高墩翻模施工技術研究與應用

圖1　翻模結構示意

1.1　平臺

　　平臺由輻射梁、內外鋼環和步板組成，采用型鋼制作，螺栓連接，提供安放小型機具和人員作業的場地。

1.2　提升收坡機構

　　提升收坡機構由收坡小車、收坡絲杠、頂桿和套管組成。收坡時小車在絲杠的作用下，沿輻射梁作向心運動，帶動千斤頂和頂桿、套管。頂桿采用φ48mm×3.5mm無縫鋼管，兩端帶絲扣接頭。另外，為回收頂桿以降低成本，在頂桿外部加裝φ60mm×3mm鋼管做套管，上端通過法蘭連在小車上，長度在2.4～2.6m。實際應用效果好，頂桿回收率在80%以上。

1.3　液壓提升系統

　　包括千斤頂、控制臺、調平限位器及高壓油管等。千斤頂采用GYD-60型穿心千斤頂，噸位大，配合φ48mm鋼管應用能夠有效保持平臺的穩定，一個行程約4cm；采用HY-30型控制臺1臺。

1.4　吊架

　　吊架分內、外兩部分，型鋼焊制，為便于安裝，一般分2節，總高約為6m。上端連接在與收坡小車類似的行走機構上，隨著墩身直徑的變小向內移動，保持與墩身混凝土面在300～500mm之間。吊架間搭設行走步板，外掛密目網。人員在內進行拆裝模板、混凝土面修護等作業。

1.5　模板

　　模板采用組拼式大模，共分3層。考慮到頂桿的空提高度受限及與內模定型組合模板的配合，每層模板高度設為1.5m。施工時在澆注最上層墩壁的同時即可拆除第3層模板，澆注完后將平臺提升至一定高度，利用倒鏈安裝拆下的第3層模板。每層模板外設2道扁鋼圍帶(矩形截面時換成型鋼圍檁)。通過對拉螺栓與內模固定。

1.6　施工操作

　　工藝流程如下：翻模組裝→綁扎鋼筋→灌注混凝土→提升平臺→模板翻升
　　實施作業時，模板的翻升和灌注混凝土可同時進行，平臺就位后再進行立模，立模應先內后外，內模調整到位后再立外模，外模通過撐木和對拉螺栓定位。施工期間穿插進行頂桿接長和混凝土養護等作業。

2　關鍵技術研究

2.1　平臺穩定性的解決

　　由于在施工過程中，平臺需空爬一段距離以安裝模板，因此如何解決平臺在爬升至安裝模板高度時的穩定問題關系到翻模施工的成功與否。為此我們經研究計算，決定采用φ48mm×3.5mm無縫鋼管做頂桿，與滑模以往采用的φ25mm圓鋼相比，雖然每m重量增加0.48kg，但截面慣性矩卻增大了7倍。實際應用效果好，同時控制千斤頂的實際荷載在20kN以內，另外外徑60mm套管的應用也大大增強了平臺的穩定性。在經過幾次實踐后，我們還對平臺的提升時間和相應高度作了嚴格規定，包括初提的時間、每次的行程、混凝土澆注多高時應提升到多高、何時收坡及最終提升的限高等。

2.2　頂桿接頭的處理

　　頂桿是整套系統的承力結構，因此對頂桿的加工要求較高，頂桿接頭的前端采用公母螺口形式、后端車出與頂桿內徑相配的插頭，與鋼管采用鉆孔填焊形式連接，焊后將焊疤打磨光滑，同時嚴格控制接頭的形位公差(見圖2)。

圖2　頂桿接頭示意

2.3　套管的口徑和長度

　　套管的外徑和內徑的選擇關系到將來頂桿的回收順利與否。考慮到對墩身截面的削弱和對頂桿的限位作用，套管的外徑不宜過大，同時內徑應能滿足頂桿在套管內的相對移動無礙。因此我們選用外徑60mm、內徑54mm鋼管作套管。另外將套管長度由原設計中3m改為2.4m，一是減小了與混凝土和頂桿的摩擦力，二是在平臺提升到位后尚能保持0.5～0.7m的埋入深度，不影響成孔。

