叶军林
上海城工建设工程有限公司 上海 201799
摘要：本文结合宝山再生能源利用中心的混凝土结构柱施工项目，对市政高墩柱悬臂模板施工技术进行了详细研究，从实际的工程概况出发，着重介绍了高墩柱施工方案比选以及高墩柱悬臂模板的施工原理，分析了宝山再生能源利用中心项目工程的施工配置与施工工艺，以期拓展悬臂模板技术在高墩柱施工中的应用。
关键词：高墩柱；悬臂模板；施工工艺
引言：高墩柱施工具有高度高、截面尺寸大、高空作业等特点，传统的高墩柱施翻模施工有诸多弊端，而悬臂模板技术具备木模板和钢翻模结构的双重优势，可以有效解决此类问题，降低了施工难度和建设成本。
1工程概况
本工程为宝山再生资源利用项目工程，总建筑面积133866.76平方米，计划开工日期为2021年02月18日，计划竣工日期为2021年07月25日。本项目建设内容为宝山再生资源利用工程的高柱施工，主要采用高强度预应力混凝土管桩（PHC管桩)基础，钢筋混凝土承台。其中高柱采用C40钢筋混凝土。
图1 宝山再生资源利用项目高柱施工平面图
2高墩柱施工方案比选
在进入施工场地后要尽快做好各项准备工作，需要仔细审核设计图纸，并对场地进行测量，制定科学合理的施工计划及管理标准，并根据实际情况尽可能采取先进有效的施工技术，尽可能缩短周期，对施工中可能存在的安全隐患制定处理方案，保证施工安全。目前，高墩施工有四种方案可以选择，就宝山再生资源利用项目高墩柱施工方案的选择进行了分析。
第一种是滑膜法，其优点在于施工速度较快，提升架、模板、工作平台及滑升系统组装简单，非常适合短期、简单的高墩柱施工。而宝山再生资源利用项目面积较大、工期较长，由于组装简单，其设备一次性投入较多，而且在施工中间消耗大量的滑升支承杆和劲性骨架材料，若在大型工程中使用，很容易出现支承杆弯曲、局部坍塌等问题，不适宜在本工程中使用。
第二种是翻模施工法，其施工原理是当本节模板浇筑完毕10h后，利用多层钢模配置继续向上，并可以拆除底节模板，再向上安置模板进行上节灌注，如此循环作业直至完成施工。此方法施工操作简单，施工工艺也比较成熟，对设备技术要求不高，混凝土接口效果较好。但在宝山再生资源利用项目的预估计算中，大型钢模投入利用率较低，成本有所增加，而且高支架的搭设、拆除需要耗费大量人力和时间，反复高空作业的安全性也难以控制[1]。因此，将此方案进行保留，非必要情况下不作为首选。
第三种是爬模施工法，次方法施工简单容易控制，多为流水作业，但爬升结构结构体系以及动力组成较为复杂，而本工程规模较大，运用爬模施工法会造成工序繁琐，装拆时间长，不易使用此方法。
最后一种是悬臂模板法，悬臂模板由预埋件、模板、施工平台、主背楞桁架、斜撑、后移装置组成。高墩柱悬臂模板施工的优点是模板选材多是木质，施工方便、高空吊装安全、无需支架，可以节约施工成本，加快工期。其也有一些缺点，模板系统固定均在墩身预埋的爬锥上，也就说明预埋爬锥的准确性将直接决定后续提升的操作性和稳定性。结合宝山再生资源利用项目总体情况、施工周期以及施工技术，选择悬臂模板法作为高墩柱的施工方法。
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3高墩柱悬臂模板施工原理
高墩柱悬臂模板施工需要利用塔式起重机对卸下受力螺栓的悬臂支架进行吊装就位，让悬臂支架单元能够卡在受力螺栓上，再插上销子对模板进行固定。之后便可以进入悬臂浇筑施工，需要让承重三角架和模板架都支撑在预埋件支座上，模板拆卸后应当及时在新浇筑混凝土预埋的螺栓上安设受力螺栓，在爬锥上安装支座。在混凝土强度符合设计要求后，便可提升模板至上节进行固定，重复上述步骤，而下节段的受力螺栓和爬锥便可拆除，合格的部件可以在施工中重复使用[2]。
4施工配置
人员配置按照相关职位进行分配，建设施工的重点主要在材料和设备方面。本工程项目材料需求量较大，需要确保长期稳定的采购、供应渠道，确保材料充足，钢材选择招标方式，混凝土为自建砼站。施工所有材料由项目部门统一供应，经检测合格、监理抽验合格后投入使用。其中悬臂模板初始量为40套，后续将根据工程施工实际需求增加。机械设备是工程顺利展开的重要组成部分，在施工前落实关键设备、大型机械的修理、保养工作，确保机械设备状态良好。由于浇筑梁体施工工程量较大，需配备相应的机械设备采用多联同时平行作业，保障建设施工质量。
