双跨连续梁桥模板设计与施工技术
时间：2023-02-28 16:40:08 来源：千叶帆 本文已影响人
郭忠茂
（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200000）
在改革开放之前，我国的经济水平在国际上处在相对落后的阶段，桥梁工程建设方面的实力没有很大突破，改革开放以后，我国经济得到飞跃发展，综合国力持续增强，路桥建设事业迅猛发展。2013年，国家主席习近平提出建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的合作倡议，简称“一带一路”，国内建筑企业加快了走出去的步伐。桥梁建设事业持续腾飞，在不同地区、不同工况下建设桥梁的难度增大，桥梁结构模板设计及施工技术是提高桥梁建设水平的重点内容。
延布立交桥工程位于沙特西部延布经济开发区，MINA路和BY-PASS路的交叉口，该地区常年温度达到30℃以上。该工程为宿苜叶形互通，中间设置一座立交桥。立交桥桥长71.76 m，为连续多孔空心板式结构，桥板分为对称两幅，每块宽度23 m，高1.6 m，空心桥板内有13个圆形孔洞，孔径分为1.15 m和0.75 m，采用后张法预应力施工。两端为支撑桥台与翼墙，厚度1.6 m，中间为φ1.8 m×6.4 m桥墩，基础采用长条形扩大承台。
在模板设计阶段，利用材料库存，尽量使用现有施工材料，同时结合现场施工总体部署，适当增加模板周转次数，以降低成本。根据结构样式，按照正常与最不利情况两种情况计算模板体系内部杆件受力计算，尽量使用常规材料，构造需简单、方便，且装拆灵活，施工速度快，保证安全生产。
基础承台一共4个，为桥台及桥墩支撑基础，承台基础垫层厚20 cm，每侧超出承台外尺寸20 cm，承台具体信息见表1。
表1 承台具体信息
根据施工进度计划，先施工桥台承台。承台模板以尺寸较大的桥台承台为典型进行设计：选用竹胶板作为面板，方木作为横向内楞，间距0.3 m，扣件式脚手杆作为竖向外楞，最大间距1.2 m，M16通丝作为对拉杆，最大间距1.2 m，组成加固体系，计算长边模板受力，应满足强度、刚度、稳定性要求[1]。桥台承台长边长61.56 m，拉杆单长仅12 m，短边模板无法使用常规的对拉形式，查阅类似工程资料后，提出两种方案。方案一：在模板背后设置靠背墩顶撑形式，以“顶”代“拉”，如图1所示。方案二：在混凝土垫层中设置锚板，将拉杆从模板外侧伸入里侧并与预埋在垫层中的锚板焊接，类似于对拉杆，起到加固作用。两种方案进行对比，发现方案一所使用的靠背墩有库存，比方案二施工简单、方便且费用较低，省去拉杆切除与修补的工序，因此，选用方案一。
图1 方案一顶撑模板实物图
在类似承台施工中，采用“底托帮”施工工艺，承台底部漏浆明显，容易出现“烂根”现象。承台垫层厚20 cm，可结合作为模板底口加固，在垫层中预埋弯钩螺栓及圆台螺母，分布间距600 mm，模板加固时采用“帮包底”施工工艺，模板与垫层接触面贴上泡沫止浆条止浆。在实际承台混凝土施工中，模板受力稳定，无胀模、跑模、漏浆等现象，底口止浆效果较好。
桥台尺寸为49.56m×1.6m×6.8m，与翼墙连接成“U”形，作为桥梁上部结构的支撑并及背后挡土墙，模板分两层施工，即第1层高3 m，第二层高3.8 m，模板设计分3个部分。
1）标准墙体大片模板设计。使用钢木组合模板体系，即竹胶板为面板，方木为内楞，分布间距0.3 m，脚手杆为外楞，分布间距0.6 m，M16通丝作为对拉螺栓，分布间距0.6 m，经受力计算满足强度、刚度、稳定性要求。在第1层顶口预埋圆台螺母，作为支立第2层模板的支撑，间距600 mm。
2）桥台前墙与侧墙转角处模板设计。由于墙体厚1.6 m，若考虑设置对拉杆，经计算不满足模板加固强度、刚度、稳定性要求，桥台结构处于空旷地带，墙体高h为6.8 m，无法在外侧设置常规顶撑加固，因此，只有选择“内拉”工艺，即在桥台墙体转角处下层基础混凝土内预埋锚板，拉杆从墙体外侧伸入模板内与锚板焊接形成稳固的受力体系，拉杆弯曲部位焊接加劲肋。
3）翼墙底部支撑模板设计。翼墙为牛腿式结构，翼墙侧面模板采用标准大片模板形式进行加固，底部支撑模板设计有两种方案：一是支架法，即在翼墙底部铺设满堂红式支架，这种工艺不仅需要对支架基础进行加固处理，此方法工序烦琐，支拆不方便。二是土模法，结合后续土方回填工序，在基础承台施工完成后，直接启动土方回填，在翼墙的结构位置底部形成土模，省去拆模与支模工序，节省费用。两个方案综合比较后，选定第二种方案实施。
