简谈心高薄壁空心高墩施工技术小结

【摘要】：随着高速公路在山岭重丘区的修建，中，特大桥的设计相对增多，而墩柱也由几十米增高到上百米，施工难度和安全风险逐步增大，如何采取有效的施工技术保证高墩施工安全和质量是值得探讨的。文章结合湖北沪蓉西高速公路龙潭河特大桥的施工实践，介绍了高墩机械设备选型、采用提升爬架翻转模板施工技术进行薄壁空心高墩施工的施工工艺及线型控制。
【关键词】：双肢薄壁空心高墩；爬架 ； 翻模；施工技术
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一、工程简介

龙潭河特大桥是沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施高速公路上的一座重要桥梁，位于湖北宜昌长阳县榔坪镇槐树村，架立于凤凰山两座山头之间，跨越龙潭河，距离318国道约500m，桥梁东西走向，左右线分离式，左线桥孔跨布置为5×40+106+3×200+106+4×40m，右线桥孔跨布置为4×40+106+3×200+106+4×40m，上部结构主桥106+3×200+106m采用变截面预应力混凝土连续刚构箱梁，两岸引桥采用预应力混凝土40米T梁，先简支后刚构。设计荷载：汽超一20级，挂车一120级；设计时速：80km/h。
主桥桥墩为双肢变截面矩形空心薄壁墩，墩身混凝土设计标号C50，壁厚0.7米，肢间净距9米，纵向每墩双肢外侧均按100：1放坡，横向根据墩高采用分段放坡方式，从上到下每60米分别采用100：1、60：1和40：1三种坡率，每肢墩顶尺寸均为3.5×8.5米，最大墩高178米，居世界同类桥梁墩高之首。该桥主桥墩身高度高，安全风险大，施工周期长，薄壁空心高墩施工是该桥施工的重点和难点。现结合龙潭河特大桥工程特点，探讨双肢薄壁空心高墩施工技术。

图

一、龙潭河特大桥主桥立面（单位：米）

二、机械设备及施工方案的选择

为了解决178米高墩混凝土、材料垂直运输，本着安全、经济、科学的原则，通过工作性能和经济效益比较，进行了机械设备的选型、配套及选择了方案的选择。

(一)施工方案比选

第1种：爬模施工。爬模是利用已浇筑的混凝土墩身作为支承，依靠模板提升爬架，依靠爬架提升模板。它集工作平台、支架、模板于一身，无需提升设备，无需为施工模板搭设工作平台，也不需为模板搭设支架，依靠自身动力交替垂直或斜向爬升和下降。
第2种：滑模施工。滑模施工是借助液压千斤顶在支撑杆上按既定速度爬升，模板下部的混凝土滑出随即抹光，在滑空的模板内再绑扎钢筋，灌注混凝土，再进行提升，如此循环，直至达到设计标高。滑模施工能确保结构整体性，保证工程质量，而且施工进度快，省工省时工效高。但滑模结构复杂，设备投入量大，而且工艺要求严格，混凝土质量难以控制，易形成表面龟裂纹。
第3种：翻模施工。翻模通常由3节段大块组合钢模、支架和内外工作平台组成。随着各节段混凝土的灌注，不断提升平台并带动支架，目前多采用塔式起重机配合电动导链使模板不断翻升直至设计标高。翻模施工时，模板、支架及工作平台制作成本相对较低；模板和作业平台可一次安装到位，并且适用于多种混凝土运输和提升方式，施工速度快；对泵送混凝土施工，能够随模板上翻同步接长泵送管道，提高了混凝土灌注速度；能够随时纠正墩身施工误差，便于模板及时清理、修整、刷油；采用塔式起重机或电动葫芦提升模板和工作平台，设备简单，经济合理；拆模后的混凝土表面平整光洁，克服了滑模施工的不足。