5施工工艺
5.1承台施工
承台施工采用组合钢模板立模，泵送混凝土浇筑成型，可采用机械和人工配合施工。首先是基坑开挖，等待管桩混凝土达到指定强度后，放出基坑，结合现场实际环境与地质条件，对标高和尺寸进行设计，多采用人工和机械共同进行的开挖方式。也要注意基底渗水情况，可在基坑底一侧设计排水沟和排水坑，配合水泵加以排水。然后是桩头凿除，按照设计方案绑扎桩内连接钢筋笼和桩帽钢筋要求帮扎钢筋，严格控制保护层厚度。在检验合格后可浇注混凝土并进行养护，在混凝土振捣过程中，必须要保证PHC预应力管内混凝土的密实性。之后可以进行垫层铺设，在基底上铺一层10cm厚砼封底，保证有一定的强度，增强基底承载力，减少基底土质变形。进行铺设的同时可复核桩位平面尺寸，确保误差在规定准许的范围内。再之后是钢筋模板的安装，采用三角UPVC管垫块，架立筋使用点焊固定，大块钢模板间需减小缝隙，可以用对拉螺栓进行拼接，并在模板拼装前后对表面进行清理除锈，保持干净，可均匀涂抹清机油作为脱模剂。最后就是混凝土浇筑，混凝土配制按照相关技术要求即可，并根据混凝土泵送对坍落度的要求，调整混凝土的性质。混凝土浇注完成后要进行保养，气温较高时应防止混凝土开裂，在混凝土强度达到要求后才能进行拆模。承台或系梁达到一定强度后即可拆模，在两侧对称回填，分层夯实[3]。
5.2柱身施工
本工程柱身施工采用悬臂模板分节段浇筑成型，混凝土泵送入模，柱身模板和钢筋采用塔吊垂直吊装作业。在实际施工前需测定承台柱顶面的中轴线，凿除承台顶与柱身连接处混凝土表面浮浆，可用高压风冲刷干净，同时清除钢筋表面的混凝土浆和铁锈。测设立模位置承台顶标高。悬臂模板在肢柱外表面的施工应从承台顶面开始，每个肢柱有外侧顺向面的垂直吊爬，并将两肢柱之间的顺向面的垂直吊爬组成一个整体工作平台，整体吊爬。所有的吊爬面在安装完成后就可以一直吊爬升到柱顶，而斜率的保障和调整可以靠调节斜撑来实现，降低了施工难度。
挑架、斜撑、主梁三角架、吊平台及预埋件是悬臂模板支架的重要组成部分。上文也提及了预埋件的准确性将直接决定后续提升的操作性和稳定性，证明预埋件的安装至关重要。安装可分为四步进行，第一步是在模板就位前，就用用M36*60的螺栓穿过模板面板上的孔将预埋件固定在模板上，部分具有特殊尺寸的预埋件可以通过定位螺栓与面板固定在一起，随模板一同吊装。第二步，在混凝土浇筑后卸下M36*60螺栓，并将模板后移，再将受力螺栓M36/φ75拧入爬锥当中。第三，在模板吊装就位后，模板支架便可卡在受力螺栓和支架上，并通过安全销固定。最后一步在模板浇筑完成后，需用套筒扳手或爬锥卸具将受力螺栓和爬锥取出，以备后续使用，为保持浇筑平整，施工人员可以用砂浆抹平爬锥留下的空洞。
悬臂模板体系的锚定总成是施工安全保障，埋件板与高强螺杆连接，可以使埋件具有很好的抗拉效果，降低埋件触碰钢筋的概率。还需计算埋件板的大小、拉杆长度及直径须按抗剪和抗拉参数。埋件板和高强螺杆的定位可用于爬锥和安装螺栓的安装进行确定，不过在安装完成后必须及时取出爬锥。受力螺栓必须经过调质处理和探伤护理，在确定没有热处理裂纹和其他原始裂纹后才能作为是锚定施工中运用。
本工程木胶合板选用的21mm厚进口维萨板，使用木胶合板和木工字梁作为装卸式模板可以在一定范围内拼装成各种形状和规格的模板，并且拼装简便，接高和接长简洁，以此可以浇筑10m以上。操作平台选用柱身双肢悬臂模板，操作面的宽度大于700mm，柱身外侧操作平台的支承为I14a工字钢,用50mm厚木跳板满铺。柱身下部顺向的宽度较大，导致操作平台的两侧悬挑长度过大，为了增加操作平台的稳定性，可在柱身的下部约10个浇筑节段里，为所有顺向操作平台设置高强绷带，尽量使悬挑部分的重量转移到中部的两个悬臂支架上。
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图2 悬臂模板施工示意图
5.3柱身模板
直墙悬臂模模板采用木胶合板＋木工字梁模板体系,面板为21mm胶合板，模板高度为6150mm，浇筑层高为6000mm。竖肋为木工字梁，横楞为两根I14槽钢，内容四角模采用木模。为保持模板下沿与混凝土墙体之间的间距，可以在模板下沿设置I20a槽钢，再配合D20螺杆及蝶形螺母，让模板尽可能贴紧混凝土墙体。
