中铁上海工程局集团第七工程有限公司 王寿庚
摘要：我国经济的飞速发展使得基础建设也在不断进步，随着高速公路桥梁的修建增加，薄壁空心墩的应用也随之增加，本文首先对比了三种常见的空心薄壁墩的施工方案，提出翻模施工法的优势，并以西安旬凤高速公路的北马坊大桥为研究对象，将翻模法应用其中，并总结一定的施工技术经验，以期为未来的薄壁空心墩施工提供指导。
关键词：高速公路；薄壁空心墩；施工技术
1工程概况
北马坊大桥位于旬邑至凤翔段高速公路第6合同段范围内，该桥为分离式桥梁，桥长327m（起讫里程：ZK290+796.5～ZK291+123.5/YK290+806.5～YK291+133.5），桥梁孔跨设置为:4×40+4×40m。该桥上部结构采用预应力混凝土小箱梁，先简支后连续；左幅3#、4#、5#和右幅3#、4#墩为空心薄壁墩施工。空心墩截面尺寸为6.5m×3.5m，壁厚0.5m。具体尺寸见下图1。
.png)
图1：空心薄壁墩截面尺寸
2施工方案选择
常见有三种形式的空心薄壁墩的施工技术，本文对各模板施工方案进行技术要点与优缺点的比较：
2.1滑膜施工方案
滑膜施工在目前的空心薄壁墩施工技术中属于较为先进的方案，其缺点主要有：一次性需投入较多资金，具有众多复杂配套基础设备；具有较为复杂的施工工艺；对混凝土的外观质量控制较为困难。
2.2吊车满堂支架爬模方案
相比滑膜施工方案，该方案无需一次性投入较多资金，其缺点主要有：基于吊车提升高度的规定限制，吊车难以建立足够高与足够数量的支架，因此难以发挥吊车满堂支架爬模的优势；此外，搭建支架需要在施工前期进行，且搭建时间长，进展缓慢，工程工期受此影响而延长。
2.3翻模法施工方案
相比上述前两种施工方案，该方案优势明显，应用更为广泛，其优点有：
第一，外形特点适用于大模板施工。薄壁空心墩具有较高墩身、单一断面尺寸、无曲线变化的特点，可减少接缝数量，提高薄壁空心墩的外观质量。
第二，设备利用率高。使用翻模法时，可同时进行墩台施工与配套设备使用，两者同时进行与操作，能够成倍减少作业时间，提高设备利用率，加快施工项目进程。
第三，可自我修整模板偏差。翻模法得到的薄壁空心墩支架具有较大的刚度，自身结构可实现模板的偏差修整。
第四，经济效应好。翻模法得到的薄壁空心墩具有美观的外形与极高的光洁度，使其无需另外使用其他设备，减少设备资源的投入，降低施工成本。
第五，现场施工方便。翻模法在现场施工时仅需占用较少的场地，提高场地利用率，对施工人员而言，施工难度不高，施工时间短，能够节约施工时间，降低施工成本。
根据上述三种形式的空心薄壁墩施工方案对比，本文的研究对象大梁湾隧道工程使用的薄壁空心墩采用翻模法施工。
3模板及配套设备
模板及配套设备由三部分构成：内模、外模以及操作平台。
3.1内模
用于高速公路的薄壁空心墩内模由倒角+先拆+正面钢模组拼完成，其中面板为6毫米，每节高度1.5米，与外模相匹配。内模所用工作平台需在施工现场进行组装，并使用塔吊实现上下提升，内模工作平台上铺木板，下支撑于顶节模板。
3.2外模
用于高速公路的薄壁空心墩的外模要求美观平整。为实现该要求，通常使用大块钢板作为外模。每节模板共有外模4块，4节组成一套模板。本文使用的模板每节高度1.5米，钢模面板为6毫米，并设置一层操作平台于模板背面，便于拆装与主筋接长。
3.3操作平台
上述模板需在后安装操作平台以便于后期钢筋施工。操作平台与模板等宽，设置护栏并粘贴反光标志提高醒目度，外侧悬挂绿网防止坠落杂物。模板俯视图如图2所示。
.png)
图2：模板俯视图
3.4塔吊安装
本文的北马坊大桥所用薄壁空心墩相邻跨径达到30米，施工需使用塔吊进行，型号为TC6015，最大臂长60米，额定起重量以最大工作幅度处要求为1.5吨。
.png)
图3：塔吊三维模型
4翻模施工工艺
4.1翻模施工流程
北马坊大桥空心墩施工工艺见图4。
翻模施工由4层模板组成一个基本施工单元，先浇筑墩身实心段和第一个变节段（共计2.5m高），混凝土强度满足要求后安装3节模板（4.5m高）浇注墩
.png)
图4：空心墩工艺流程图
身第一段4.5m墩身砼，模板由连接拉杆固定在墩身上，砼达到10MPa时，立第四节1.5m模板，并将第一、二节模板拆除安装到第四节模板上，浇筑第二次砼，第二次砼达到强度后将下部三节模板拆除，翻升至第二次砼顶面上部，浇筑第三次砼，如此循环交替上升。
