模型进行设计以保证单张模型具有良好的整体刚度。具体结构尺寸如图2：
通过受力计算结合模板设计惯例，模板面板采用4mm钢板，后备筋采用[8槽钢间距30cm竖向布置，每节模型设置两环双[14槽钢作为加强杠铁。
为便于施工作业及安全防护，每节模板加强杠铁位置按照图示设置牛腿支架，上铺脚手板作为施工平台。
4.2 模板数量配备
由于桥墩正面设置为60：1坡度故侧面模板需要按照梯形设计，一般可采用如图设置调整节的方法减少模型制作数量节约成本，但存在增加施工工序、降低组合模板刚度等不利因素。通过技术经济比选仍采用整块模型设计思路，按照最高桥墩制作从墩顶至墩底的全部侧模一套与三套正面模板配套使用，已解决模型制作量过大的问题。
全桥模板配套数量方面，按照单工作面每循环浇筑墩身混凝土4m，施工熟练后平均循环时间为3天，多工作面平行流水施工。全桥矩形墩总长679m，根据总体计划安排桥墩计划施工周期为100天（5月20日-8月30日），则需要模型配套数量为：
679m×3d4m×100d=5.09≈5套
充分考虑起重设备利用率及不可预见因素对工期影响，桥墩正面模板按照6套配备，侧面模板按照3套配备。
5 起重设备配备及布置
5.1 起重设备选择
根据桥墩布置，配备的6套翻模模板每排左右幅桥墩各设置一套，按照桥梁架设方向顺序共计三排桥墩同步施工。按照桥墩钢筋混凝土施工基本顺序，每排桥墩需起重设备连续跟班施工，故考虑桥墩施工高度等参数及连续施工需要，配备三台QTZ40塔式起重机分别布置于每排墩身工作面，负责同排两座桥墩的起重作业。
5.2 塔吊布置
根据塔吊布置基本原则塔吊布置按照图示方法在桥墩两侧交错布置，确保塔吊在工作过程中，在水平和垂直两个方向上都要保证不少于2m的安全距离，相邻两排桥墩塔机的塔身和起重臂不发生干涉，考虑到工点风力较大需保证塔机在风力过大时能自由旋转。
6 混凝土拌合物入模方式
翻模施工常规混凝土入模方式常见有泵送及料斗吊送入模两种。考虑到汽车泵成本较高，普通输送泵拆装倒运复杂，泵送混凝土坍落度较大对混凝土外观影响，泵管堵塞影响等，采用塔吊提升料斗吊送方式入模。
7 翻模施工
7.1 工艺流程
单循环工艺流程为：施工准备→钢筋安装→组装模板→浇筑混凝土→混凝土等强→拆除底节模板→混凝土养生→下一循环。
7.2 施工准备
施工准备阶段：①需要完成基底混凝土基面的清理，使混凝土上下层保持良好衔接。②放设下模混凝土基线，作为模型安装校正使用。③打磨待安装模板，有效涂刷脱模剂，确保模板表面光洁，同时对模板进行认真编号以保证模板准确拼装。④对进场工人进行安全技术培训，使工人能够安全高效优质完成施工任务。 7.3 钢筋安装
矩形墩主要钢筋结构为竖向主筋及环向箍筋构成。纵向主筋的安装采用滚轧直螺纹套筒进行连接，施工时需注意应严格按照直螺纹连接相关规程操作，确保钢筋连接质量。
7.4 组装模板
模板安装采用塔式起重机配合提升安装，安装模板时注意接缝平整、严密，防止漏浆。紧固拉杆的螺栓，在模板内加内撑，保证混凝土尺寸不受混凝土浇筑及振捣冲击力产生变形及移位。尽量消除每节模板之间的错台，以保障混凝土表面平整度。对模板的拉杆孔位置，如果缝隙过大应进行封堵，减小因漏浆造成砂眼过多等外观缺陷。
7.5 浇筑混凝土
混凝土浇筑应遵循对称分层的原则，每浇筑完成一层及时充分进行振捣，杜绝漏振。浇筑过程中注意随时观察模板支架变形情况，出现问题及时分析解决。由于一次浇筑混凝土高度达到4m，故底部混凝土浇筑时应采取缓冲措施，确保混凝土不受冲击导致离析。当混凝土浇筑到达顶部时，采用人工将顶面靠近模板边沿打平，以保障下一模混凝土接缝位于模板接缝位置，减少施工冷缝产生影响外观。
7.6 混凝土等强
混凝土浇筑完成后需要强度增长至5mpa以上方可对其表面进行安装钢筋等扰动，强度达到设计强度75%方可进行模板拆除及翻升作业。因顶部混凝土无法覆盖，在混凝土浇筑完成后可采用洒水方法对表面进行养生以减少顶面干缩裂缝的产生。
7.7 拆除底节模板
待强度达到设计强度75%后拆除底部两节模板，模板拆除采用塔吊配合人工在支架平台上拆除至地面进行打磨、清理等工作，等待下一循环安装使用。
7.8 混凝土养生
高墩翻模施工混凝土养生是一项十分重要的工作，同时也是实施过程中相对困难的一项工作。在施工过程可采用环绕墩身的软质打孔胶管进行养护，采用高压水泵自地面供水。由于翻模施工单循环周期较短，故翻模施工过程中需要全程养护，以保障混凝土表面干缩裂缝的产生并尽早形成表面强度。
8 安全防护措施
由于高墩翻模法施工作业危险源较多，安全防护设计及实施、监督工作至关重要。施工过程中搭设专用Z字型踏板通道，认真验收，并对临边进行相应防护，杜绝采用爬梯及塔吊提升等危险行为。员工施工进场前需对员工进行安全教育及交底，提高全员安全意识。施工过程中作业员工必须佩带并正确使用安全防护用品，同时安全管控人员须对施工现场全程监督管理，确保施工安全。
9 结束语
山平高速上河湾大桥桥墩施工通过精心管控，科学合理组织，施工进度、质量、安全等全面受控。验证了翻升模板法施工高桥墩的成熟施工工艺，为今后同类工程施工积累了宝贵的经验。
参考文献：
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