一、前言

随着建筑材料、工程机械的发展和设计理论、施工方法的成熟，桥梁的跨越能力也逐步增大，尤其是在跨越天然河流沟壑等。大跨度桥梁一般来说存在高墩或索塔等高的建筑物，对于这类高的建筑物与通常的高层建筑还很多不同之处，因此研究高墩施工技术就显得相当有意义了。

本工法结合大桥墩身施工实例，从模板设计、机械选择、翻爬模施工等方面对百米高墩施工进行研究，总结了一套外翻内爬高墩施工方法。

二、工法特点

翻模主要的优点是混凝土外观质量好，方便施工，节省劳动力，施工周期短。缺点是需要大型起重设备；但综合考虑墩身、悬灌梁材料运输、0#块施工，挂篮的拼装及垂直运输，尤其对于双幅桥梁，为了加快施工进度，也是必不可少地要用大型起重设备。爬模的主要优点是不需要大型起重设备，容易形成作业平台，施工安全。缺点是施工时需要滑轨和大量的预埋件，模板就位相对较慢。翻模与爬模的施工工艺相同之处是混凝土均分节浇筑待强度达到规范要求再拆除模板；另外翻模的分节数可超过三节而爬模的节数一般不宜超过三节。爬模通常设计比较轻便，因此每次浇筑的混凝土不宜太高，模板的清理不如翻模方便。本项施工技术整合了这两项技术的优点, 尤其要特别指出的是该套模板与滑模、爬模等传统结构最大区别在于模板安装好后,只与下层已固结的墩身模板接触,施工荷载对其不发生影响,有效的提高了立模精度,这对控制138米高墩墩身混凝土质量以及墩身的垂直纠偏起到了关键性的作用。该项工法节约了投资，加快了进度，使资源达到合理配置，做到了流水作业，从工艺上减少了整个墩身施工缝，从根本上保证了墩身的表观及内部质量。

三、适用范围

适用于等截面高墩，索塔等类似工程施工。

四、工艺原理

１．外模结构

考虑到拉杆布置及模板整体的受力效果，每节外模由8块组成，即四块定型平板模和四块角模块组成。模板横、竖缝均采用启口方式拼接，外模板采用鞍钢δ=6mm钢板，竖筋用[8槽钢，横向拉杆位置设[12双槽钢（注意横纵拉杆上下错位）。分块模板接口采用L80×80×8钢板式法兰连接。为施工的安全方便，每节段设水平桁架两道，距上下边缘50cm各一道；550cm×200cm模板设竖向桁架4道，250cm×200cm模板设竖向桁架3道，在设计过程中为节省材料，模板围带与桁架考虑共同受力；角模做成角隅结构。分层竖向桁架对齐并注意错开拉杆孔位。外模的规格及数量：550×200cm平模 2块；250×200cm平模 2块；75×50×200cm角模 4块。

模板主要构件的计算：面板的选用，主要是根据以往的工程实际用6mm热扎钢板。竖向背楞间距及选用规格是依据不同的荷载组合进行验算，横向围带及桁架的设计是根据围带和桁架变形协调来选材验算的，桁架的高度为60cm主要是考虑施工安全方便。为了减少拉杆数量，在墩身6.5米方向每层设三道，4米方向每层两道（尺寸如图一）。

 图一    550×200cm面模

1、2-法兰L80×80×8；3-竖肋[8；4-围带[12；5-面板；6-斜撑角钢L63×63×6；7-法兰板10×230×120；8-边桁架L63×63×6；9-边桁架 L63×63×6；10-横连角钢L63×63×6；11-操作平台A3;

2．内模及内井架

内井架与内模整体提升就位后，内、外模同步固定，考虑到内模作业空间小，且拆除时无落点存放，只能随着墩身的施工不断提升，受塔吊起重能力的限制，经精确计算各项荷载，制作时弱化其结构，与内井字架构成可拆分的整体结构。主墩1内模整体控制高度为6.6m，顶节和中间节为2m、底节高2.6m。底节段0.6m固定在已施工的凝混凝土上。内模钢板厚δ=4mm，避开拉杆位置设脱模机构，脱模后内模板与井架的联系以倒链受力为主，脱模机构为辅。

井字架采用型钢和角钢组合焊接,加斜撑形成矩形井架结构，底部设基座与墩身内部已施工的凝混凝土预埋套筒,采用三角钢架牛腿的方式生根。井字架水平支撑层距2m以便模板拆装,从整体迅速提升的角度出发,原则上内模和井字架总重量控制在8T以内,可对井字架进行适当的弱化设计（如图二）。在内井字架上搭设方木，方木上铺木板，木板上铺2mm钢板，形成内侧施工平台，进行钢筋、混凝土、模板作业。

a：内井架组装图

 

b：内井架生根图

图二

内模按普通模板拼装设计，考虑到方便拆模按照模板的拆装顺序模板接缝设成企口缝。（详见图三）。

1-面板4mm；2-法兰 角钢L63×63×6；3-纵筋[6.3；4-法兰板8mm；5-加强筋板10mm；6-连接销；7-固定套及加强筋A3。

图三 内模角模板

3．模板的固定

拉杆的层距选择1m，拉杆孔垂直位置设在每节段2m高模板的上50cm和下50cm处;

平面图四 模板拉杆布置图

每层设顺桥向三道，设计通气孔位全部为拉杆位置，不再另行留设，薄壁内设钢筋撑,非通气孔位置的拉杆洞在拆模时及时堵好，横桥向两道，考虑到拆装和重复利用，每根拉杆均加PVC外套，拉杆采用φ20圆钢。井字架上设脱模机构，脱模机构为正反丝结构形式，方便拆装，有效缩短工序循环时间（模板拉杆布置见下图四）。每一节段纵向定型模、角模及层间均在桁架上用螺栓联接成一个整体。生根节2m内、外模分别用套筒与主桥墩身钢筋连接，以消除外模翻升时的不安全隐患。

