桥墩结构型式及翻模施工法的运用

桥墩结构型式及翻模施工法的运用

摘要 随着高速公路、铁路建设的进程，桥梁施工技术也得到了长足的发展。桥墩为其一个重要组成部分，其结构型式较为复杂多样。由此，其施工方法也具有多样化，同时具有很多通用性和灵活多变性。本文主要对其翻模施工方法作简要介绍，作为桥墩施工参考之用。

关键词 桥墩；施工方法；翻模；垂直运输

中图分类号 TU755 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0116-02

随着高速公路、铁路建设的进程，桥梁施工技术也得到了长足的发展。桥墩为其一个重要组成部分，其结构型式多样化。总结多个桥墩施工经验，对桥墩结构及高桥墩的主要施工方法进行简要介绍。

1 桥墩结构型式

根据桥墩结构型式不同，主要可以分为以下几类：

重力式桥墩：是实体的圬工墩，主要靠自身的重量来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。主要用C15或以上的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大，抗倾覆性能以及承重性能都很好；缺点是自重大，不宜做的过大而使桥梁自重加大。

空心式桥墩：钢筋混凝土或混凝土结构。优点是节省材料，减轻桥墩的自重，施工速度快，质量好，节省模板支架；缺点是，抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差，所以不宜在有上述情况的河流中采用。

桩式墩：桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向可以是一根或多根桩，设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济，施工简便，适合平原地区建桥使用；缺点是跨度不宜做的太大，一般小于13 m，且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。

柱式墩：一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重，节约圬工材料，比较美观，刚度和强度都较大，在有漂流物和流冰的河流中可以使用。

柔性墩：是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小，在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的，故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。

薄壁墩：主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基本和其他形式的墩相同，但是在纵桥向的长度很小。其优点是，可以节省材料，减轻桥墩的自重，同时双壁墩可以增加桥墩的刚度，减小主梁支点负弯矩，增加桥梁美观；V形墩可以间接的减小主梁的跨度，使跨中弯矩减小，同时又具有拱桥的一些特点，更适合大跨度桥的建造。

2 桥墩施工方法

桥墩的施工根据其结构型式、施工材料及桥墩高度的不同，采用的施工方法也存在很大的差别。对重力式桥墩及高度较低的桥墩一般采用搭设脚手架方式施工，而对于高度在几十米以上的桥墩施工，此方法便已无法胜任。桥梁高墩施工重点是解决混凝土、施工材料及人员的垂直运输，以及模板的安装与拆除问题。高墩施工的一般方法主要有：落地支架提升模板法、滑升模板法、爬模施工法及翻转模板施工法。各施工方法特点如下：

1）落地支架提升模板法。该施工方法施工控制容易，支架材料用量较大，施工速度较慢，施工工期长。

2）滑升模板法。滑模由提升架、模板、工作平台、提升系统组成，施工速度快，但必须耗用大量滑升支承杆材料和施工定位的劲性骨架材料，成本较高，工艺要求严格，且昼夜连续作业，管理难度较大。

3）爬模施工法。该施工方法实现了节段施工流水作业，劳动强度小，施工控制方便，但爬升结构体系复杂，工序较繁琐，成本也较高。

4）翻转模板施工法。是依据滑模施工方法演变而来的一种施工方法。用料少，工艺较简单，施工速度较快，但施工控制难度较大。一般均需配备塔吊、电梯等设备垂直运输设备。

下面对大多数采用的翻转模板施工法进行简单介绍：

翻转模板施工法适用于圆形、圆端形、矩形等各种截面形式的高墩施工。翻模系统主要由施工平台、提升收坡机构、液压提升系统、吊架和模板等几部分组成。

1）平台。根据桥墩结构型式不同，平台可由“#”字梁或辐射梁、内外钢环和步板组成。平台采用工字钢、槽钢等型钢制作，螺栓连接。主要为安放小型机具和施工人员作业提供场地。

