高耸墩身模板及支架设计与施工

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摘要：南京大胜关长江大桥南引桥墩身模板及支架设计中的问题，使用钢管立柱、钢桁架、万能杆件、贝雷梁等多种支撑技术，使施工安全、方便、快速。

关键词：京沪高速铁路，模板设计，支撑系统

1 概况

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路及沪汉蓉高速铁路于南京跨越长江的越江通道，位于既有南京长江大桥上游约20km，已经建成的南京长江三桥上游1.55km。本桥为6线铁路，技术标准分别为：京沪高速铁路双线旅客列车设计行车速度300km/h，设计荷载为ZK活载；沪汉蓉Ⅰ级干线为客货共线，客运列车设计行车速度200km/h，设计荷载为中－活载；南京地铁行车速度80km/h，设计荷载为B型车辆荷载。

南京大胜关长江大桥南岸合建区全长856.6m，孔跨布置为（37+60+37）m＋1×32m＋（37+60+37）m＋17×32m。双幅桥墩基础合建，空心截面墩身，双幅桥梁墩柱在墩顶均以横梁连接。横梁在中部为拱形，外侧悬臂，立面布置见图1。

图1桥墩立面布置图

2 模板及支架设计与施工的特点和难点

南京大胜关长江大桥南岸合建区墩身除采用常规的翻模法施工外，还具有以下的特点和难点：

（1）结构高，墩身高度29m～33m，模板倒用频率高；

（2）墩身混凝土外观质量要求高；

（3）横梁拱底模板跨度大，拱直径11m，变形要求严格；

（4） 悬臂长，达7.8m，悬臂重量大，高速为6m至2m的外挑部位混凝土方量为140.4m3，自重达3370KN。

针对以上问题，经过一系列模板及支架方案的研究和对比，对拱底支架和悬臂端分别处理。拱形部分由于在承台范围内，可以利用承台支撑上部结构重量，悬臂端已经超出承台范围，需要另行考虑支撑方案。

3 总体方案

3.1方案选择原则

为满足京沪高速铁路工期进度及质量的要求，方便施工，模板及支架的设计应遵循以下原则：

（1）确保施工安全。要保证高空模板、支架的安装、拆除简单易行，避免人工蛮敲，过多高空作业等安全隐患；

（2）预留必要的安全通道和作业面，保证高空模板安装、调整等作业有足够的空间；

（3）满足强度和稳定性要求。通过验算，支架既要能保证安全，又能保证混凝土浇筑质量；

（4） 资源匹配。实施方案的材料和机械设备能充分利用现有资源，构件的制作、运输、拆装与施工队伍的技术水平匹配。

（5）经济适用。提高材料的周转率和使用率，尽量减少一次性材料损耗，使成本可以接受。

3.2 方案比选

根据上述原则，将支架分成上部结构和下部基础分别进行方案的比选。

（1）支架基础

基础方案概述及优缺点列于表1。

方案叙述 优点 缺点

贝雷梁全长，悬臂端与拱形支架均支撑在贝雷梁上 受力结构稳定，中部钢管桩提供悬臂端反力 贝雷梁安装拆除不方便，尤其拆除，不能实现整块拆。

贝雷梁后锚固+加强弦杆方案 实现左右两边可以整体吊装，避免安装，拆除的问题，倒用方便 施工控制困难

承台牛腿，在承台上安装预埋件，伸出牛腿 下部结构简单，操作方便， 需要新制杆件较多，且承台预埋件较大，不能回收，

表1 支架基础比选

（2）支架上部结构

上部结构方案概述及优缺点列于表2。

表2 上部结构方案比选

方案叙述 优点 缺点

万能杆件方案 拆除方便，易于搭建施工平台 首次安装耗时较多

钢管桩+分配梁支撑模板方案 安装简单方便，高空作业少，施工快速 拆除底模时不方便；搭建临时走道等不方便

桁架支撑悬臂方案 上部结构简化 新制杆件较多，不能发挥现有资源优势

3.3 方案确定

根据以上原则，经过方案必选，确定了墩身使用大块钢模，翻模法施工，横梁拱底采用万能杆件＋钢管柱支架，横梁悬臂下设型钢支架，以满足地面坡度，钢管柱支撑，钢管柱底设贝雷梁横梁，用于承受上部荷载并平衡两侧变形。支架布置如图2所示。

4 墩身模板

墩身模板使用大块钢模，由专业钢结构工厂制作。8mm钢板作为面板，[8作为小肋，间距300mm，2[25作为大肋，内模构造与外模相同。横桥向模板（大面）设置对拉拉杆，采用M25拉杆，材质为16Mn，层距0.85m，通过H型螺母连接；顺桥向模板（小面）设置型钢桁架。模板投入三节，每节2.99m，每次浇筑一个节段高5.98m，即顶节模板不动，拆除下节模板安装在顶节模板上，连续循环翻转。设置QTZ80或同等级别塔吊配合模板安装。墩顶横梁一次性浇筑，以确保混凝土质量。

5模板支架

5.1 拱形模板支架

拱形模板支撑系统上部采用万能杆件，下部设置型钢分配梁，落于钢管柱上，钢管与承台顶面预埋件连接。使用万能杆件具有以下优点：

（1）利于满足拱曲线要求，能够给模板提供有效的支撑点；

（2）万能杆件能够提供足够的工作平台而不需另行搭设，方便模板安装、拆除作业；

（3）拆除方便。横梁施工完成后拆除作业面小，使用万能杆件方便拆除。

设置12根直径φ630mm，壁厚δ10mm的螺旋管用于支撑万能杆件及其上部荷载。钢管分节制作，现场使用法兰连接。

5.2悬臂模板支架

横梁悬臂部分荷载大，且底部为斜坡状，为此，设置型钢三角形支架以支撑悬臂底模，支架通过型钢分配梁落于钢管柱上。为抵抗水平力，钢管柱顶端附着与墩身上，设置φ32精轧螺纹预张拉300KN。由于悬臂端已经超出承台范围较多，为支撑起上部重量，在承台上设置5排双层贝雷梁，梁长39m，贝雷梁间使用花架连接，以确保整体刚度。

6混凝土施工

模板安装前，先除锈，并涂刷脱模剂（采用水性或乳化脱模剂）。模板安装在钢筋安装完成后进行。模板分块吊装安装，按从中央向两侧拼装顺序进行拼装。模板安装保证稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。底节模板根部用水泥砂浆堵严，防止跑浆。

混凝土浇筑采用全断面分层连续浇筑，每层浇筑30cm。控制混凝土自由落体高度不超过1.5m，控制出料口下方混凝土堆积高度不超过1m。

混凝土振捣采用插入式振动器，振捣深度超过每层的接触面一定深度（一般5～10cm），保证下层在可重塑期间再进行一次振捣。振动棒要快插慢拔，移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般45～60cm）。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，振动棒振动时间约20～30s，每一次振动完毕后，边振动边徐徐拔出振动棒。混凝土以不再下沉、无气泡冒出、表面泛浆为度。

采用掺高效缓凝减水剂及粉煤灰的“双掺技术”。在混凝土中掺入Ⅰ级粉煤灰取代部分水泥，以降低水化热；在混凝土中掺用高效减水剂，延长混凝土可重塑时间，满足混凝土设计强度，延缓水泥水化热峰值出现的时间。在混凝土方量较大部位如盖梁、墩