2.4　收坡的形式

　　翻模支撐頂桿的收坡采用絲杠的方式，簡單方便。開始我們采用絲杠一端用固定座板、另一端用槽形螺母連接的方式，實際應用后發現槽形螺母只能單向定位，同時小車的連接端因為還有其它部件，空間位置較小，拆裝很不方便。后將槽形螺母的連接形式改為用限位板固定的方式，限位板為半月形，外用M12螺栓連接，有效的解決了這一問題。

2.5　模板的形式

　　由于目前施工單位對混凝土表面質量普遍有較高要求，模板的收坡不能采用傳統的搭接錯動的方式，因此我們對模板的收坡采用了抽取模數模板的方式。具體做法是根據墩身坡率，計算出每翻動一次(4.5m)的收坡量，均分到幾個抽動點上，以此為模數設計若干塊抽動模板，寬度分別是該模數的1、3、6等倍數。較好地解決了模板(特別是曲面模板)的收坡問題，但對模板的加工精度要求較高。另外還參照調弧模板的特點，在非抽動的大模上增加了調弧螺栓，以更好的適應曲率的變化。同時3層模板的采用降低了模板的周轉次數和時間，提高了工效。應特別指出的是該套模板與滑模、爬模等傳統結構的最大區別在于模板安裝好后，只與下層已固結的墩身模板接觸，施工荷載對其不發生影響，有效的提高了立模精度。

2.6　施工控制

　　由于平臺與模板相對獨立，因此施工中平臺的對中精度要求不很高，一般安裝時對中一次即可。以后只需控制千斤頂的同步提升問題，即控制平臺的整體水平。具體做法是每次提升時以15～20cm為一段安設限位卡，每施工4.5m測量一次。糾偏的方法與滑模類似，在此不再贅述。

3　工程應用

3.1　南昆鐵路南盤江大橋

　　南盤江大橋是V撐連續梁橋。全橋共8個空心墩，其中2、3、9號墩為圓形截面、直坡厚壁空心墩；4、8號為圓形截面、雙面收坡空心墩。最高墩達73m(不算V撐高度)。由鐵道部十八局承建。結合實際情況，我們在4、8號墩上應用自升平臺翻模，在2、3、9號墩上采用獨特的內滑外翻式翻模。并首次采用了施工進程中抽換頂桿技術，以降低成本。從1994年11月開始施工，至1995年5月墩身施工完，做到了高效、安全、優質。該工程施工技術被中國鐵道建筑總公司評為“科技進步特等獎”。

3.2　開(封)洛(陽)高速公路英峪溝大橋

　　英峪溝大橋墩身為雙室矩形截面空心墩，最高墩為64m，由鐵道部十九局承建。采用矩形翻模施工，垂直運輸由墩側拔桿解決，平均日進度在2m以上，最快施工速度達到3.15m/d，不到1個月就完成了1個墩的施工任務，受到施工單位的一致好評。

3.3　內昆鐵路塢家坪1號大橋

　　在建的內昆鐵路塢家坪1號大橋墩身為矩形雙壁柔性截面，最高墩77m，由鐵道部十一局承建。在該墩翻模施工中，我們采用獨特的體外頂桿布置方式，每臺千斤頂只需6m長的頂桿，相互倒換即可爬升至墩頂，極大的降低了頂桿的用鋼量。目前已施工了30m左右。

4　結束語

　　翻模使用至今已有5年，在此期間我們對其的改進一直在進行，使之更加方便、實用。包括對內壁直坡的空心墩采用的內滑外翻式、以及體外頂桿布置型、無頂桿內爬架式、自帶垂直提升設備的改進型等。今后，我們的研究方向是走高度自動化和實用化相結合的路子，期望最終的翻模應成為集自行、自控、自帶運輸設備為一體的新型高效施工體系。

［作者簡介］ 蔡泓(1970—)，男，遼寧鐵嶺人，鐵道建筑研究設計院，工程師，北京大興康莊路9號　102600，電話：(010)69243153-8224
作者單位：蔡泓（鐵道建筑研究設計院，北京　102600）

參考文獻

1　彭宣常等.我國滑模工程施工技術的應用和發展［J］.施工技術，1999，(3)：11～12