2）提升收坡机构。提升收坡机构是针对变截面桥墩采取的措施，对等截面桥墩则无需此机构。提升收坡机构由收坡小车、收坡丝杠、顶杆和套管组成。收坡时小车在丝杠的作用下，沿辐射梁做向心运动，带动千斤顶和顶杆、套管。顶杆一般可采用φ48×3.5无缝钢管，两端带丝扣接头。另外，为回收顶杆以降低成本，在顶杆外部加装φ60×3钢管做套管，上端通过法蓝连在小车上，长度在2.4 m～2.6 m左右。

3）吊架。吊架根据墩是否为空心墩，分一部分或内、外两部分组成，采用型钢焊制而成，为便于安装，一般分两节，高度根据浇筑高度而定。保持与墩身砼面在300 mm～500 mm之间。吊架间搭设走行步板，外挂密目网。人员在内进行拆装模板、砼面修护等作业。

4）提升系统。提升系统可采用手链葫芦或穿心千斤顶、控制台、调平限位器及高压油管等来完成。采用手链葫芦时，提升吊点就设在支承点上方钢梁顶面。手链葫芦下方通过钢绳与吊架的底座吊点相连，上方与安装在基模龙骨上的吊点接头相连。为防止吊架在提升过程中产生过大振颤，同时也为了预防出现意外情况。因此，在吊架上端也相应采用适当数量的手链葫芦与已安装好的模板相连，并收紧链条。当一切准备工作就绪后，主动力葫芦共同受力，使吊架逐渐离开支承钢棒，并确保平衡，取出钢棒后放在底盘上。然后继续在主动力葫芦上施力， 逐渐提升吊架，在吊架上升的过程中也逐渐收紧上部制动葫芦的链条。当链条渐成水平时吊架应停止上升。将制动葫芦着力点换位后再进行上升，依次循环，直至吊架提升到位。在吊架提升过程中主动力葫芦应施力均匀，使吊架匀速上升，接近锚固位置时应放慢上升速度，当吊架上升到位后，稳住吊架，安装支承钢棒调好位置并锁定，然后轻轻放下吊架，使它平稳地支承在钢棒上。最后加上吊架与模板之间的临时约束，吊架提升流程即告完成。5）模板。模板采用组拼式大模，一般分三层。每层高度根据桥墩浇筑要求及提升系统提升高度的能力确定。浇筑最上层墩壁的同时拆除最底层模板，浇筑完后将平台提升至一定高度，安装拆下的最底层模板。每层模板外设两道扁钢围带（矩形截面时换成型钢围檩），空心墩可通过对拉螺栓与内模固定。

施工中一些细节情况分析：

1）平台稳定性。为加强施工中平台稳定性，确保施工安全及混凝土浇筑质量，根据施工方法不同分别采用以下解决方案。

①采用顶杆施工。由于在施工过程中，平台需空爬一段距离以安装模板，因此如何解决平台在爬升至安装模板高度时的稳定性好坏是关键。经计算，采用φ48×3.5无缝管做顶杆，较常采用的φ25 圆钢相比，大大增加了截面惯性矩，实际应用效果很好，同时φ60套管的应用也大大增强了平台的稳定性。此外，根据施工实际情况，对平台的提升时间和相应提升高度、每次的行程、砼浇注高度与应提升高度、何时收坡及最终提升的限高等记录、测算并进行相应的调整，以求达到更为合理。

顶杆是整套系统的承力结构，因此对顶杆的加工要求较高，接头前端采用公母螺口形式，在后端车出与顶杆内径相配的插头，与钢管间用钻空填焊连接，焊后打磨光滑，同时应对接头的形位误差严格控制。

②采用手链葫芦。在提升过程中注意各主力葫芦提升速度要均匀，提升至要求高度下放前，预先在预留孔内放好钢棒后，各主力葫芦同时下放，稳定后，将上面的手链葫芦与底座相连并收紧链条，最后加上临时固定。

