一种基于模块式钢筋胎架的多肢薄壁高墩快速施工方法探讨

郁有好

摘要：随着我国经济的迅猛发展，交通网的覆盖面积越来越大，跨越沟壑及河流等大、中跨桥梁应用越来越多，薄壁墩是现阶段我国大、中跨径公路桥梁比较常用的桥墩形式，其构造特点是在墩位上墩壁与主梁铰接或刚接。薄壁墩的施工方法有爬模、滑模、翻模法，其中翻模法在薄壁墩施工中的应用最为广泛。传统翻模施工工艺，墩柱外侧搭设脚手架，因无支撑体系，钢筋一次接长4.5m，对于设置伸缩缝的墩柱采用分肢跳打施工，不仅施工速度慢、施工工期长，而且成本投入高。本文正是基于模块式钢筋胎架的多肢薄壁高墩快速施工工法展开的，并结合实际工程案例的应用进行了分析研究，希望以此能为相关工程施工提供一定的参考借鉴。

关键词：模块式钢筋胎架；多肢薄壁高墩；施工工法；墩柱

引言

宜宾市叙州大道3号桥，桥梁全长571.24m，主桥采用（100+170+ 100）m现浇预应力混凝土连续刚构。桥墩采用双肢薄壁矩形墩，单幅墩宽25m，厚度2m ，最大墩柱高度39.3m，每个墩柱沿桥宽方向设置三道竖向分隔缝，竖向分隔缝将桥墩分割为4个小肢，缝隙填塞沥青木板，传统工艺采用“隔肢跳打”，施工速度慢。针对超宽桥墩施工课题组反复研究，最终设计研发一种多功能钢筋内架系统、组合式墩柱伸缩缝固定装置，总结出一套超宽双肢薄壁高墩快速施工工法；本工法简化了作业工序、降低了安全风险、加快施工进度、节约成本投入，为类似工程提供借鉴。

1 工艺特点

1.1 采用可循环使用的模块式钢筋胎架

可不需要搭设墩外脚手架操作平台，钢筋一次接长9m以上，较传统工艺既减少了脚手架等周转材料投入，提高了钢筋安装效率，而且钢筋安装定位精度高，施工安全风险降低；

1.2 “一种组合式墩柱伸缩缝固定”技术的应用

该技术解决了设置伸缩缝的超宽桥墩“隔肢跳打”的施工难题，混凝土横向可一次性浇筑成型，大大加快了施工进度，提高伸缩缝外观质量。

1.3 “翻模法循环流水作业施工技术”的应用

该技术的应用优化了桥墩施工组织，减少墩柱模板投入，并达到连续、流水的作业效果，降低了施工成本。

2 工艺原理

采用可循环使用的模块式钢筋胎架系统结构（见图1），通过专用钢筋吊具、可调平地脚、固定卡扣、钢筋定位胎具、可拆卸操作平台及防护围栏等结构实现钢筋一次接长9m，钢筋快速准确安装就位；可循环使用的模块式钢筋胎架结构与“一种组合式墩柱伸缩缝固定”“翻模法循环流水作业施工”技术实现超宽薄壁高墩每节的多小肢一次性浇筑完成，快速流水作业施工。

