悬臂模板在高墩中的施工应用
何 启 平
（四川鑫海工程造价咨询事务所有限公司，四川 成都 610063）
摘 要：目前，2015四川省建设工程工程量清单计价定额中对于高桥墩混凝土施工项， 类似市政桥梁控制价的编制中，措施费是否合理，直接影响着项目投资和控制价水平。现结合公路预算定额及铁路、公路、大坝同类建设经验，对高桥墩砼采用悬臂模板实施方法进行探讨，为同类桥梁在市政控制价编制和施工提供参考。
关键词：高墩；悬臂模板；工程造价
引 言
随着我国经济的飞速增长，交通网建设突飞猛进，高桥墩等高耸结构物广泛应用于铁路、公路、大坝建设中，在高耸结构物混凝土施工方面，传统施工方法为定型钢模利用塔吊施工，因为其工效低、占用人力较大，投入较大，安全风险高等缺点，远不能解决结构多类型、变坡比、变截面等问题。高墩可调悬臂模板便在此背景之下应运而生。因其具有投入少、操作简单、质量及安全稳定、可调节性强、省工省料等优点而逐渐得到广泛应用。结合云龙湾大桥工程实例，针对该桥塔采用悬臂模板施工，系统地探讨了桥塔悬臂模板实施方法，为同类桥梁在控制价编制和施工提供参考。
一、工程简介
云湾大桥为锦江生态带整治项目（二期-锦江桥梁建设）跨越锦江桥梁之一，主要衔接益州大道锦江南北两岸。是益州大道干线上重要桥梁，有效打通南北两岸区域交通，加快了天府新区的建设和发展。本项目全长1119m，双向8车道。主桥为30+80+205+80+30m自锚式悬索桥，桥宽48.5m；南引桥全长58.325m，北引桥全长118.325m,桥面宽31.5m,南北岸引道分别长为81.71m,122.49m。本工程主桥 6、7号承台各有两座主塔柱（图1）。塔柱分为下塔柱、上塔柱、装饰段。6号台塔柱高67m，7号台塔柱高65.34m，桥塔塔柱较高，设计采用矩形空心断面。针对桥塔高、变截面、工艺造型复杂的施工问题，在施工中采用四川卓良模板有限公司悬臂模板技术，解决了桥塔身各种类型变截面的问题，施工工艺更显经济合理，施工安全更能得到保障。
图1 云龙湾大桥示意图
二、 悬臂模板工法特点
1. 施工速度平均4.5m/15d，能满足工期要求；模板可以提高周转利用率。
2. 支架、模板及施工荷载全部由对拉螺杆、预埋件及承重三脚架承担，不需另搭脚手架，适于高空作业。
3. 模板的面板使用的是全桦木的萨维建筑模板，受力强，周转次数高。
4. 各组件为拼装式连接，连接方式灵活可靠，组装方便。
5. 一次提升仅需要埋设一层不可周转的埋件板和高强螺杆，预埋数量少；其余构件如爬锥、受力螺栓可周转施工，节省材料。
6. 架体系统设有上操作平台下吊架平台，方便埋件的拆卸及混凝土外观处理。
7. 模板部分可整体后移600mm，以满足绑扎钢筋，清理模板及刷脱模剂等要求。
8. 悬臂支架设有斜撑，可方便调整模板的垂直度；利用斜撑模板可前后倾斜，最大角度为30°。
三、适用范围
本工法适用于多截面高墩施工。对于条件较差，无法搭设支架的桥梁尤为适用。
四、工艺原理
LG-240型悬臂模板系统根据墩身形状设计成若干单元，每个单元模板与三角形支撑爬架形成一体，通过墩身混凝土内埋设的爬锥固定，利用塔吊逐单元提升、组装成型。
五、工艺流程及操作要点
（一）工艺流程
（二）操作要点
1. 施工准备
组织好施工班组，合理配置班组人员，由善于组织、懂技术的人担任班组长，配置电焊工、起重工、木工等专业技术工人和必要的普通劳动力。工班人员要相对稳定，并对他们进行专业培训和技术交底，使他们对各自工序的操作方法、工作内容做到清楚、明确。
2. 模板设计
2.1 悬臂模板组成
LG-240悬臂模板由九部分组成：模板、上平台、主背楞、斜撑、后移装置、承重三角架、主平台、吊平台、埋件系统。两榀支架作为一个单元块，模板系统采用塔吊起吊，一个单元块为一个起吊单元，一个单元块重3.5t。本塔柱长直面有两个单元块，四榀支架，短直面有一个单元块，两榀支架。一榀支架结构图如下：
图2 LG-240悬臂模板组成图
2.2 模架组拼顺序
（1）货物送到现场后，工地模板方面的负责人应将各部件分门别类码放于工地木工房，不得随意乱堆，以免丢失。
（2）在平整场地将模板拼装好，注意保证其平整度，上好吊钩。
（3）组装主背楞桁架，连接件安装要紧。
（4）第一次浇筑砼、预埋埋件。