在模板支设过程中柱身外侧直墙模板支撑可采用后移式支撑体系，将模板固定在悬臂支架上，而柱身筒内安装时，应先安装阴角模板，后安装直面墙体模板，而当柱身移动时则向移动直面墙体模板，再移动阴角模板。阳角模板可以采用斜拉座及斜拉杆连接，45°角拉拽可以使阳角模板咬合严实。在支设中还需考虑高强对拉螺栓，型号为D20，强度较高，粘连混凝土也较好清理。高强对拉螺栓的纵向间距与模板次背楞间距应保持一致，横向间距不大于1.5m，在0.9～1.3m之间。高强对拉螺栓可以周转使用，在安装过后可以拆卸。不过要注意振捣时不应对着高强对拉螺栓外套，若高强对拉螺栓没能拔出或不易拔出，应采取科学合理的方式取出，尽量避免使用气割，防止操作不当损伤模板或对拉螺栓。此外，柱顶及柱中牛腿可采用钢模板结合柱身模板进行施工。因为牛腿结构尺寸增加，为保证施工安全，牛腿段钢模应采用对拉形式加固。
5.4钢筋处理
在钢筋检验合格后，需在加工区域集中进行加工，钢筋规格参数以及堆放存储都需要符合设计标准。在钢筋机械连接施工中首先是钢筋平头，主筋采用12m定尺长钢筋，金属锯床切头，保证切口断面平齐，与钢筋轴线垂直，不能有弯曲、马蹄等缺陷。然后是钢筋滚丝，将机头滚轮设置为与加工尺寸相匹配的规格，之后装设钢筋开启设备进行滚压加工。加工时应采用水溶性切削冷却液进行冷却，在气温低于0℃时，还应加入适量亚硝酸钠，禁止使用油性冷却液或不加冷却液进行加工。在检验合格后，使用砂轮机打磨平整钢筋端头，并及时在短丝端套上同规格的塑料保护帽，在长丝端套上同规格的连接套筒。最后进行钢筋连接，将连接钢筋的两端对齐，并使用扳手将套筒拧入连接端钢筋上，若出现不合格、偏差过大情况应立即进行纠正[4]。
5.5其他注意事项
高墩柱悬臂模板的安全措施可以采用电动悬吊篮或安全爬梯。电动悬吊篮成本低廉，直面墙体可采用此方法。而安全爬梯安全性更高，施工过程中需要根据爬梯高度不断与柱身附着，一般每6m设置一处附着，保证其安全稳定。
柱身模板在施工后需要进行检验，检验项目包括柱身前后、左右边缘距设计、空心柱壁厚、表面平整度等，混凝土柱也应在浇筑后及时进行检验。
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在柱身分段浇注时还需按照要求留置施工缝。通常来说施工缝的平面与柱的轴线应处于垂直关系。在施工缝处接续浇筑新的混凝土时，达到处理强度后应人工处理凿毛，禁止使用钢钎、风镐，避免伤及骨料。经过处理后的凿毛需用水清洗干净，但不能存有积水。对水平施工缝处理时可在旧混凝土面层新铺一层30cm的混凝土，或10～20cm，水胶比为1:2的水泥砂浆。此外，新浇筑混凝土与临近硬化的混凝土温差不得大于15℃[5]。
在柱身浇筑前还需设置至少两处观测点，位于柱身两侧。柱标设置在柱底高出地面约3m的位置，当柱身较矮或距离地面净空较低时，可以在柱身埋标位置的顶帽上埋设，采取倒尺观测法。部分特殊情况在保证观测精度、观测点利于保护的基础上也可自行设置。
施工管理是所有建设工程中必须重视和要求的，其决定了施工安全生产、施工技术、施工流程。运用先进的施工技术可以有效提升工程质量，缩短施工周期。结合工程特点，建立安全岗位责任制，构建健全安全保证体系，明确分工，责任到人，确保施工安全贯穿施工全过程。
结论：本文以宝山再生资源利用项目工程为例，研究了市政高墩柱悬臂模板施工技术，分析了高墩柱施工方案选择悬臂模板的原因，探讨了悬臂模板的施工原理和工程配置，并深入研究了工程项目悬臂模板的施工技术，认清悬臂模板在实际施工中的效果，促进了悬臂模板在市政高墩柱施工中的应用。
参考文献：
[1]陈海军.工字木梁悬臂模板在薄壁空心高墩施工中的应用[J].四川水泥,2021(02):134-135+246.
[2]杜建政,申铁军.菱形挂篮在悬臂浇筑连续梁上的应用要点[J].山东交通科技,2020(04):18-21.
[3]沈一昌.悬臂模板施工控制方法[J].黑龙江交通科技,2020,43(07):143-144.
[4]王锋.薄壁空心墩悬臂模板法施工技术[J].中国高新科技,2020(08):116-117.
[5]张洪昌,张朝辉.悬臂模板在双肢薄壁高墩中的应用[J].工程建设与设计,2018(24):208-209.