图1 多功能内架系统配合翻模布置图

图2横向一次性浇筑

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

模块式钢筋胎架的薄壁高墩翻模法快速施工工艺流程如图3所示。

图3 模块式多功能胎架多肢薄壁高墩快速施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

审查设计图纸，做好技术交底；

进场机械及材料做好验收及标识；

由项目测量人员用全站仪将墩柱截面角点精确放样至承台面上，并用墨斗将墩柱截面轮廓线弹出，并用放样点引出护桩，用于校核模板；

承台或每节墩柱的顶面采用环切凿毛法，露出新鲜的混凝土粗骨料，并用高压水或高压风将凿毛处清理干净。

3.2.2 模块式多功能钢筋胎架系统设计及加工

墩柱施工前，利用角钢按照对应墩柱结构尺寸及钢筋图详细设计并组装钢筋内支架，根据本项目主桥墩柱设计情况，钢筋内架总计4套，每套4个内架，可满足墩柱钢筋施工流水作业。多功能内架主要有竖向支腿、横撑、斜撑、定位胎具、爬梯及操作平台等构成。内架竖向支腿采用∠100*100*10mm角钢，横撑及斜撑采用∠75*75*10mm角钢，内架横桥向斜撑采用“八”字形布置，内架高9m，上下布置2层，与需接长的钢筋相符合；内架各部位均采用角钢打孔M20螺栓固结。钢筋内架底部设置可调平地脚和专用的固定卡扣，能够快速调整钢筋内支架，达到准确地调平与定位且使得内架架体系与钢筋形成稳固结构。内架顶部设置有∠50*50*6mm角钢定位胎具，根据主筋尺寸在胎具上设置有定位槽口，主筋连接后卡入槽口内，使主筋不发生倾覆。内架主筋操作平台四周采用φ42mm，壁厚3mm的钢管焊接有临边防护，防护栏杆高度1.2m。内架顺桥向侧设置有固定爬梯。

3.2.3 钢筋胎架就位

选取墩柱附近一处场地提前对钢筋内支架进行组装，拼装尺寸要结合要施工的墩柱尺寸及主筋位置；拼装完成后整体吊装至检查合格的承台或墩顶面，利用调平地脚螺栓对内架支撑体系进行调平，底部四角通过固定卡扣与墩身主筋卡式连接，使钢筋内支架与预埋主筋形成稳固结构。

3.2.4 主筋吊运及安装

钢筋在钢筋加工厂集中加工制作，分类堆放并做好标识；为提高施工效率，减少墩柱主筋连接次数，主筋在安装过程中依托多功能钢筋胎架可实现一次性接长9m。由于墩柱钢筋量大，施工时主筋利用塔吊或汽车吊垂直吊至墩顶，采用钢筋专用吊装工具，内架两侧对称吊装，单次吊装钢筋数量结合作业人员工效确定（每次约20根），避免了在操作平台上堆放材料，降低安全风险。钢筋及时卡入钢筋定位胎具内采用机械连接，避免钢筋倾覆且保证主筋定位准确，提高安装定位质量和工效。本工程墩柱主筋主要为HRB400φ28，采用直螺纹钢筋接头机械连接，接头必须按照相关试验规范进行加工、连接试验及验收，所有接头应相互错开，同一截面内主筋接头面积不应大于总截面面积的50%，接头错开长度不小于35d(d为钢筋直径)。

3.2.5 作业平台及防护栏杆安装、箍筋安装

墩柱0～1.5m箍筋安装利用墩柱外模操作平台；1.5～3m箍筋利用第一层操作平台安装；3m～4.5m箍筋利用第二层操作平台安装。主墩外模利用悬挑支架用∠75等边角钢焊接成操作平台，平台为 100cm宽，踏板骨架采用Φ20钢筋或角钢焊接而成，上面铺设竹胶板或 5cm木板；外侧设置1.2m高防护栏杆；钢筋内架上设置2层箍筋安装操作平台，采用Φ48钢管利用钢筋内支架为支撑，利用U形螺栓将钢管固定，作为操作平台的横撑，横撑1.2m布置一道，钢管上铺设脚手板。每个钢管端头利用钢管卡扣竖向连接钢管，其防护栏杆约间隔2m设置一个立杆，横杆设置两道，采用10#铁丝绑扎尼龙安全网防护围挡，作业平台及防护栏杆随箍筋安装高度提前安装。

