李 勇

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

公路橋梁是公路建設(shè)項目跨越山谷、河流的節(jié)點工程，受山谷、河流等不利地形地貌條件限制，公路橋梁施工難度較大，傳統(tǒng)橋墩施工工藝對地形依賴較大，施工安全性難以保證，且支架體系復(fù)雜，橋墩垂直度不易控制。無支架翻模施工技術(shù)克服了傳統(tǒng)橋梁施工技術(shù)的弊端，且具有橋墩外觀優(yōu)良、垂直度好等優(yōu)勢[1-3]。基于此，該文以某山區(qū)橋梁空心薄壁墩施工為例，對影響橋墩垂直度控制的因素展開研究，以期實現(xiàn)對空心薄壁墩垂直度的精細(xì)控制。

1 工程概況

某山區(qū)公路需跨越山谷，場地為構(gòu)造剝蝕地山夾侵蝕堆積河谷微地貌，山谷河流上游山溝匯水形成，河槽寬約110 m，河道水流寬約10 m，河灘多樹林。該山區(qū)道路橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)制混凝土T梁，橋跨組合為3×40 m+4×50 m，其中3～6號墩為空心薄壁墩，最大架空高度為36 m，擬采用無支架翻模施工方案。

2 模板組成及工藝原理

2.1 無支架翻模模板組成

模板系統(tǒng)為工具式模板，由大型模板、工作平臺連接形成，模板翻升高度設(shè)計為3節(jié)，單節(jié)高2 m，模板均采用鋼制模板，配置楞梁和主梁，內(nèi)外模板由對拉螺栓連接，并將模板與作業(yè)平臺焊接固定，形成無支架翻模模板體系，見圖1所示。

圖1 無支架翻模模板體系

（1）內(nèi)外模板橫橋向由2塊模板對拼，連接處由∠10角鋼與面板焊接固定，不設(shè)公母口，再在相應(yīng)位置鉆設(shè)孔洞，用M16×40螺栓連接。

（2）模板外側(cè)豎向加勁楞梁選用[8槽鋼，布設(shè)間距為30 cm/道；橫向采用∠8角鋼與面板外側(cè)連接，布設(shè)間距為30 cm/道；主梁采用雙拼[14槽鋼，每塊模板布置3道，布設(shè)間距（主梁中心距）為67.5 cm。

（3）內(nèi)模、外模間采用M18對拉螺桿連接，對拉螺栓設(shè)置在3道主梁中線位置，水平間距分別設(shè)置為1.2 m、0.9 m。模板轉(zhuǎn)角位置設(shè)置45°M25對拉螺桿。

（4）翻模系統(tǒng)工作平臺由三角形桁架、防護(hù)欄及防墜網(wǎng)組成：1）三角桁架水平桿長70 cm，采用∠8角鋼與楞梁焊接固定，布設(shè)間距1.5 m；2）防護(hù)欄豎桿布設(shè)間距為1 m/道，橫欄布設(shè)間距為30 cm/道，均采用Ф50鋼管，三角桁架搭設(shè)木板，用鐵絲扎牢，為工人提供通道；3）護(hù)欄、轉(zhuǎn)角處設(shè)置安全網(wǎng)，防止人、物高空墜落。

2.2 工藝原理

無支架翻模施工技術(shù)以前一節(jié)段已澆筑混凝土為支撐，以頂節(jié)未拆除模板為下一節(jié)模板承載主體，其模板可隨墩柱混凝土施工翻升，直至施工至橋墩設(shè)計高度[4-5]。

（1）相較于傳統(tǒng)有支架施工體系，無支架反模施工技術(shù)能夠有效保證模板穩(wěn)定性和橋墩施工安全性，且上一節(jié)模板以下一節(jié)模板為支撐，可確保新舊混凝土立面在同一平面，易于控制橋墩外觀質(zhì)量、垂直度。

