桥梁高墩翻模施工工法

金明亮 山洪波 向雪峰 倪磊

（中天路桥有限公司）

1 前言

目前我国正在加大高速公路建设，并向着新技术、高难度方向发展，其中桥梁工程尤

为突出。随着建筑材料、机械设备、理论设计及施工技术的日益成熟，桥梁工程向着大跨度、高墩方向发展。在跨越自然河流、沟谷的环境下出现了一大批高墩桥梁。

达陕高速公路D16合同段方斗村特大桥为山沟旱桥，其上部结构采用40m预应力砼预制T形梁，下部结构根据墩高采用半幅双柱纵向变截面矩形空心薄壁墩（如图1），采用翻模施工工艺，在翻模施工过程中，项目施工技术人员对高墩每节砼浇筑高度、模板施工、钢筋绑扎连接及施工机械的综合运用不断比较分析，总结形成桥梁高墩翻模施工工法。

图1 纵向变截面矩形空心薄壁墩柱构造图

2 工法特点

2.1 不需要液压设备和提升支架，利用墩身施工的塔吊实现模板的拆装和翻升； 2.2 翻模施工模板投入量少、施工周期快、周转次数及利用率比较高； 2.3 施工工艺及条件相对简单，质量容易控制； 2.4 本工法不污染环境；

2.5 较滑模施工、爬模施工人员设备投入量少、成本低。 3 适应范围

本工法适应于公路、市政、铁路桥梁高墩柱施工，同时适用高塔等钢筋混凝土结构工程。

4 工艺原理

翻模施工是以模板节块的外部吊点及塔式起重机实现模板的吊装；采用上、中、下竖向3节等高模板循环交替拆装，以每一循环的上节模板为下一循环模板的固定节及支撑体系，将下一循环模板用螺栓固定在前一循环上节模板上，同时内外模板用拉杆固定，内模用∠63mm×63mm×6mm角钢连接支撑。外模设置操作平台，施工人员在操作平台上进行模板的拆卸、安装、钢筋绑扎连接、混凝土浇筑等。在第一循环浇筑混凝土时增设调节块模板，每一循环3节，每节内、外模板高2m，循环交替翻升，完成墩身施工。

内、外模板单节高度为2m，考虑到模板的整体受力效果，外模由4大块钢模组成，面板采用6mm厚钢板，竖肋采用［8mm槽钢，连接筋采用∠63mm×63mm×6mm角钢、背架采用双［10mm槽钢。纵桥向为变截面，模板宽度以截面最大宽度（3m）制作，横桥向模板以固定宽度2m制作，横桥向模板采用背架及φ36撑杆固定在侧模上。为了施工方便及施工人员安全，在外模外侧设置操作平台（如图2），操作平台上铺5cm厚木板。

图2 操作平台示意图

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程（图3）

施工准备 测量放样 顶层(系梁)表面混凝土凿毛 墩身劲性骨架安装

钢筋下料 不 合 格 第一节钢筋绑扎焊接 主筋直螺纹(机械)连接 钢筋等原材料试

合 格 角钢骨架制作

骨架、钢筋检查 模板制作、清理、 涂脱模剂 第一节模板立模， 6m+调节块高度 测量调位 模板、测量自查， 监理检查 合格

现场取混凝土试件 浇筑第一节混凝土 养 生 拆模、清理模板、涂脱模剂、翻升模板、立模 凿毛、预埋件、接长钢筋、测量校正、检查验收模板 合格 浇筑混凝土 养生

施工至墩顶、验收 图3 高墩翻模施工工艺流程图

5.2 操作方法及要点 5.2.1 测量放样

测量员根据桥梁三角网控制点在系梁顶放出墩身4个角点位置，确定墩身的外边线；同时放出第一节墩身外边线30cm的位置，此边线是为了控制模板偏差及墩身垂直度。在高墩施工中，垂直度控制是至关重要的，每次在模板立好后浇筑混凝土之前要对墩身垂直度检查，发现偏差时及时修正。高墩轴线和高程测量控制用全站仪测量，高墩轴线观测和模板较正在早晨无阳光直接照射之前完成，避免墩身在日晒产生温差变形后测量。

5.2.2 钢筋的绑扎焊接

钢筋加工前，要对钢筋表面清理干净、无油渍、漆皮、鳞锈等，认真复核钢筋图纸，综合考虑翻升模板高度、施工难度、钢筋接头控制数量等，准确无误后方可下料，下料严格按照设计及规范要求，保证钢筋骨架的结构尺寸。

劲性骨架加工，在现场规划一个角钢骨架制作平台，按照设计图纸放大样，然后进行施焊加工，劲性骨架加工好后用塔吊提升跟下节骨架对接。

墩身主筋D22mm及以上采用直螺纹套筒连接，其他钢筋采用搭接焊连接，钢筋的连接方式不管是采用哪一种，都按规范要求进行抽检，试验室抽检合格后方可使用。在同一截面内，钢筋接头总数不得超过钢筋根数的50%，接头间距至少错开0.5～1.5m。钢筋的搭接焊长度要满足规范要求。

5.2.3 立模 1）混凝土凿毛

在墩身放样后立模之前对墩身连接部位混凝土表面进行凿毛，凿除表面浮浆及松散混凝

土，并且清理干净，在混凝土浇筑前洒水湿润。

2）模板清理

模板使用前，先对模板质量进行检查，主要为模板的外形尺寸、面板有无偏斜、面板有无不平、孔眼位置是否对正、板面与板侧挠度是否符合要求等。对模板表面、鳞锈进行打磨清理干净，然后涂上脱模油，脱模油不宜太厚。

