方形高墩蓋梁墩柱一體式支撐體系施工技術分析

楊 慶 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

隨著我國橋梁建設的迅速發展，山區道路建設必不可少，而山區公路工程施工中，不可避免地采取橋梁跨越山澗等方法[1]。傳統蓋梁施工工藝有支架法、穿心棒法、抱箍法、鋼管樁法等，其中抱箍法僅適用于圓柱墩施工，方形墩柱則不適用[2]。支架法僅適用于高度較低的墩柱，同時對于山區復雜的地理環境也不能適用[3]。穿心棒法則是在墩柱中穿插高強鋼棒，通過千斤頂支撐承重梁保證蓋梁的施工，但是該施工方案對于墩柱結構完整性有影響，且千斤頂的傾覆風險較大[4]。整個項目的施工節點工期是蓋梁的施工進度，因此蓋梁施工方法的選擇對加快施工進度至關重要。

1 工程概況

安徽省牛嶺水庫工程庫區道路-榔車路項目起自榔橋鎮區中心與G205 相交處，接鎮區規劃路，由西向東布線，跨越牛嶺水庫至分界嶺隧道口。工程建設里程9.45km，橋梁總長0.33km，道路主線為二級公路建設標準，設計速度40km/h。

榔車路橋梁全長281m，橋跨布置為6.0m（橋臺）+9.0m×30m+5.0m（橋臺）。上部結構采用5.0m×30m 一聯及4.0×30m 一聯預應力混凝土小箱梁結構，第一聯下部結構1、2 號墩采用樁柱式橋墩，3、4、5 號墩采用實體墩接承臺、群樁基礎。第二聯6～8 號橋墩下部結構采用實體墩接承臺、群樁基礎。橋臺采用U 型橋臺，擴大基礎。3～8 號橋墩采用實體方形墩接承臺、群樁基礎，蓋梁高2.2m，寬2.2m，方形實體墩最低20.2m，最高為26.1m。

圖1 榔車路項目橋梁效果圖

2 方形高墩蓋梁墩柱一體式支撐體系施工

2.1 總體施工方案

高墩模板選擇。根據牛嶺水庫大橋橋梁墩身結構尺寸，高墩施工采用分段澆筑，翻升模板由大塊模板與操作平臺組合而成。每次混凝土灌注5.5～6.5m高為一個作業循環，模板為翻轉模，節高2m。模板的種類有直模板和圓端半圓型兩種類型，模板以2m 為模數，模板高度一共有7m，并配1 節1m 高模板做調整節。

墩頂節施工。在墩柱末節施工時，根據正常墩柱施工流程，安裝帶有定制螺栓孔鋼板連接件的模板。

斜撐托架安裝施工。通過墩柱模板上的預留螺栓孔連接件，采取螺栓連接的方式安裝斜撐托架，并在托架上布設雙拼12.6#工字鋼以作分配梁，分配梁安裝完成后，即可進行蓋梁底模的安裝。安裝完成后，可對整體支撐體系進行預壓，消除非彈性變形，并對其高程進行復測，驗證其支撐的可靠性。

2.2 施工流程

翻模施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 翻模施工工藝流程圖

圖3 墩身操作平臺示意圖

圖4 墩末節施工后鋼模板緊固

圖5 斜撐托架與墩身鋼模板螺栓連接

圖6 斜撐托架分配梁安裝

2.3 墩身模板施工

翻模施工系統由提升機構、模板系統、工作平臺和安全設施組成。模板系統采用拉桿式鋼模，由定型鋼模、拉桿組成，依據施工圖由鋼模廠定做，要求在加工廠嚴格進行模板試拼。

為了便于施工，操作平臺設置在墩柱上，操作平臺就是在墩身四周設置角鋼作為工人施工的操作平臺。有利于模板安裝，鋼筋綁扎方便快捷，也有利工人行走和施工方便，保障了施工人員的安全。操作平臺采用三角形支架制作，操作平臺四周采用鋼管與欄桿立柱相連接，立柱高1.2m，立柱間距1.0m，采用Φ18鋼筋焊接環向圍欄。在防護欄桿內掛設安全網，防止施工期間人員和雜物墜落。

翻模施工時，需要人工和機械同時配合，即先用機械把翻模模板提升，然后人工站在操作平臺重新安裝模板。每次翻模的原則是“翻下不翻上”，保留上模板不動，把下模板拆除后并用吊車配合人工安裝，拼裝牢固后，再將上模板與下模板連接在一起，檢查其牢固性，牢固性滿足規范后方可施工。如此循環直至墩身封頂。

起重設備選用25t 汽車吊進行吊裝作業，根據模板配節重量情況，最大吊裝重量2t，最大吊裝半徑按14m 控制，25t汽車吊吊裝半徑最大為14m、吊重限制為3t，吊裝能力滿足要求。

