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摘要：薄壁空心高墩施工一直是工程施工中的技术难点和重点，而施工模板和施工方法的选择是施工成败的关键。本文结合吉茶高速公路矮寨刚构桥空心薄壁高墩施工实例，对工字木梁悬臂模板从工程概况、木工字梁悬臂模板的结构和施工方法、本套模板施工空心高墩的优点等方面一一进行分析论证，供类似工程参考。
关键词：空心高墩；木工字梁悬臂；翻模施工
1概述
矮寨刚构桥位于湖南省吉（首）至茶（洞）高速公路K13+507.00处，该桥设计为88+2×45+116+67m预应力混凝土变截面刚构与连续梁组合结构桥，桥长563.24米。1～3号（左右幅）共6个桥墩设计为双肢空心墩，两肢间中心距700cm，单肢空心墩壁厚65cm，空心墩近主梁处纵向长300cm，横向宽650cm，壁厚保持不变、在高度方向按坡度170：1长宽尺寸变大至承台处。这6个空心墩墩高都大于65米，其中最高的达到93.96米（图1）。该桥地处深山峡谷之中，所有的高墩均位于陡峭山坡上，施工条件十分艰巨，材料的倒运极为不便，给施工带来了诸多困难。
墩身施工前，根据现场实际情况，对模板的单价、外观、可周转次数、自重以及施工速度等方面进行了综合比较，最终选定工字木梁悬臂模板进行高墩施工。模板标准节段浇筑高度4.5米，采用塔吊提升模板泵送混凝土入模。为了减轻模板及支架的自重，模板选用钢木组合模板（模板面板和竖肋均为木质材料，横肋及外架为型钢结构），外架采用桁架式悬臂体系，内模采用可调吊挂架。
2 木工字梁悬臂模板的结构和施工方法
2.1 工字木梁悬臂模板的组成
工字木梁悬臂模板系统是为适应高墩施工而设计的一套可爬升进行混凝土浇注施工的悬臂模板系统，该系统由模板系统和悬臂支架两部分组成。本套模板主要由以下部件组成①模板(21mm厚进口维萨面板、200mm高木工字梁、2［14槽钢靠带及各联接配件)；②支架；③主背楞扣件(联接模板与支架)；④预埋件（埋件板、高强螺杆、预埋锥）；⑤D20高强螺杆、受力螺杆、挂座体；⑥后移和前移装置；⑦操作平台、爬梯及防护设施等。操作平台分上、中、下操作平台，上操作平台做钢筋的接长、绑扎及一些小型机具的存放平台；中操作平台供施工人员穿、拆对拉螺杆，安装预埋件和模板调整用；下操作平台供施工人员拆除预埋锥和吊座使用（见图2 翻模示意图）。
图2 翻模示意图
在单块模板中，面板与竖肋(木工字梁)采用自攻螺丝和地板钉连接，竖肋与横肋（双槽钢背楞）采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置两个吊钩（如图3 模板构造图）。两块模板之间采用芯带连接，用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。
模板面板为21mm厚进口维萨板。模板高4.65米，第一次浇筑高度为4.6米，以后在标准节段每次浇筑高度为4.5米，即每次混凝土浇筑时，模板底部都有10cm的模板与上一次浇筑的混凝土搭接，以防止接缝处漏浆，保证混凝土的质量，模板顶面高出混凝土浇注面5cm，以防止在混凝土振捣时灰浆溢出模板外。
图3 模板构造图
2.2 木工字梁悬臂翻模施工工艺流程
图4 木工字梁悬臂翻模施工工艺流程图
①第一次浇注混凝土时，外模高度4.65米，浇注高度4.6米。绑扎第一节墩身钢筋后检查验收，安装预埋装置、支第一节模板，检验合格后浇筑混凝土（如图5所示）
图7 吊座安装示意图
④将支架吊装在相应的吊座上，并插入安全销，确保支架与吊座之间牢固连接；铺设操作平台，用塔吊将模板吊装在支架上并固定，安装预埋件，通过可调斜撑调整模板的垂直度，通过微调装置将模板下沿与上次浇筑完的砼结构表面顶紧，确保不漏浆、检验合格后浇筑混凝土。（第二次墩身混凝土浇筑如图8所示）。
图8 第二次墩身混凝土浇筑示意图
⑤在第一次提升的支架下安装吊平台以便拆除可周转的埋件，清除墩身表面的杂物。
2.3工字木梁外模板提升流程
①模板提升准备：解除相邻模板之间、模板与已浇筑混凝土之间的拉杆连接，取下吊座与支架之间的安全插销。
②模板后移：模板与支架（含支架平台）共同向后移动至距离混凝土面约60cm的位置，安装吊座。
③模板提升：用塔吊将模板与支架一起提升至上一节混凝土预埋吊座处（提升过程中的模板及支架平台上严禁站人，如提升侧面模板时，作业人员将提升钢丝绳挂好并取下吊座与支架之间的安全销，待作业人员全部转移至正面模板平台上后，方可进行模板提升），并将支架吊装在相应的吊座上、插入安全插销。以相同的方法提升其余模板。
④模板前移：模板提升到位后，开始前移，使模板底部与已浇筑的混凝土面密贴并固定，安装预埋件加固，准备混凝土浇筑。
⑤混凝土浇筑施工。（具体步骤如图9所示）
图9模板提升流程
2.4 工字木梁内模提升流程
内模采用和外模相同模板，因空间尺寸影响无法采用支架，而是直接将模板安装在内模平台上，混凝土浇筑后，将内模拆除放在桥下地面上，具体操作步骤如图10。