（2）模板翻升、拆除、物料運(yùn)輸?shù)染伤跬瓿?，混凝土由汽車泵垂直入模?/p>

（3）無支架翻模系統(tǒng)主要由模板系統(tǒng)、工作平臺、提升系統(tǒng)及附屬系統(tǒng)構(gòu)成，見圖2所示。

圖2 無支架翻模施工示意圖

3 無支架翻模施工工藝流程

施工工藝流程見圖3。

圖3 無支架翻模施工工藝流程圖

4 施工控制要點

4.1 鋼筋位置控制

案例橋梁主受力筋為直徑25 mm螺紋鋼筋，采用滾軋直螺紋套筒連接。

（1）高空鋼筋施工階段，鋼筋定位精度控制難度較大，對保護(hù)層厚度、模板支立精度、橋墩垂直度控制等均會造成不利影響。為保證鋼筋定位精度，施工階段利用勁性骨架梁定位鋼筋，防止高空鋼筋偏位。

（2）勁性骨架梁為4 m框架，施工現(xiàn)場用塔吊吊裝，用全站儀定位，法蘭調(diào)節(jié)其定位精度。

（3）鋼筋安裝前，先在勁性骨架梁上標(biāo)記鋼筋安裝位置，再安裝鋼筋。鋼筋施工完畢并驗收合格后，將骨架吊移。

4.2 垂直度和平面位置控制

案例橋梁3～7號墩為空心薄壁墩，橋墩施工階段風(fēng)荷載、施工荷載、施工場地溫濕度變化等因素，均會對墩身垂直度控制造成影響。結(jié)合以往施工經(jīng)驗及案例工程施工監(jiān)測情況，若高墩施工工序控制合理，高墩施工環(huán)境溫度是影響高墩垂直度的主要因素。

4.2.1 施工偏載的影響及控制措施

無支架翻模體系中模板系統(tǒng)除承受澆筑混凝土側(cè)壓力外，還會承受外掛作業(yè)平臺及平臺施工荷載，故模板強(qiáng)度、剛度要求較高[6]。

（1）橋墩高度較高，翻模翻升次數(shù)較多，一旦模板變形，每次模板翻升累積的變形誤差會對橋墩垂直度造成較大影響，故模板采用工具式定型組合鋼模板，確保模板強(qiáng)度、剛度符合墩柱施工要求。

（2）模板由塔吊吊運(yùn)安裝，施工工人配合進(jìn)行模板定位及安裝精度調(diào)整；為便于模板吊裝及定位調(diào)整，施工現(xiàn)場將橫橋向模板分為兩塊，減小了模板重量，降低了模板吊運(yùn)、安裝及定位調(diào)整難度。

（3）橋墩高度較高、墩身截面較大，為避免模板偏位影響墩身垂直度，現(xiàn)場采用對拉螺栓配合風(fēng)纜固定模板，取得了良好的加固效果。

（4）墩身混凝土由汽車泵垂直運(yùn)輸入模，對稱分層澆筑，分層厚度不得超過30 cm。

4.2.2 風(fēng)荷載的影響及預(yù)控措施

柔性墩身受風(fēng)荷載作用，墩身易順風(fēng)向擺動。以3號墩為例，施工現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，墩身高度為24 m時，l～3級風(fēng)載作用下，墩頂最大擺幅約1 cm；3～5級風(fēng)荷載作用下，墩頂擺幅最大可達(dá)2 cm；6級風(fēng)荷載作用下，墩頂擺幅可達(dá)3 cm，可知風(fēng)荷載對墩身平面位置影響較大，故墩身施工須避開大風(fēng)天氣施工。

4.2.3 溫度的影響及預(yù)控措施

空心墩施工及橋梁服役階段，墩身各方向受陽光照射不均，且混凝土自身導(dǎo)熱性能較差，墩身內(nèi)外、墩身陽光照射面與非照射面溫差較大，墩身混凝土在溫差作用下，各部位漲縮不一致引起墩柱水平偏位，使橋墩垂直度出現(xiàn)偏差。

（1）以3號墩為例，墩身在不同高度、不同溫差下偏位值測量結(jié)果見表1。

（2）由表1數(shù)據(jù)可知：1）墩身高度一致時，墩柱偏位隨溫差增大而增加；2）溫差一致時，墩柱偏位隨墩柱高度增加而增加；3）測量發(fā)現(xiàn)，墩身溫差最小時間為每日清晨太陽未出之時，太陽照射2 h左右時，隨太陽照射時間增加，墩身內(nèi)外溫差擴(kuò)大，隨后至中午時分，墩柱內(nèi)外溫差隨之降低，下午之后，墩柱內(nèi)外溫度與環(huán)境溫度趨于一致。