（5）先将三角架和后移装置组装起来，插好销子，上好平台立杆。
（6）拆模、安装三角架及模板，第二次浇筑砼。
（7） 安装吊平台，提升模板及支架，第三次浇筑砼。
（8）重复第三次浇筑。
2.3 埋件系统
合模前，预先将爬锥、受力螺栓、高强螺杆、埋件板固定在模板的面板上。要求爬锥与混凝土接触面及内部螺纹均抹上足够黄油，外包塑料薄膜，保证爬锥在砼浇筑完成后且爬模提升完后能顺利取出。
预埋件安装完成后，需检查埋件板外表面至模板距离是否符合设计要求。
预埋件与建筑钢筋有冲突时，应预先将爬锥适当移位，保证预埋件顺利安装。
2.4 特殊部位施工
2.4.1变截面位置
本项目桥塔截面呈台阶式变化，遇到截面变化位置时需对模板系统进行转换：
在较大截面顶部预埋爬锥；
安装下部较大节段爬模；
（3）安装上部较小节段根部20cm内模及外模，并用拉杆固定；
（4）当下部较大节段浇筑至顶部时，连同上部较小节段根部20cm高度一次性浇筑完成；
（5）拆除爬模系统下放至地面；
（6）利用较大节段顶部预埋爬锥安装三角操作平台；
（7）安装较小节段模板，内、外模利用拉杆固定，模板根部固定在超浇20cm范围节段上；
（8）浇筑较小节段混凝土；
（9）拆除模板及工作平台，下放至地面，重新组装为爬模系统，继续浇筑上层节段。
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图3 变截面施工示意图
2.4.2 塔身凸出装饰截面
本项目主桥塔除下塔柱外，变截面位置均有凸出装饰构造，凸出装饰构造采用二次浇筑方式完成：
（1）在装饰位置截面顶部下约1m位置预埋爬锥；
（2）安装下部节段爬模；
（3）浇筑下部节段混凝土；
（4）拆除爬模系统下放至地面；
（5）利用较大节段顶部预埋爬锥安装三角操作平台；
（6）安装预先加工的装饰段模板，安装上部较小节段根部20cm内模及外模，并用拉杆固定；
（7）浇筑装饰段及超浇部分；
（8）采用变截面施工方式完成上部节段施工；
（9）拆除模板及工作平台，下放至地面，重新组装为爬模系统，继续浇筑上层节段。
图4 凸出装饰截面施工示意图
2.5 首次混凝土浇筑
第一次浇筑混凝土，用对拉螺栓加固模板。
2.6 模架第一次提升
第一次混凝土浇筑完成后，当混凝土强度达到6MPa时，方可松动埋件螺栓，当混凝土强度达到10MPa时可以进行模板及支架拆除；清理模板表面杂物；根据设计图纸尺寸进行圆弧端模板弧度调整；吊装爬架，按设计图纸将爬架挂在相应的埋件点上；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混凝土结构表面顶紧，确保不漏浆，不错台。
2.7 模架第二次及以后提升
第二次及以后的提升只须在第一次提升的基础上将吊平台装到三脚架的下部，搭设操作平台即可；按以上顺序完成各节段墩身施工，直至墩顶。
2.8 测量控制
施工墩身过程中复核模板主要采用全站仪进行垂直度、平面位置、高程控制，每施工一节（4.5m）复核两次，分别为模板拼装完毕和浇筑混凝土前。如有偏差及时纠正，保证混凝土形体变形在1-2cm内。纠偏方法：通过手拉葫芦一端挂于劲性骨架将存在偏差模板调整到位。
六、方案对比
根据本项目的特点，我们结合已成功实施案例，针对桥塔模板进行了传统定型钢模与悬臂模板的对比。
1. 经济对比
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实施项目 |
方案一：悬臂模板模板模板造价 |
方案二：定型大钢模模板造价 |
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曾家岩大桥（已实施项目） |
157万元（外模费用，含支架、模板、安全平台） |
800万元（造价复杂，模板用钢含量高每平米140kg） |
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云龙湾大桥预测费用 |
150万元（四个塔柱外模费用，含支架、模板、安全平台） |
500~800万元（模板用钢含量按每平方米120kg) |
一般情况悬臂模板的造价不到定型钢模的三分之一，且异形越多，造型越复杂，差价越大。重庆曾家岩嘉陵江大桥主墩已经实施完成，造型复杂，用悬臂模板的造价只有钢模板的五分之一，更显示出的悬臂模板的成本优势。