3 翻模施工技术及其他注意事项
加强技术交底，进行岗前培训，使每个管理人员、技术人员、工班施工人员都熟悉施工工艺和技术要求，对预埋件安装、模板提升等关键工序有完整有效的质量保证措施。
做好施工的准备工作，按要求预埋塔吊、电梯的附着件，保证提升设备的正常运行，确保不出现故障。
浇筑第一次砼时预埋翻模的预埋板、高强螺杆及爬锥，预埋板可与高强螺杆进行点焊，预埋件固定在模板事先预设的预埋件孔位上，安装牢固，保证预埋件在砼浇筑过程中不会发生移位。
砼达到拆除强度后，分块进行模板的拆除，在拆模前必须用塔吊提住模板，卸下预埋件在模板外的螺栓，抽出模板的对拉杆及模板四角的高强拉杆，检查模板与预埋件及其它模板是否完全分离，后移模板，并在砼预埋件上安装挂座体及受力螺杆，做好模板的提升准备工作。
提升模板前，凿除砼表面浮浆，用全站仪将墩身中线标示在混凝土上，钢筋检验合格后，再用塔吊分块提升模板，模板与上次砼接茬保证10cm。模板提升后将三脚架安装在挂座体上，插好安全销。模板固定好后用丝杠调整模板垂直度，用调节座调整模板顶面的水平，再用支架的移动系统将模板平行移到砼浇筑位置，吊线检查模板垂直度，抄平检查模板顶面水平。
安装外模四角高强拉杆，在模板上安装翻模的预埋板、高强螺杆及爬锥，穿模板的对拉杆。模板安装完成后用线锤行自检，自检合格后再进行报检复测。
测量工程师采用全站仪对模板顶面四角坐标及标高进行复测，模板复测合格后进行砼浇筑。
墩身砼同条件试件强度达到设计强度的75%时，方可后移支架进行拆模。再用塔吊提升模板，进行下一循环的施工。
翻模的工作平台是人员高空作业的唯一活动场地，施工过程中我们勤检查、勤修补、勤加固，确保安全。
施工中遇大风、大雨和雷雨天气时，我们就停止高空作业，并切断电源，待天气好转复工后，首先检查模板的各部件连接及工作平台是否有损坏，模板是否偏位。如有问题立即处理后再进行施工。
4 木工字梁维萨板面板与普通模板对比
4.1 模板周转对比
目前市场上的竹胶板薄厚不均，厚度公差较大，存在不同程度的开胶等缺陷，使用寿命也较短，理论可周转使用10～20次。在实际施工中模板的周转次数为6～8次，资源浪费较大。
本桥采用维萨板面板刚度大，自重轻，接长和接高均很方便，单面理论周转次数在50次以上，在实际施工中单面周转次数在26次以上（矮寨刚构桥3#墩使用21次，之后经尺寸修改后用于4#墩使用5次）。
4.2 工期对比
如果采用常规的模板施工，平均每模需要7～10天时间，远不能满足施工工期的要求。
采用本套模板刚开始两模因支架的组装、安全防护的安装以及操作人员的不熟练导致花费时间较多，基本每循环需要10天时间，模板安装完成，进入正常循环节段平均每循环时间为5天，部分节段循环时间甚至为3.5天，满足了业主对工期的要求，同时混凝土的质量也有明显提升。
采用木工字梁悬臂翻模，木质面板、木梁背楞，模架三角支承，可整体后移、前后倾斜，可调斜撑、微调后移装置，与钢模相比，运输方便、可现场裁剪拼装、保温效果好、少设拉筋、高空作业安全系数高，既方便拆装、节省投资、减轻重量，又可解决变坡、变截面墩身施工等难题，经济、社会效益可观，推广前景广阔。
吉茶高速矮寨刚构桥94m高墩采用了悬臂翻模施工工艺，每循环4.5m一节，最快时3.5天、平均5天一循环(各工序循环时间如图11)，优质高效地完成了墩身施工，外观和实体质量良好，为今后同类型大体积墩身施工提供了丰富的可借鉴实践经验。
图11工序循环图
5本套模板系统的优点
⑴支架、模板及施工荷载全部由对拉杆、预埋件及承重三脚架承担，不需要另搭脚手架，节省支架材料及费用、缩短工序时间，适于高空作业。
⑵模板部分可整体后移65cm,以满足绑扎钢筋，清理模板及刷脱模剂等要求。
⑶模板可利用锚固装置使其与砼贴紧、防止漏浆及错台。
⑷模板部分可相对支撑架部分上下左右调节，适用灵活。
⑸利用调整斜撑丝杠模板可前后倾斜，最大角度为30°。
⑹支架下平台，可用于预埋件的拆除及砼处理。
⑺悬臂支架设有斜撑，可方便调整模板的垂直度。
⑻模板采用工字木梁胶合板模板，刚度大，质量轻（约60㎏/m2,为钢模板重量的一半），施工安全性高。
⑼各种连接件标准化程度高，通用性强。
⑽周转次数多，可以更换面板，周转次数可达50～80次。
⑾所浇注的混凝土大面平整，色泽基本一致，得到监理和业主的好评，并组织相邻标段来我标段参观学习。
参考文献：
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[6]范立础.桥梁工程（上册）.北京：人民交通出版社，2001年11月
论文作者:刘凤兰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/12/1
标签：模板论文; 支架论文; 预埋件论文; 混凝土论文; 悬臂论文; 木梁论文; 塔吊论文; 《防护工程》2017年第17期论文;