1 前言
随着我国交通网的不断加密，复杂地质区域修建路网是大势所趋，陡坡深谷区桥梁施工成为工程建设的重点、难点，其施工条件复杂，工期、质量、安全要求严，施工难度大、风险高。桥梁高墩逐年增多，墩身高度已经由20~50米发展到超百米，高墩施工亟待标准化、规范化，以保证施工安全、工程质量和建设工期。
莆炎高速公路建设初期，建设单位组织勘察设计单位、施工单位、监理单位共同研讨，经过对翻模、爬模、滑膜等形式及钢模板、易安特复合材料模板与装配式模板等多方面比选后，最终采用了装配式模板悬臂施工技术进行薄壁矩形空心墩柱的施工，并在全线推广。
2 模板设计
莆炎高速所有薄壁空心墩墩身起步为3m高的实心段+1.5m高变截面，纵横向壁厚均为55cm，内设40×40cm倒角。墩顶设置高为2m实心段，往下纵横向壁厚均为55～95cm渐变段，混凝土标号为C40。
为与9米长的定尺钢筋相适应，每个浇筑段设置为4.5米高。每个浇筑段由1节模板拼装而成，模板高度4.65米，主要考虑吊装方便。操作平台设置在模板外侧的肋板上，每节模板均设有工作平台，两层平台间采用刚直爬梯相连，平台宽1米，护栏高0.9米。
2.1 模板组成
薄壁空心墩采用新型复合盘模施工，主要由面板（采用进口双面覆膜优质胶合板）、木梁挑架、主背楞、斜撑、后移装置、主梁三角架、连接角钢、吊平台、埋件系统等组成，两榀支架做为一个单元。模板高度4.65m，正常节段混凝土浇筑高度为4.5m，下包10cm，上露5cm。
2.2 模板结构
单块模板面板与竖肋采用自攻螺丝和地板钉连接。竖肋由木工字梁组成，采用特制材料，遇水不变形，强度高于普通木材。竖肋与横肋(2[14双槽钢背楞)采用连接爪连接，在竖肋两侧对称设置两个吊钩。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。每套模板设计为装卸式，拼装方便，在一定的范围内能拼装成各种大小的模板。
空心段模板采用Ф20对拉螺杆承受混凝土浇筑时的侧压力，实心段采用Ф25螺纹钢筋作为对拉螺杆。
3 施工步骤
3.1 墩身首节施工
墩身首节高度为4.5m，由3m实心段及1.5m变截面空心段过度到标准截面空心段。墩身首节的作用在于给爬模的安装创造有利条件。
（1）钢筋安装
墩身竖向钢筋主筋拟采用9m定尺，上下主筋竖向连接采用镦粗直螺纹进行连接，接头数量为同一断面钢筋总数量的50%。上、下接头断面错开1.5m。水平环向钢筋采用手工单面搭接焊，搭接长度为10d。
钢筋绑扎时先接长内、外层主筋，接长时内、外层按同一方向同时进行。接长的钢筋上端采用临时定位框固定于支架上。主筋接长完毕后，进行环向水平钢筋绑扎，形成整体钢筋骨架。
（2）空心段模板安装
将在木工梁拼好的模板单元吊装放于主背楞的垂直调节装置立杆上，将模板调节到位。上好主背楞扣件，然后各单元间次背楞用芯带及芯带销连成一个整体。应注意芯带孔与次背楞孔并不重合，上芯带销应选择合适的孔，使芯带外张，两块模板向内。如图1所示：
.png)
图1：空心段模板安装
.png)
图2：移动模板支架
（3）模板支架
移动模板支架由型钢通过销轴及螺栓连接，组成一个可拆装式的三角稳定支撑体系，主要构件有：竖围檩、横梁、可调撑杆及实现支架移动的齿轮齿条等。如图2所示：
移动模板支架在浇注混凝土时安装和支撑模板，并承受部分混凝土侧压力。混凝土浇筑完毕后，通过支架上齿轮条带动固定在支架上的模板整体脱模，并可让出足够空间，进行模板维护工作。