表1 3號墩在不同高度下隨溫差變化偏位

（3）受環(huán)境溫度影響，常規(guī)“十字線法”難以準(zhǔn)確測定墩身控制頂面高程及控制平面位置，經(jīng)施工現(xiàn)場反復(fù)測量試驗，分別采用“三角高程法”“四角吊錘法”控制頂面高程及平面位置，取得了良好的控制效果，同時采取適當(dāng)增加測量次數(shù)的方式，結(jié)合多次校模和預(yù)置偏位法，實現(xiàn)了對高墩垂直度的精確控制[7-8]。

（4）由于日出前墩身內(nèi)外溫差較小，此時量測墩身高度及平面位置，可有效降低測量誤差。若因天氣等因素影響，導(dǎo)致不具備日出前測量條件時，可根據(jù)不同溫差、高度下偏位情況，合理預(yù)置偏位，待模板初步安裝完畢，溫度穩(wěn)定后，再進(jìn)行墩身高度、平面位置測量，調(diào)整墩身位置偏差，確保墩身垂直度控制達(dá)到設(shè)計要求。

（5）以3號墩右幅為例，△L為偏位計算值，每次翻升后偏位數(shù)據(jù)見表2。

表2 3號右幅空心墩翻升測量結(jié)果

4.3 溫度應(yīng)力控制

測量階段，除應(yīng)考慮環(huán)境溫度對墩身垂直度偏差影響外，混凝土自身水化熱也是影響墩身垂直度的重要因素。施工階段發(fā)現(xiàn)，墩身最大溫度應(yīng)力通常出現(xiàn)在混凝土溫度下降區(qū)段，且相應(yīng)區(qū)段混凝土溫度下降速率越快，其溫度應(yīng)力越大。墩身4個棱角位置溫度下降速度最快，該部位通常為最不利拉應(yīng)力發(fā)生區(qū)段，通常在第4 d達(dá)到最不利拉應(yīng)力狀態(tài)。

墩身較高位置混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)難度較大，且不具備蒸汽養(yǎng)護(hù)條件，采用灑水覆蓋養(yǎng)生可有效防止混凝土溫度降低過快的問題，使墩柱澆筑混凝土充分水化。山區(qū)白天、夜間溫差較大，夜間宜采用加溫裝置適當(dāng)加熱墩柱外表面，抵消墩柱內(nèi)外溫差。同時，新舊混凝土接縫處，必須進(jìn)行鑿毛處理，增加新舊混凝土結(jié)合度，提升新舊混凝土結(jié)合面溫度應(yīng)力抵抗能力。

5 結(jié)論

該文以實體工程為依托，研究了山區(qū)空心薄壁墩橋梁無支架翻模施工的垂直度控制技術(shù)，結(jié)論如下：

（1）施工偏載會引起模板變形、偏位，可采用大型工具式定型組合鋼模板，保證模板剛度、強(qiáng)度，降低模板變形對墩身垂直度的影響。采用對拉螺栓加風(fēng)纜加固的方式，減少模板偏位對垂直度的影響。

（2）空心薄壁墩柔性墩身易受風(fēng)荷載作用發(fā)生擺動，案例橋梁3號墩高24 m，風(fēng)力為6級時，墩頂順風(fēng)向擺幅可達(dá)3 cm，應(yīng)避免在大風(fēng)天氣開展墩柱混凝土施工和墩身量測。

（3）溫度對墩身垂直度的影響包含環(huán)境溫度變化造成的墩身內(nèi)外溫度變形、墩身混凝土水化熱影響兩個層面；環(huán)境溫度影響可采用“三角高程法”“四角吊錘法”控制，并選擇日出前后量測控制，減小測量誤差；溫度應(yīng)力影響可采取灑水覆蓋養(yǎng)生、夜間保溫、新舊混凝土結(jié)合部位鑿毛處理等措施進(jìn)行控制。