（2）方案特点对比
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序号 |
方案一：悬臂模板 |
方案二：定型大钢模 |
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1 |
重量轻，每平米55kg，制作宽度最大可做7mx4.65m一个单元 |
重量大，每平米120~140kg，常规做2m宽一个单元 |
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2 |
可做6.0m一个整体，竖向无连接，模板整体刚度大 |
有多个单元拼装完成，接缝处有部分扰度变形 |
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3 |
吊装次少，模板单元较大，可以单元整体移动。 |
吊装次多，模板单元较小，不能整体移动 |
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4 |
混凝土成型质量好，使用周期长，面板质量不行时可仅更换面板 |
混凝土成型质量好，随使用次数增加，质量不行时整块钢模只能报废 |
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5 |
成本较低,一次投入较少（仅配置1层材料，施工过程改制） |
成本高，一次投入较高（异形桥墩需要满配模板） |
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6 |
全工具式连接，不使用时可拆分整理堆放 |
均为大体积，堆放较占场地 |
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7 |
由于现场组装，在运输过程中不会产生变形 |
大模板整体运输，运输过程可能变形，影响安装 |
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8 |
可配合小模板，解决结构非标准段模板问题，现场改制加工较易 |
与小模板组拼质量较差，现场改制较难 |
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9 |
绿色环保 |
无 |
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10 |
生产周期短 |
生产周期长 |
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11 |
模板安装、使用、拆除方便，每单元均有高空安全操作平台，施工安全可靠 |
模板重，安装、拆除不方便。施工中需要另搭操作安全平台。 |
七、工程实例图
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云龙湾大桥7号上游三层模板安装 重庆曾家岩嘉陵江大桥 |
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张花高速11标段青坪特大桥 吉茶高速C5标矮寨刚构桥
八、结束语
采用悬臂模板，木质面板、木工字梁，模板三角支承，可整体后移、前后倾斜，悬臂斜撑、微调校模，与钢模相比，裁剪方便、保温效果好，拆卸方便、施工更安全、节省投资、减轻重量，又能解决大体积混凝土保温、变截面墩身施工等难题，能够适用于多种坡比、多类型桥梁结构中，经济、社会效益可观，施工技术成熟，在国内多个项目中得到成功应用。在同类高墩造型复杂项目中，可以舍弃原来传统的定型钢模老式施工方法，推广使用悬臂模板施工方法。
参考文献：
[1]张乔治.悬臂模板在特大桥梁空心箱墩中的应用[J].福建交通科技，2014，2:41.
[2]游秋波.桥梁高墩施工的悬臂模板体系应用和关键控制技术[J].城市道桥与防洪，2011，7:154.
[3]李舰.悬臂爬模技术在特大桥梁高墩施工中的应用[J].交通建设与管理，2015，04:231.