图4 墩外模及箍筋绑扎第一，二层操作平台示意图

3.2.6 沥青木板安装及加固

本桥墩柱沿宽度方向设置三道竖缝，将每肢桥墩分隔成四个小肢，钢筋安装完成后进行三处伸缩缝的沥青木板安装，项目研究采用“一种组合式墩柱伸缩缝固定装置”，即沥青木板竖向分3部分组成（如图5），宽度方向分别为10.5cm PP板+199cm沥青模板+10.5cm PP 板，其中10.5cm部分PP板可循环使用，在模板拼装过程中直接固定在两块钢模板间，pp板一边与钢模板横肋对齐，内端采用半圆形，使沥青木板嵌入到PP板内，且嵌入墩柱砼内5mm，199cm部分采用墩内放置3 根Ф28螺纹钢整体固定沥青木板并增加木板的刚性。沥青木板的定位采用U型Ф16螺纹钢筋，钢筋套在特制垫块中在沥青木板两侧对称顶紧固定，保证贯通缝垂直。本技术解决了传统“隔肢跳打”工艺施工工序多、施工进度慢、成本投入大等缺点，实现横向相邻小肢混凝土 “一次性浇筑成型”，既保证伸缩缝外观竖直美观，又加快了施工速度。

图5 PP板+沥青模板+PP板布置图（单位：m）

3.2.7 模板安装、内架整体吊离

墩身钢筋及伸缩缝安装完毕经监理工程师检查合格后，利用吊车或塔吊进行墩身模板安装，模板安装完成后吊出钢筋内支架至下一个墩，再进行精准调模，具体安装程序见图6。

图6 模板安装程序

墩柱模板采用大块钢模板，外壁加竖、横向加劲肋，主墩标准节高 2.25m，由专业厂家制作，模板分块运至现场拼装，螺栓连接；顶层基准模板是依靠模板自身与墩柱的粘接力和摩擦力和对拉杆支撑其上的模板重量和其他施工荷载，模板采用直径φ20精轧螺纹钢对拉，双螺母固定；模板外侧设置操作平台与模板焊接成一个整体。墩柱模板施工采用“翻模法循环流水作业施工技术”，即一个承台上的两肢墩柱或塔吊范围内的任意两个墩柱配备9m高模板，每个墩柱上预留2.25m模板，利用4.5m模板交替使用，一个墩柱绑扎钢筋+安装沥青模板，另外一个墩柱支模+浇筑混凝土，达到“翻模法循环流水” 作业施工效果，如图7、8。

图7 墩柱分节结构图

图8 “翻模法循环流水作业”技术

墩柱施工时应注意严格控制每层浇筑的墩身垂直度，从而保证墩身整体垂直度满足规范要求。每层模板安装完成后，及时用全站仪、吊锤等校验模板定位、垂直度等，确保模板安装符合要求。

3.2.8 混凝土浇筑及养生

墩身混凝土型号为C40，混凝土集中供应，泵车泵送+串桶入模；混凝土分层浇筑，浇筑速度不超1m/h，采用φ50mm振动棒振动捣实。双肢薄壁墩沥青模板处采用对称浇筑，振捣过程不要接触沥青模板，防止单侧浇筑过高或振捣导致沥青模板移动、变形。墩柱已浇筑段顶面采用蓄水3cm养护，同时采用带模养生，拆模后的混凝土立即采用喷淋养护（墩柱顶沿墩身模板周边设置Φ35mmPVC水管，水管上均匀布设小孔），将墩身周边喷淋湿润，保持不间断养护，避免形成干湿循环。墩柱养生时间不得少于14d，应以保持混凝土处于湿润状态为宜。