2.4 墩柱末節施工

方形高墩蓋梁墩柱一體式主要依托于墩末節鋼模板與墩柱實體間的抱箍力、摩擦力來承受荷載。在墩柱施工前，應當根據斜撐托架設置在墩柱鋼模板上的位置進行配節。墩末節施工時，根據平時正常墩柱施工流程組織施工。墩柱施工完成后，應對墩柱拉桿螺栓進行二次緊固，確保不因混凝土澆筑過程中的沖擊力導致松動。

2.5 拱座施工

斜撐托架采取雙拼14#槽鋼在鋼模板廠家定制，蓋梁懸挑端1.8m，同時為確保施工平臺，設計托架總長度為3m。一側設置2 個托架，一個蓋梁為4 個托架，每個托架設置三處螺栓連接點，確保荷載均勻分布在墩身鋼模板上。斜撐托架采用螺栓連接至墩身鋼模板上后，確保連接緊固。安裝完成后，將長5m 的雙拼12.6#工字鋼，以50cm 一道的間距縱向均勻擺放在雙拼14#槽鋼托架上，用作分配梁。并在分配梁上，在蓋梁底模與雙拼工字鋼的接觸點位上，安放3cm 高鋼楔子，確保澆筑完成后模板的正常卸落。

2.6 混凝土施工

根據施工計劃，采用4～5 臺泵車進行混凝土澆筑。澆筑之前檢查各項安全指標，保證混凝土能夠順利完成澆筑。

為防止運至現場的混凝土發生離析現象，泵車加速攪拌，攪拌的速度在25～30s 之間，速度不宜過快，以保證混凝土的和易性，滿足施工要求。

高墩混凝土養生采用兩布一膜工藝。墩身的養生有單獨專人負責，在混凝土的強度超過2.5MPa 后，工人才能拆除模板，并和監理工程師一起檢查拆除過程，拆模檢查混凝土外觀合格后方可灑水養護。然后將土工布用螺旋上升的方式包裹墩身，搭接部位滿足10cm的要求，養護期間要保證水份充足，養護時間控制在14d以上。

2.7 模板安全驗算

①有限元建模

墩柱模板采用δ6 鋼板，法蘭筋板δ 12 鋼板，豎肋10#槽鋼，背楞20#槽鋼，四角對拉14#角鋼。設計采用側包底結構，上下用φ20 精軋螺紋鋼對拉加固。模板采用MIDAS 軟件進行板單元模擬，法蘭、豎肋、背肋用梁單元模擬。整體有限元模型如圖7所示。

圖7 墩柱模板MIDAS模型

②有限元驗算結果

由圖8 可以看出，最大變形為2mm，此變形包括背肋的變形，剛度滿足要求。最大剪切應力為25MPa，小于抗剪強度設計值fv=125MPa。最大組合應力為43MPa，小于抗彎強度設計值f=215MPa。故面板的剛度和強度均滿足要求。

圖8 模板變形圖

2.8 墩柱施工安全保證

①施工前嚴格檢查扶梯、工作臺、腳手架、護身欄、安全網的連接牢固性，必須檢驗合格后方可使用。

②從地面到墩柱施工平臺必須通過專門的扶梯或專門設置的上下通道，人員通道和物料通道不能共用，必須分開。

③現場務必有專人指揮，配有口哨，對違章人員嚴格批評教育后，方可作業。

④拼裝之前嚴格檢查每一道施工工序，斜撐托架施工是整個高墩施工的關鍵所在，必須嚴格按照規范安裝牢固，并計算安全性。技術員每一道工序都要旁站，保證施工期間安全性。

⑤蓋梁施工屬于高空作業，必須設置安全網等一系列安全施工措施，包括欄桿、竹膠板等，嚴禁翹頭板的出現。特別是安全網、腳手板、安全帶的使用要規范，所有施工人員必須戴安全帽、安全帶。

榔車路項目原計劃采用穿心棒法施工蓋梁，經綜合評定，由于穿心棒法會破壞墩柱的整體性，橋梁處于水庫庫區，蓄水水位較高，容易對墩柱實體質量產生影響，且穿心棒法的難點為千斤頂的抗傾覆措施難以把控。通過現場實際施工情況，確定采用墩柱鋼模板與斜撐托架相結合的方法施工方形墩柱，主要依托“分配梁+斜撐托架+鋼模板+實體墩身”傳遞蓋梁懸挑端的荷載，利用墩柱鋼模板與實體墩身的摩擦力、抱箍力來承載荷載，通過本項措施節約墩柱模板安拆工期39d。

3 結語

利用斜撐托架自身剛度傳遞荷載至墩柱模板上，利用墩柱模板與墩身的抱箍力、摩擦力承受荷載。合理的支撐體系，能有效節約施工材料，節省施工成本。

通過有限元軟件對蓋梁模板進行計算，合理規劃最后節墩柱模板的配節高度，并在斜撐托架的頂面上安裝分配梁，確保均布荷載，通過預壓消除非彈性變形以及檢驗支撐體系的穩固性。

采用斜撐托架、墩柱模板作為傳力結構，利用墩柱模板與墩柱間的抱箍力與摩擦力進行受力，保證整體的穩定性，消除了現場加工質量可能存在的不穩定性隱患。