(二)机械设备选型及配套

根据墩身高度及本桥特点， TC5015及5023塔式起重机进行了比选，TC5023塔吊起重独立高度大，起吊能力大，资金投入大，运营成本高，性价比低；TC5015塔吊满足施工起重量，进行体系转换，节约标准，前期资金投入少，运营成本低，性价比高，且通用性强，本项目选择TC5015塔式起重机。
混凝土垂直输送是高墩大跨桥一个难点，为成功解决混凝土输送，对国外生产的混凝土泵、国内生产的小功率及大功率泵进行了比选，进口泵送能力强，成本高，国内小功率泵泵送能力小，需接力，大功率泵泵送能力满足施工需要，成本适中，本项目选择了中联重科生产的泵送能力达200米高度HBT80型混凝土泵。
综合上述利弊，结合龙潭河特大桥工程施工特点，且从降低成本出发，在传统提升翻模技术优点的基础上进行了改型，自行设计了提升爬架翻转模板，对主桥桥墩墩身采用提升爬架翻转模板法进行施工。采用HBT80型混凝土输送泵，TC5015型独塔高度低的塔式起重机。

三、翻转模施工

1 翻转模结构
翻转模是由三层大块组合钢模板、外模爬架、内模脚手架（利用墩身腔内每30米设置的一道横隔板搭设）、围檩、穿墙对拉螺杆及提升设备（塔式起重机和电动葫芦

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）组合而成的成套模具。

图二翻转模结构

2 模板设计

2.1 内外模板结构

外模模板分块面大模、角模和收分模板三种类型。模板为双向正交异性结构。竖肋采用[8槽钢，间距500mm;边框为∠80×5mm等边角钢;横肋为∠50×5mm等边角钢，间距400mm;边框和横竖肋均采用贴角交错间断焊与δ5面板焊接，焊缝长度≥15cm，间断距离≤90cm，焊缝高度4mm。设计承受静荷载为水平压力45KN/m2。在高度上划分为1.5+3+1.5=4.5m三层组成，分为3m高大模和1.5m高导向模板，3m大模下部的1.5m导向模板做立模支撑，每一次循环浇筑墩身混凝土4.5m高。模板相互支撑，通过端肋法蓝Φ16螺栓连接，间距200mm。
内模采用钢木组合模板，钢模采用建筑行业通用1m×

1.5m定型组合钢模，在高度上分4×5m高，最下层5m高模板作为导向支撑模板。

围檩采用2[12.6槽钢焊制成型，围檩竖向间距最大85cm，利用Φ25圆钢作为模板拉杆与内模进行对拉，拉杆水平间距大体按1.2米布置。围檩在墩身角部相互交错，采用丝杠拉接固定，由于墩身收坡造成超出模板范围内的围檩用气割切除。

2.2 外模收坡原理

鉴于墩身横桥向从墩顶往下每60米分别采用100：1、60：1和40：1三种坡率进行双向放坡，纵桥向每墩双肢外侧均按100：1单向放坡，针对每个变坡段均设计独立角模来控制几何尺寸。角模上下口尺寸相同，而坡率分100：1、60：1、40：1和直角模四种类型，每个阶段角模均需置换使用。
为满足由于收坡而引起的每一节段外模尺寸的变化，采用在各变坡阶段内设置不同数量、不同尺寸的抽动模板来完成。例如，纵桥向坡率1：100，墩身每施工四个节段（即18米）抽取一块宽180mm抽动模板，18米内采用四种异型模板调整，异型模板在宽度上级差为45mm。同样，对于横桥向三种坡率的双向收坡，坡率1：100时，每18米抽取宽180mm钢模；坡率1：60时，每9米抽取宽150mm钢模；坡率1：100时，每4.5米抽取宽11

2.5mm钢模。

3 爬架设计

3.1 爬架结构 墩身每侧爬架均由数个爬架立柱单元通过普通螺栓与型钢（[10和[16槽钢）横向连接形成整体；每个爬架立柱单元由前后立柱（2[12槽钢组焊）和连接型钢组成。爬架沿高度方向分为七层，层距2米，每层均可作为工作平台，层层之间设置爬梯供人员行走。结构形式见图三。