（4）墩身埋件
在首节混凝土中埋设爬模爬升装置中的锚锥。锚锥主要由伞形头、内连杆、锥形接头及高强螺栓等组成，是整个自爬模系统的最终承力结构。锚锥通过堵头螺栓固定在外组合模板上，在关模后浇注混凝土时将其埋入混凝土中。脱模时拆下对拉螺杆及堵头螺栓，拉模板脱离混凝土面，安装连接螺栓。如图3所示：
.png)
图3：锚锥预埋
首节外侧锚锥每二个一组，每节段长边平行埋设三组，短边平行埋设2组，共埋设10组。内模板支撑锚锥一个一组，短边二个，长边3个，主要为内模立模时提供支撑。
（5）混凝土施工
首节混凝土方量约为75m³，封顶段（2+1.5m范围）55.5m³，标准空心段截面9m³/m。混凝土浇筑采用塔吊起吊，溜槽配合入模。浇注时先浇注实心段部分，实心段混凝土采用分层浇筑，分层厚度为50cm，上、下层前后浇注距离保持1.5m以上。空心段部分进行分层循环浇筑，分层厚度为50cm。混凝土振捣采用Ф50型插入式振捣器进行振捣。如图4所示：
.png)
图4：混凝土浇筑
3.2 爬架安装
爬架安装主要分两部分进行，第一部分在墩身首节混凝土浇筑后安装承重架及移动模板支架部分为第二节段墩身施工作准备；第二部分系在第二节段混凝土浇筑完后并满足强度要求时拆除外模、提升爬架与第二节段锚锥预埋件连接固定，同时安装吊平台。整个爬架的安装在塔吊配合下完成。
爬模各散件在工厂制作完毕后，运抵施工现场进行预拼装。将各散件在拼装场地拼装成单元部件，并对各部件的功能进行检查和调试。
（1）首节混凝土浇筑后的安装
首节混凝土浇筑后爬模安装的部件主要是保证第二节段混凝土浇筑所必须的部件，按照安装顺序分为锚锥连接、承重架、三脚撑架、移动模板支架、外模板及上挑架。
用塔吊作辅助机具，脱开首节混凝土内、外模板，并吊出。在混凝土脱模后强度达到20MPa后，通过连接螺栓将锚板安装在预埋的锚锥上，挂上锚靴，安装单片承重架，然后在承重架上安放主梁，进行移动模板支架及上爬架及分配梁的安装，并铺设木面板，形成平台。最后进行内、外模板的安装并调整到位，并在内外模板上安装下一节段预埋锚锥，浇筑第二节段混凝土。其中内模板支撑在预埋的内侧锚锥上。如图5所示：
.png)
图5：首节混凝土浇筑后爬架安装
（2）爬模系统压载试验
在爬模系统安装完成后，需对整个系统进行压载试验，以确保在墩身施工过程中爬模系统的安全。墩身爬模系统现场施工设计最大荷载为40t，单面爬架设计最大荷载为10t，按爬架提升单元设计垂直提升最大荷载1.3倍安全系数即13t进行压载试验。
3.3 第二节段施工
第二节段模板合拢之前，按钢筋混凝土规范对节段间施工接缝进行凿毛处理。通过调整爬架上的移动支架将模板调整到位后，合模前在模板底口采取封闭防止漏浆的措施，即在内外侧壁上贴渗水海绵条后再合模夹紧。其余按一般常规方法进行混凝土浇筑，浇筑方法与首节空心段浇筑相同。
3.4 第二节段混凝土浇注后爬架的提升及安装
与第一节段爬架不同之处是，第二节段爬架有吊平台。吊平台由吊杆、横梁及爬梯组成。所有部件均为拼装构件，采用螺栓和销轴连接。共一层，主要供爬升装置操作，锚锥的拆除，墩身混凝土表面修饰。如图6所示：
.png)
图6：第二节段混凝土浇筑后爬架的提升及安装
3.5 墩身正常节段施工
墩身在进入正常节段施工后，均为每4.5m一个节段进行重复循环作业，每个节段主要工序包括：爬架提升→接长墩身钢筋并绑扎→关模并校核→浇筑混凝土→混凝土脱模、养护。