6.1 桥墩模板设计
桥墩属于桥梁下部结构，桥墩直径1.8 m，高6.4 m，属于标准的圆柱形结构，桥墩模板采用定型钢模板，即按圆柱的圆周长和高度制成两个半圆卷曲式模板。模板拼缝处设置用于模板组拼的拼接翼缘，翼缘用角钢加强。柱模板面厚度，通过计算确定为4 mm。考虑模板在承压后膨胀变形，因此，模板的直径比圆柱直径小0.6%。板面背后的加劲肋采用50 mm×5 mm扁钢，按照300 mm×300 mm布置。为了方便柱模施工，模板加工成4段，每段高1.5～1.75 m。
6.2 桥墩模板施工要点
桥墩柱体模板安装前应在桥墩周围搭设施工脚手架，作为绑扎钢筋与支立模板的平台，平台四周设置剪刀撑与斜撑，保证平台结构稳固，平台内设置宽1.2 m“Z”字形楼梯，作为施工人员通道[2]。桥墩模板支立效果如图2所示。
图2 桥墩模板支立效果图
桥墩模板安装时，按照“从下向上”，逐层安装的原则，将桥墩模板分别从柱钢筋两侧就位，对准接口后拧紧螺栓，用经纬仪对模板垂直度进行粗调，在下层模板安装并调整完成后，再安装上层模板。验收通过后方可进行下道工序施工。
7.1 碗口式支架搭设
桥板尺寸为71.76 m×23 m×1.6 m，约4 000 t重，采用支架法施工。首先加固基础，支架基础部分利用既有旧沥青路面，沥青路面以外的部分，分层回填土方及碎石土并压实，分层厚度不大于20 cm，碎石土总厚度不小于50 cm，压实度检测达到100%，经计算满足承载力要求。在基础面上根据支架底托的位置横向通长铺设木垫板强化基础，木板上放上可调底托，碗口式立杆间距经计算确定为600 mm×900 mm，水平杆间距为1～1.5 m，支架搭设最大高度为7.084 m，如图3所示。满堂红支架搭设前，在木板上按设计位置安放立杆底托，调整立杆底托高度，使同一层立杆接头相互错开，立杆与立杆之间采用插销和方钢连接，上下立杆对接的截面必须吻合，错台大小满足规范要求，避免出现安全隐患。
图3 支架搭设
满堂红支架四周设置剪刀撑，每道剪刀撑跨越立柱的根数在5～7根，由底至顶连续设置，剪刀撑纵横向间距均为5.4 m，斜杆与地面的倾角在45°～60°，水平称横向设置3道，最大间距2.5 m。支架靠近桥台处设置上下3道连墙撑，将支架连成一整体，以保证整体稳定性。
为检测桥板满堂红支架搭设稳定性及基础沉降量，在桥板支架搭设完成后，钢筋绑扎前，对桥板支架进行预压测试，测试结果满足相关规范要求[3]。
7.2 桥板模板设计及施工
桥板模板周转次数少，采用竹胶板拼装，拼缝之间采用泡沫止浆条止浆，模板与支架之间铺设横纵向10 cm×10 cm方木，作为支撑肋，上层纵向方木间距30 cm，搭接设置在下层方木面上，下层横向方木间距90 cm，搭接设置在脚手杆顶托上。经计算满足要求。模板支立采用“底托帮”的工艺，底模比侧模每侧宽20 cm，拖住侧模。根据腹板模板底部设置三角形方木，将腹板斜向支撑改成竖向支撑。两端头模板采用混凝土块作为顶称，顶称间距600 mm。
7.3 芯模设计
圆柱形芯模原设计为薄壁钢模板，费用较高，为节省费用，经设计变更为木质模板，模板材料为原桥台与基础施工后留下的旧模板。设计时，既要考虑将模板加工成类似圆柱形，又要使模板强度满足要求，还要考虑模板在施工过程中避免上浮。经计算并与业主协商确认，芯模板面由30 cm宽竹胶板散拼，支撑肋为方木及圆形板。
在绑扎完桥板底层钢筋后芯模吊装就位，芯模采用8#铅丝与纵梁钢筋绑扎固定，间距为2.0 m，芯模与顶层钢筋之间设置混凝土垫块限位。在1#桥板浇筑过程中端头芯模出现3 cm上浮，经分析其原因是钢筋与芯模加固不牢固，浇筑速度过快。在后续2#桥板浇筑前加密芯模顶部与顶层钢筋的垫块数量，并对浇筑分层高度严格控制，未出现芯模上浮现象；
对于类似工程建议实际浇筑时控制分层厚度偏差及混凝土浇筑速度，确保不出现整体上浮。
通过沙特延布立交桥工程的成功实施，掌握了钢木组合模板、定型钢模板、土模法、满堂红支架法在桥梁工程中的应用，对于各种尺寸的结构物模板的设计与施工积累了宝贵的经验，模板设计以巧用库存材料、结合结构物特点、合理增加周转次数，取得较好的经济效益。为后期类似工程的模板设计及施工提供参考。
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