4.2施工准备
薄壁空心墩进行承台施工前，放准轮廓线后使用墨斗将预埋钢筋箍筋轮廓线弹出，以实现准确定位。完成承台钢筋绑扎后在骨架顶面进行整体钢筋骨架外型轮廓的焊接，用于焊接的钢筋直径为16毫米，焊接过程必须保证墨斗轮廓线于投影处于同一水平线。绑扎薄壁空心墩钢筋保证其不会在重力情况下发生形变，且承台垫层上需插入竖向主钢筋保证其强度足够。
4.3模板的制作与安装
（1）模板加工制作
模板需要具有足够的强度和刚度和稳定性才能满足施工要求，因此在模板制作就必须将模板质量考虑在内，否则薄壁空心墩难以在施工时承受各种荷载。在制作过程中，结构物各部应当形状尺寸准确，模板板面应平整、接缝需严密，工艺简单且拆模便捷，在拆卸时尽可能减少模板和杆件的耗损，并且及时处理表面的杂物，从而提高模板的周转率。
制作模板时需要与钢筋实际安装高度相匹配，根据供应商反馈，钢筋采购长度为9m，考虑到钢筋安装的安全性和可靠性，采用4.5m循环向上安装的方式进行钢筋的安装，确定每节模板高度为1.5m，每套四节；此外按照空心墩结构，下部1m为实心段，再是1.5m倒八角段，所以需要加工一套半米的模板用于调节，准备完成后进入正常的翻模施工程序。
（2）模板安装
当模板制作完成后，首先需要进行检查与测试，符合设计要求后再运输到工地；运输模板时，要严格依据吊装操作的规范和流程，确保模板不发生变形和散架等；安装前应进行试拼，实际安装模板时，要依据设计图进行安装，设置拉杆端头部分配戴双螺母，确定模板的位置，在安装完成后，测量人员应当校准模板的位置，对尺寸、标高以及轴线的位置进行确认，使偏差满足设计要求。
4.4钢筋的制作与绑扎
（1）钢筋加工制作
钢筋通常难以在墩柱较高的情况下一次性焊接完成，同时根据项目管理要求，钢筋在加工厂集中制作成型后在现场进行钢筋的分段焊接与绑扎。
有关规程对连接部位的有严格的相关规定，而薄壁空心墩主筋以机械相连，因此需要做到：使用切割机切割钢筋端头至整齐后进行机械连接接头滚丝，并套保护帽于丝头上，两者螺纹需完全一致，长度需符合要求，丝头需牙型饱满。对接接头时保证完全拧紧无松懈，避免出现问题。该工艺可集中加工生产，具有连接效率高、连接质量高、连接速度快的优点。
本文所使用薄壁空心墩的内圈主筋为φ25mm，外圈主筋为φ32mm，使用镦粗直螺纹进行主筋连接，可提高连接效率与钢筋的安装质量。
（2）钢筋安装
为进行精准定位于保证线形顺治，钢筋多在现场进行绑扎。包扎前进行劲性骨架安装以实现准确定位。首节使用脚手管搭设简易劲性骨架进行定位，同时进行操作平台的制作，以模板上平台作为操作平台。钢筋半成品根据现场施工进度运送至塔吊完成相应吊装工作，节省施工时间。
本文的大梁湾隧道工程中，使用现场绑扎法进行钢筋的绑扎安装φ25mm与φ32mm的钢筋，将接头以不小于35d的长度相互错开，并拧紧每个机械连接头，保证所有细节均满足施工技术规范要求。
4.5翻模施工
（1）首段墩身施工
首段墩身高2.5米，为实心段，施工前用墨线在承台顶面放样墩身的四个角点弹出印记后进行模板底部找平与杂物清除。安装墩身实心段模板，在墩身四侧面搭设脚手架施工平台，绑扎墩身钢筋，加固校正模板，使用塔吊配合浇筑首节墩身混凝土。混凝土浇筑完毕及时进行顶面覆盖和洒水养护，进行后续准备工作。
注意事项：
模板安装前进行模板安装前进行“双核"测量，务必确保准确无误。“双核"测量法即使用墨线将墩身截面轮廓线和立模控制线在承台面弹出，形成十字轴线。同时“双核"测量前需要对墩身中心点和墩身四个角点使用全桥控制网进行测量。
找平层沿墩身廓线，作3cm砂浆，用于调平基顶，各点相对误差不超过2mm，当完成墩身的施工后，找平层应当及时拆除，从而方便底节模板的拆除。在外模安装完成后，需要再次找平并校正，到达模板顶相对高差不超过2mm，对角线误差不超过5mm，检查所有螺栓和拉杆。
（2）空心墩节段墩身施工
当墩身实心段的混凝土浇筑完成后，暂时保留模板，在实体段模板上安装3节模板（4.5m高）浇注墩身第一段4.5m墩身砼，模板由连接拉杆固定在墩身上，砼达到10MPa时，立第四节1.5m模板，并将第一、二节模板拆除安装到第四节模板上，浇筑第二次砼，第二次砼达到强度后将下部三节模板拆除，翻升至第二次砼顶面上部，浇筑第三次砼，如此循环交替上升。浇筑混凝土时，用塔吊或泵车输料，保持混凝土塌落度不低于12cm，不高于16cm。因为混凝土落差的缘故，用自落式灌注的方式会使得混凝土离析，因此用串筒减速来浇筑。混凝土每层的浇筑厚度为30cm，采用振捣棒和水平面夹角约30°左右的斜向振捣法，移动间距不能超过振捣棒作用半径的1.5 倍。