内模施工操作平台采用[10a槽钢制作，外边框尺寸比墩身内壁各边小3㎝，便于整体提升。利用施工节段对拉杆φ32mm预留孔穿φ28mm，长65㎝罗纹钢筋作为牛腿，支撑内模施工平台。牛腿钢筋可以反复周转使用。[10a槽钢上铺2层6mm网格间距为10×10cm的带肋钢筋焊网作为行走平台面板。钢筋焊网要求与底部[10a槽钢焊接或用粗铁丝逐点加密绑扎牢固。如图7所示：
.png)
图7：内模施工操作平台
3.6 横隔板施工
本线路桥梁薄壁空心墩内每隔15m设置一道横隔板，横隔板预留人孔，墩顶为50㎝厚封顶混凝土。
横隔板采用预制盖板形式施工，即按设计高度预先将变截面位置做好牛腿混凝土，将提前预制的盖板分块安装至牛腿上，盖板根据横隔梁尺寸设为1.1*4.7m（6*3.5m箱墩）及1.0*4.8m（6*3.2m箱墩），每个横隔板2块预制板，采用塔吊安装。
3.7 墩顶封顶施工
（1）立模
墩顶部为实心段，在浇筑前需要封闭内箱室，采用预埋型钢方式支立底模板。采用I30型钢，沿顺桥向100cm间距布置，预埋进墩身混凝土，预埋长度为30cm。型钢顶面铺装普通钢管和方木，做分配骨架，底模面板采用饰面板，型钢及分配钢管骨架作为永久性构件埋设在墩身内。如图8所示：
.png)
图8：底模拼装图
（2）支架及模板计算书
由于墩顶底模不外露，不许考虑混凝土外观问题，故不考虑方木、模板的变形，只需考虑工字钢承重。
G1=4.1×1.3×1.0×2.6×9.8=135.81kN （内箱室对应上方混凝土重）
G2=27.9×4×1.3×9.8/1000=1.42kN (型钢支架自重)
分布于方木上方荷载：
.png)
因型钢按照1m间距布置，方木最不利荷载处即为下图标注点：
.png)
此时最大弯矩为：
.png)
弯曲应力为:
.png)
满足使用要求。
此时最大剪力为：
.png)
剪切应力为:
.png)
满足使用要求。
分布于型钢的混凝土重量为集中荷载：
转换为整个型钢平均分布的均布荷载：
混凝土、型钢自重为线荷载：
.png)
混凝土、型钢最大弯矩出现在跨中位置：
.png)
弯曲应力为:
.png)
型钢两端接触混凝土面位置剪力：
.png)
剪切应力为:
.png)
均满足使用要求！
4 结束语
该技术模板一次性投入少，循环利用率高，经济效益好。墩身外侧无需搭设脚手架，采用角钢悬臂式工作平台，节省人力物力，施工速度快，安全可靠。不需要增加特殊设备，工艺可操作性强，经济合理，易于推广。
参考文献：
[1] 《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011
[2] 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2017
[3] 刘艳霞. 变截面空心薄壁高墩悬臂爬模施工技术[J]. 铁道建筑技术, 013(4):113-115.
[4] 周秋来. 薄壁空心高墩长节段爬模施工技术研究[J]. 铁道建筑, 2015(2):32-35.
[5] 石维铃. 变截面空心薄壁墩悬臂爬模施工技术分析[J]. 交通企业管理, 2015(07):57-58.
作者简介：蔡俊华（1976-），男，汉族，福建莆田人，博士学位，三明莆炎高速公路有限责任公司总经理，高级工程师。