4.工作平台

外工作平台：在外部桁架上附着比较灵巧的人行平台，宽度60cm,以能行走和进行简单操作为原则，同时起到安全防护的作用。在顶面沿周边设立防护栏杆，栏杆外侧至模板底部设封闭安全网。施工平台上面铺设5cm厚木板或2mm厚钢板网，供操作人员作业、行走，存放小型机具,整修外模板。

内工作平台：负责钢筋接长、绑孔，临时存放小型机具和周转性材料，混凝土施工。由于主墩1墩每个循环井字架生根考虑0.5m高，未拆除内模板高度6.6m,下一循环钢筋绑扎和模板架立需不小于3.4m的工作平台，井字架的高度不小于10.5m，否则无法进行钢筋制安、架立模板和混凝土灌注等工序。

五、工艺流程

主墩1每次混凝土灌注6m高为一个作业循环，外模为翻模，内模与内井架整体提升。外模分A、B、C、D四节大块组合模板，节高2m。施工时放出立模边线，第一次墩身立模边线外用砂浆找平，并用水平尺分段抄平，待砂浆硬化后先立A节，由下至上依次为A、B、C、D节段模板。当第D节段混凝土强度达到3Mpa，A段混凝土强度达到10Mpa时，拆除A节段模板，此时荷载由已硬化的墩身混凝土传至基顶。模板由下至上排列为第一循环ABCD、第二循环DABC、第三循环CDAB、第四循环BCDA（模板循环见图五）。利用塔吊人工辅助将A节段模板翻升至D节上面，依次循环形成钢筋长接绑扎——拆模——翻升——组拼——提升内模与井架——泵送管道接长——灌注混凝土——养生——墩身十字线测量定位——标高测量的不间断作业，直至达到设计高度。

图五  外模的翻升示意图

图六 外翻内爬模施工工艺流程图

六、材料

墩身翻模４套（层高２米），内爬模定型内模（高６.６米），内井架高１０.５米，内模生根牛腿４套，相配套的螺栓拉杆若干。

七、机具设备

主要辅助设备有：电梯与塔吊。主桥四个墩各设一部塔式吊机,一部外部电梯。塔吊和外部电梯设备设在主桥墩身左右幅之间,并尽量避开结构物的重要部位，减小施工干扰。墩身施工时，每20m预埋金属杆件，用于塔吊和外部电梯设备附着杆与墩身连接。塔吊用于内模内井架的整体提升,材料、小型机具、模板、钢筋等的垂直运输，外部电梯设备用于施工人员上下。塔吊基础与承台施工同步进行（平面位置见图七）。

图七  墩身结构尺寸及塔吊布置图

八、劳动组织

主要劳动力组织

序号	作业班组	人数	作业内容
1	立模工班	12人	立模.拆模.调模校模
2	混凝土工班	12人	浇筑混凝土.养生.局部整修
3	钢筋工班	8人	制作安装
4	机械操作人员	6人	电梯塔吊混凝土输送泵司机
5	综合管理组	4人	安全质量管理工作协调

九、安全措施

1．成立专门的高墩施工安全组织机构，设专职安全员，设立安全标识、标志、标牌，对操作人员进行定期安全教育，定期组织安全检查评比。

2．电梯、塔吊等设备定期检查，严格按操作规程操作。

3．制定明确的安全责任制，明确奖罚，定期讲评。

4．严肃劳动纪律，非作业人员不允许进入施工现场。

十、质量要求

墩身质量标准

序号	项目	标准	备注
1	平整度	5MM	2M靠尺
2	结构尺寸	±20MM	钢尺
3	垂直度	20MM	红外线铅垂仪
4	轴线偏位	10MM	全站仪
5	节段错台	5MM	2M靠尺

十一、效益分析

经济效益：该翻模施工与同类型滑模施工相比较，滑模施工每墩液压系统滑轨需要Φ48mm普通钢管（壁厚3.5mm）64根，每延米3.81kg，主墩1为例，墩高138米，共计用钢管33650kg，按每吨钢管3500元计，共计11.8万元；则另以每节段拆模和装模的工作量统计，滑模需要人工40人，而该翻模需要人工20人，以9#墩为例，共计浇注混凝土（施工节段数）23次，则节约人工460个，按高墩施工每人工50元计，共节约人工费2.3万元，则每墩节约费用14万元，经济效益明显；此外，大大提高了施工效率，节约了墩身的施工时间，正常情况下，采用该翻模施工法主墩1只需3个月的时间即可完工，若采用滑模施工则施工时间延长一月，为整个上部施工争取了施工时间。

社会效益：该翻模与以往其他高墩所使用的模板相比较，对内壁直坡的空心墩采用外翻内爬式，外模从底节往上依次翻升；内模与内井架组装成一整体，从而实现内模与内井架利用塔吊整体同步提升。一个循环浇注混凝土6米，正常3天一个循环，每墩日进尺可达2米，施工效率明显提高，同时极大的减少了墩身的施工缝。外模采用大面板，桁架结构。使用大面板可保证墩身混凝土的外观质量，桁架结构既可增加模板自身的刚度，延长模板的使用寿命，又可将此模板应用于0#块的侧模及挂篮的侧模，提高了模板的使用效率。内外模的固定采用套筒连接。套筒连接可降低内外模板架立时的相互影响，同时将模板拆除时不安全因素降为最小。采用该翻模施工法，墩柱施工混凝土外观质量好，施工速度快，获得了业主的一致好评，取得了较好的社会效益。

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百米高墩外翻内爬模施工工法

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知识点：高墩外翻内爬模施工工法