（3）顶部墩身施工
顶部墩身的施工应当注意安全网的安装，由于顶部墩身的高度较高，因此安全网对于工人的保护至关重要，必须根据相应的安全管理条例进行安装，此外在外侧施工平台也需要安装防护栏杆，保障施工安全。
当施工进入到墩顶时，在距离墩顶设计标高以下中心位置预埋盖梁钢棒施工的110PVC管，从而确保工序正确。
5薄壁空心墩施工检测与控制
在实际施工过程中，高墩混凝土是多次浇筑完成的，因此需要在工期中进行准确的放样测量，这对于施工质量的保证非常重要。通常的做法是在墩顶搭设平台，然后在平台上使用十字线法进行校对，但是这种方式对于墩顶超过20cm的情况下效果较差，很难进行精确的测量，在工程中需要根据实际情况进行综合评估。墩内的放样测量一般采用垂球法，但是受限于墩内的空间和光线等因素，墩地的实体段基础上设置的中心点往往难以取得较佳的观察效果，因此在实际工程测量中总结开发出了四点定位垂球法。
四点定位垂球法广泛用于模板的检测和控制以及检测混凝土施工的偏移情况等。四点定位垂球法就是通过全站仪采用坐标法在墩身设置前后左右四个标准点，在模板的安装时，可以通过这四个点的读数来对安装情况进行检测和校对，相对于传统的垂球法，四点定位垂球法在墩内环境受限的情况下可以取得更好的观察和检测效果，同时定位精度也有所提高。在工程中每次进行混凝土浇筑后都需要进行一次测量和校准，实际工程效果与预期相符，可以取得较好的控制效果，保证墩身的尺寸等完全符合设计规范和要求。
6结语
对模板安装的全过程都需要工作人员进行全方位的跟踪与测量，由于测量结果会受到温差影响，因此气温在28℃以上的白天需要在8点至16点进行墩身中线的放样，测量温度尽可能在同一温度范围内，不可温差过大而影响准确度。
进行同层混凝土施工需要保证均匀和对称，规范使用插入式振捣器，在振捣器1.5倍作用半径范围内进行移动并间隔侧模5厘米至10厘米的距离，下层砼的插入距离在5厘米至10厘米，振捣完成后提出振动棒时不能与模板、钢筋及其它预埋件相触碰，并且应边振捣边提出。
预埋件易出现数量过多的情况，针对这种情况需根据预埋件类型不同进行不同的处理。塔吊、电梯的预埋件根据预埋螺母的方法来进行，当解除后需要使用砼锥块加环氧树脂粘结剂进行封闭，保证结构完整。
在桥墩的高空作业中，首先要考虑到人员的安全防护问题，自上而下要设置多项安全预警与预案措施，管理层应当根据实际情况与安全规范，设置合理且全面的安全管理规定，施工人员应当加强培训与防护措施。在高空作业中必须设置安全网和安全带，防止高空坠落以及高空坠物的危险情况，安全帽等防护用品也应当按规定进行佩戴，对高空、立体以及平行、交叉作业都有了非常可靠的安全保证，以及要加强工地上水电的防护，对于电源必须加装漏电保护器，超高建筑应当安装避雷针，并科学接地；在雨季施工时还需要防止内涝灾害，注意防洪。场地中设置专门的安全负责员，随时检查安全隐患并进行排查。
总的来说，这项技术的应用对于提升墩身施工误差具有积极意义，同时也方便施工人员对模板进行清理、修整和刷油；通过塔吊来架高平台和模板，操作简单易行，节约成本；拆模之后的混凝土表面平整度非常高，从而减少了滑模施工的缺点，大大降低了工程的成本，这种技术安全可靠，科学合理，具有非常高的可行性和推广价值。
参考文献
[1]黄郑文. 山区高速公路桥梁空心薄壁高墩液压自爬模设计与施工[J]. 世界桥梁, 2019, 047(003):10-14.
[2]蒋建军, 郑万山, 唐光武,等. 大跨连续刚构桥箱梁抗震分析与减震措施研究[J]. 公路工程, 2020, v.45;No.201(02):31-36.
[3]秦寰宇. 桥墩及桩基形式对墩底平转施工转盘设计的影响[J]. 铁道建筑, 2020(2):45-47.
[4]吴庆雄, 佘智敏, 袁辉辉,等. 钢管混凝土箱形叠合超高墩设计与静力性能分析[J]. 桥梁建设, 2019, v.49;No.260(06):88-93.
[5]姜文恺、曾敏、张学强、蔡少明、冯晴. 宜昌至郑万高铁联络线黄柏河特大桥节段拼装整体式刚构桥设计[J]. 世界桥梁, 2020, v.48;No.208(S1):67-71.