4 质量及安全环保控制措施

4.1 质量控制

翻模施工在每个浇筑段的立模前、浇筑前及浇筑后均对墩柱及模板的平面位置进行精确测量，确保每个浇筑段的轴线偏位均在规范允许值内，同时对浇筑后出现较大偏差的情况，在后续浇筑段分多次进行纠正。施工班组配备激光铅直仪，在施工过程中随时确保各个工序的精度。钢筋主筋机械连接应重点把控，在安装前应按频次抽取试件，现场安装时注意检查每个接头的连接质量。模板安装时，应仔细确保保护层厚度，所有扎丝头均朝向墩内部，影响保护层厚度的其他问题，应在每块模板固定前处理完毕。模板在浇筑前须确保所有螺栓孔均上紧设计规格的螺栓，个别孔眼大的应加设宽垫片，螺栓加设双螺帽。翻模前至下节墩身浇筑完毕前，不得拆除、旋松顶节支撑模板的拉杆、螺栓。

采用混凝土泵泵送入模进行墩柱混凝土浇筑，预拌混凝土在到场后，须严格按规范要求检查其塌落度、和易性、可泵性，不合格的混凝土不得卸料。混凝土浇筑前应注意施工缝处保持湿润并撒布水泥浆，混凝土振捣要由专人负责，避免出现漏振、过振，避免扰动预埋件。严格按规范要求对已浇筑墩柱进行养护。

4.2 安全措施

为了有效应对建筑施工中的安全风险，首要策略是加强整个组织的安全文化建设。这需要从顶层设计开始，确保安全文化在企业的各个层级中得到重视和实施。首先，高层管理者应当树立安全优先的理念，通过定期参与安全会议、审查安全报告和直接参与安全培训，来传达一个明确的信息，安全是企业的首要任务。完善安全管理体系是另一项关键策略，它要求企业建立和维护一个全面、系统的安全管理框架。制定政策后，关键在于确保这些政策和程序能够得到有效实施。这需要通过定期的培训、监督检查以及安全性能的评估来实现。安全管理体系的完善还包括建立一个有效的风险评估和管理流程。提升安全培训与教育是降低建筑施工风险的关键策略。首先，企业应制定全面的安全培训计划，这包括为不同层级的员工设计针对性的培训内容。例如，对于一线工人，重点在于操作安全和紧急响应技能的培训；对于管理层，强调风险评估和安全管理策略的培训。根据美国劳工统计局数据，针对性的安全培训可以降低事故率高达60%。强化安全监督与执法是保障施工现场安全的核心策略。首先，必须确保有足够数量的专业安全监督人员。这些人员应接受专业培训，具备识别和处理各类安全隐患的能力。根据建筑安全协会的数据，配备专业安全监督人员可以减少约25%的工地事故。安全监督的有效性还依赖于清晰的监督流程和责任体系。每个工程项目应有明确的安全责任人，负责监督日常安全操作，并对安全问题进行记录和报告。这些安全责任人应定期与管理层进行沟通，确保安全问题得到及时解决。

4.3 环保节能措施

施工废水按有关要求处理，不得直接排入河流。施工废油，采取隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。加强机械设备的维护保养工作，确保机械运转正常。柴油机废气的排放按国家排放标准控制。在钢筋焊接时使用焊烟净化器，有效吸收焊接产生的有害烟气。

5 结语

本文以宜宾市普和新区叙州大道市政项目叙州大道3号桥为例，根据超宽薄壁高墩特点，通过优化施工组织，合理优化人员、机械及模板等资源配置，利用混凝土等强时间通过对8套模板的单墩（肢）施工优化为4套模板的两墩（肢）交替施工，节约模板86t，合理优化了流水组织，提高了施工人员、机械及模板资源的利用率，达到连续、流水的作业效果，相比“隔肢跳打”法施工工期缩短了2个月，减少了模板的数量满足施工进度要求，节约成本投入。基于模块式钢筋胎架的多肢薄壁高墩快速施工工法，可实现超宽墩柱混凝土横向一次性浇筑，其核心技术模块式多功能钢筋胎架系统制作简单，安拆便捷，循环使用进行流水作业，作业的安全可靠性及作业工效、精度，为工程建设安全、优质、快速地完成创造了有利的条件。具有较好的推广价值和广阔的市场应用前景。

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