2）模板设计改进。对非等截面桥墩混凝土浇筑施工，为提高砼表面观感质量要求，避免模板采用传统的错位搭接方式造成的明显接缝，对模板的收坡采用抽取模数模板的方式。根据墩身坡率，计算出每翻动一次模板的收坡量，将其均分到几个抽动点上，以此为模数设计若干块抽动模板，宽度分别是该模数的1、3、6等倍数。较好地解决了模板的收坡问题。

对等截面桥墩混凝土浇筑施工，可改变原来两节等高式模板结构，采用两节短的，一节长的三节段式模板结构，具体高度根据浇筑高度需要来确定。其优点在于节约模板材料的投入和吊装轻便。在安装墩身第一仓位模板时，先安装长节段模板，再安装一短节段模板，即构成一个仓位浇筑高度。墩身第一仓混凝土浇筑完毕后，拆除下部长节段模板安装保留在墩身上的短节段模板上，连接固定好后，再在其上安装另外一短节段模板，这样又构成第二个浇筑仓位。如此，循环反复直至整个桥墩浇筑完成。对于空心薄壁桥墩，内外模板安装方法基本一致。

由于模板的翻转装拆与爬架的提升工艺是相互连系的。因此，存在拆除模板前解除爬架与模板间的临时约束，模板安装好后安装两者间的临时约束，以形成整体。

在设有墩身横系板的桥梁的施工中，在墩身施工到横系板位置时，外模按正常规律翻模，内模根据距横系板底部高度，确定翻模的模板组合。同时不足部分可采用木模调整，以达到横系板底面标高为准，内外模板固定调校好后，浇筑该段混凝土，以浇筑到横系板底部标高为止，同时在墩身上预埋两薄壁墩间横系板支架预埋件。拆除墩身内模，将施工缝凿毛清洗完毕后可开始安装腔内横系板支架和底模，并绑扎内腔部分横系板钢筋，钢筋绑扎完毕后即可浇筑空腔内横系板和外模高度内的墩身混凝土，其中墩身内模采用木模调整高度。对于伸出墩身外侧的横系板钢筋，在墩身外侧处断开，预埋直螺纹接头，采用等强直螺纹连接。当墩身继续增高，爬架底座超过横系板位置时，通过测量放出横系板断面轮廓，安装托架和底板，然后凿毛施工缝，同时凿出直螺纹接头外侧端口，拧出塑料保护塞后，通过扳手或管钳旋进已加工好的钢筋螺纹头，当丝口全部旋进直螺丝套筒后，加大力拧转不动时，说明接头受力情况满足设计要求，这样钢筋连接即告完成，然后可以绑扎其它形式钢筋。当钢筋绑扎完毕后，开始安装横系板侧模，

模板安装牢固，经调整后按照要求浇筑砼。当横系梁砼强度达到80%后，可拆除托架及模板，即完成一道横系板的施工。

3）垂直运输工具。高桥墩混凝土施工根据具体施工方法的不同，配置的垂直运输工具也不尽相同，一般使用塔吊或电梯作为桥墩施工提供垂直运输动力和供人员上下的设备和工具。塔吊和电梯布置根据桥墩位置而定，一般布置在桥轴线的一侧，附墙架分别锚固在两片薄壁墩上，塔吊基础采用混凝土浇筑。电梯基础设在承台上或另行浇筑，附着在桥墩侧面。垂直运输根据施工地理位置不同，比如在交通不便的山谷地带，可采用索塔、缆索作为运输和浇筑工具。

3 结束语

桥梁结构型式复杂，施工地理位置、地形情况不可预见性，也使其可以采用的施工方法种类变得多样化，在制定实施方案前，多加研究、探讨，可拟定多套方案进行比选，或集多种施工方法、方案可取之处进行组合、优化，最终得出适用于自己的一套施工方法。做到不囿于现有的施工方法，找到技术创新与经济实用的最佳结合点。

参考文献

[1]林振栋.高桥墩缆索提升翻模施工技术[J].交通科技与经济，2009，03.