空心薄壁高墩翻模法施工脱模后混凝土养护措施研究
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【摘要】本文以云桂铁路南丘河大桥110m空心薄壁高墩为研究背景，通过使用养护吊架系统对采用翻模法施工的墩身在脱模后进行安全、快捷的包裹养护工作，并进行模板对拉孔封堵、墩身通风口疏通等作业，取得了良好的效果。
【关键词】高墩；翻模；包裹养护；养护吊架
1 本研究所依托的工程概况
近年来，随着我国经济和科技水平的飞速发展，特别是西部交通建设过程中，在山区大跨径桥梁施工时经常会遇到空心薄壁高墩。空心薄壁墩具有截面积小、截面模量大、自重轻、结构刚度和强度较好的特点。其结构形式具有明显的优越性，可以较少的材料获得较大的截面抵抗矩，既能充分发挥材料的力学性能，又能较经济的满足刚度要求，结构整体性好，因此在山区，特别是对抗震有较高要求的山区，空心薄壁墩往往被大量采用。如今，墩高达百米以上的空心薄壁墩已不罕见。空心薄壁高墩施工方法主要有滑模施工法、爬模施工法、翻模施工法三种。
本研究所依托的南丘河双线大桥，是新建云桂铁路云南段控制性工程，位于云南省文山州丘北县天星乡境内，地处云贵高原，海拔1420米。大桥全长400.28m，桥梁结构形式为2×32m+（68+128+68）m连续刚构+1×32+1×24m简支梁。轨道结构类型为双块式无碴轨道，设计行车速度200km/h，预留250km/h。大桥桥区属V型峡谷地貌，两岸地势陡峭，连续刚构4个主墩均设计为空心薄壁墩，其中大桥4#墩高度达到110m。该墩0m-106m墩高范围混凝土强度等级为C40，106m-110m范围为C55。墩底6m设计为实心段，以上为空心部分，墩顶部与梁体刚接。墩底及墩顶部设置1m×2m倒角。墩身外壁顺桥向坡度0m-40m米高度范围为10：1，40m-110m高度范围为16：1；墩身内壁顺桥向坡度均60：1；墩身内、外壁横桥向坡度均为1：0。墩底截面尺寸24.95m×9m，墩顶截面尺寸8.2m×9m。墩身顺桥向壁厚由底部7.443m渐变至墩顶1.4m，横桥向壁厚均为1.2m。
结合现场实际情况，桥墩施工过程中采用塔吊起重配合翻模施工。
2 百米高墩翻模施工技术方案
翻模施工法吸取了滑动式模板施工法和爬升式模板施工法的优点，把平台和模板分成两个独立的体系，克服了滑模施工要求的连续性、施工组织复杂性及混凝土外表欠佳的不足，解决了爬模形成施工平台困难、工作强度大、费料费工的问题，为高桥墩施工提供了一种安全可靠、简单易控的模板施工技术。
薄壁高墩翻模结构系统主要由：内外模板、模板加固系统（对拉拉杆、定位销套）、外模牛腿支架、内模牛腿支架、内外工作平台、安全防护系统等组成。
本工程翻模设计总高度8m，每2m一层，共四层，施工过程中按最下层模板拆除调整节后翻升到最上层的方式进行循环施工。
根据横桥向墩身宽度的变化，考虑到模板横桥向宽度的调节，外模宽度设计有2×6m、2×2m、2×1.6m、2×0.8m、2×1m、2×0.5m 共6 种，在坡度为10：1 时，横桥向两侧每循环分别拆除0.8m，在坡度为16：1 时，两侧每循环分别拆除0.5m。
顺桥向外模每2m 高度设计为4 块，2 块2×3.9m 和2 块角模。坡度为10：1 和16：1 的模板分别制作，背枋共用。
墩身内腔坡度为60：1，每上升一次横桥向减少267mm。内模宽度设计有2×1.6m，2×0.8m和2×0.267m 共3 种，适应不同宽度的调节。
顺桥向内模每2m 高度设计为3 块，1 块2×4m 和2 块角模。
背枋及平台挑架均通过螺栓连接至模板竖向槽钢上。每2m 布置两道背枋。两侧背枋通过拉杆连接。拉杆布置间距约1.5m。
在每层墩身翻模模板外侧安装平台挑架（间距1.5m一道），挑架上部铺设5cm厚度木板作为步行板，木板与角架采用铁丝固定成整体，平台挑架外侧采用两道钢筋横向连接封闭成环构成防护栏（高1.2m），于防护栏至平台挑架底部封闭设置安全网。以此构成翻模施工的操作平台。
墩身底部首次施工时，先在承台表面进行凿毛，之后进行第一段钢筋绑扎、模板安装及混凝土浇筑施工。待混凝土达到强度要求，顶部表面凿毛后，绑扎安装第二工作段的钢筋，将第一工作段的底层模板拆除，利用塔吊分部周转到第二工作段上，以第一工作段最上一节模板为支撑进行支立，然后浇筑第二工作段的混凝土。重复以上工作，完成其余工作段的钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑工作，直至桥墩施工完成。
混凝土的浇筑根据施工条件采用地泵垂直运输浇筑，桥墩脱模后，涂刷养护剂或四周包裹塑料膜养护。
3 高墩翻模施工在墩身养护过程中存在的问题
翻模施工工艺早已形成，但由其自身结构特点导致在超高墩施工应用过程中由于墩身翻模拆模后养生难度大，经常出现由于养护工作不到位易引起墩身裂纹的现象。
在强日照的环境下，空心墩内外侧、向阳面与背阳面会有较大温差，再加上新浇混凝土会产生大量的水化热，这可能导致墩身各部位混凝土由于温差过大出现裂纹。对于本桥这种过百米高墩，一般都是位于高山峡谷中，随着墩身施工高度增加，山谷风力也逐渐增强，当模板拆除后，暴露在外的墩身混凝土面也可能受风吹影响迅速干燥失水而产生裂纹。
为避免这种情况的发生，在墩身带模养护阶段，可以在墩身内外壁及四周不同位置布设温度计监控温度，针对各部位的温度差异，采用不同频率的喷淋洒水措施降低墩混凝土温度，控制新浇节段墩身各部位混凝土温差。桥墩混凝土脱模后，封堵墩身上的模板对拉孔、凿通堵塞的通风管道。墩柱四周采取包裹塑料薄膜的方法进行养护，一方面增强养生效果，防止因强风及干燥气候造成表面干裂纹，确保混凝土内实外光；另一方面，可以保护已完墩身工程，避免受到污染。
对于墩身高度不太高，可在墩身四周搭设操作架的桥墩，包裹塑料薄膜很容易操作。但是对于本桥这种墩身高度超高，无法搭设操作架的工程而言，在拆除模板后，根本没有可供养护作业的操作平台。传统的操作方法是利用起重设备吊住吊篮，施工人员站于吊篮内进行作业。使用这种方法具有以下缺点：需要长时间占用塔吊等起重设备，机械利用率低；操作司机只能看见正对自己方向的情况，当挂篮位于墩身背面或者空心墩内腔时，只有通过挂篮内人员用对讲机进行指挥的方法进行操作，安全风险大；挂篮操作空间有限，操作人员无法自由移动，不利于操作；使用塔吊、吊车等起重设备悬吊挂篮施工，不符合相关机械操作规程，安全隐患大。