3）立模

第一节段模板=调节块模板+一套翻模施工模板，一套翻模施工模板由3节组成，每节高2m，共高6m。模板用塔吊移至设计位置，相邻两模板间接缝贴一层海绵双面胶作为密封，防止漏浆，并用螺栓紧固，上、下节横桥向相邻模板密封海绵双面胶采用加厚型，因

为桥墩为纵向变截面（80∶1斜坡）。内外模板采用拉杆固定，内模板每节与外模板等高，内模板之间采用角钢对撑稳固。拉杆需要穿PVC管，拉杆端头用双面胶塞紧，防止漏浆。模板拼装时严格控制相邻模板间缝隙、板面高低差、相邻模板间上口高差。模板顶与墩身外30cm边线吊垂线进行偏差纠正，同时用全站仪放出模板顶墩身4个角点位置，用手拉葫芦及钢丝绳调整到设计平面位置。为保证墩身位置的准确性，第一节段位置要严格控制。

5.2.4 混凝土浇筑

模板调好检查合格后方可进行混凝土浇筑。混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土运输车运输至施工现场，严格控制坍落度，采用塔吊提升料斗的方法入模。混凝土浇筑分30cm一层，布料要均匀，速度不宜过快，倾落高度超过2m时要通过串筒下落；采用50型插入式振动棒振捣，振捣时振动棒要快进慢出，每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出震动棒，应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件；对每一振捣部位必须振捣至混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆为止。混凝土浇筑过程中，安排专人看护模板，当模板出现变形或螺栓松动时及时处理。

5.2.5 翻模

翻模施工至少需要2节模板，墩身每节段混凝土浇筑施工完毕并强度达到10MPa（18～24小时）以上时，方可进行翻模施工；为了适当加快施工进度，可采用3节模板，每次翻升2节模板。每次翻模时保留顶节模板不拆，作为翻升模板的固定节及承力部分，从最下节模板开始逐一拆除，采用塔吊提升模板，并放置在最上节模板的相应平面位置，将模板与相邻模板连接形成整体。重复以上操作直至墩身施工完成。

模板每次翻升时先找出单块模板的中心吊点，塔吊钢丝绳竖直尽可能靠近模板，避免拆模时模板倾斜晃动过大，造成危险，也防止模板与墩身碰撞造成模板变形及损坏墩身外露混凝土质量；在模板吊点位置用钢丝绳连接在塔吊吊钩上，用撬棍等工具松动模板。

在模板翻升固定后及时悬挂安全网，从操作平台至墩身四周都挂上安全网。 由于高墩施工立模在高空进行，模板的拼接、校立比较困难。在每节模板就位后及时对拼缝进行处理，垂直度调整，节节控制，每循环模板翻升调正后用全站仪校核墩身4个角点。翻模施工每循环节缝外观影响整个墩身外观质量，在浇筑下一节段混凝土时，上一节段浇筑的墩身混凝土已经硬化收缩，承力模板与混凝土之间产生了一定缝隙，会造成节缝错台及水泥浆下漏；在模板制作时每节模板上下拉杆位置靠近模板两端（不大于30cm）、在浇筑混凝土前将承力模板拉杆紧固、浇筑第一层混凝土时适当减小坍落度等方法来减小

节缝。

5.2.6 养生

模板翻升后，及时清理混凝土表面，洒水养护。在每节段模板底部缠绕水管，水管朝混凝土表面方向10cm间距轧一小孔，高压水泵与水管相连，每半小时雨淋一次，确保混凝土表面湿润。

5.2.7 劳动力（见表1）

序号 1 岗位与职责 施工负责人 技术员 安全员 质检员 测量员 试验员 塔吊司机 汽车吊司机 拌和站操作员 装载机司机 混凝土运输车司机 班组长 电工 模板工 钢筋工 混凝土工 机修工 普工 劳动力情况表

人数 1 3 1 1 2 1 5 1 2 1 4 6 1 20 8 6 3 12 备注 安排施工任务 负责技术工作 负责安全检查 负责质量检查 负责测量 负责试验 塔吊操作及保养 汽车吊操作及保养 拌和机操作及保养 装载机操作及保养 混凝土运输车操作及保养 表1

负责钢筋、模板、混凝土施工 负责电路 安装模板 钢筋加工绑扎焊接 混凝土浇筑 配件加工、机械维修 文明施工、安全防护、材料运输等 6 材料与设备

6.1 材料

墩身翻模施工模板12套（每节高2m，一套3节，内外模板高度一致），调节块模板0.4m及0.8m各一套，相配套的螺栓拉杆若干，其他铁件、型钢、PVC预埋管若干。 6.2 主要施工机具和设备（见表2）

高墩翻模施工主要机具和设备表 表2

单 序号 名 称 规格及型号 位 1 2 3 4 塔吊 拌和站 钢筋直螺纹剥肋滚丝机 电焊机 TC4013 30m/h HGS-40B BX1-500 3数 量 备 注 台 套 台 台 4 3 配备8m混凝土运输车4台，30装载机1台 钢筋加工 钢筋加工(钢筋切断机、钢筋1 2 10 5 钢筋制作机械 套 2 弯曲机、钢筋调直机) 6 7 8 9 10 11 12 13 高压水泵 临时性变压器 发电机 全站仪 水准仪 插入式振动棒 手拉葫芦 汽车吊 扬尘90m 315KVA 120KW NiKon DTM-452C 徕卡 50型 5t QY-25 台 台 台 台 台 台 个 台 4 1 2 1 1 12 8 1 养生 备用电源 测量定位 混凝土浇筑 安、拆塔吊 7 质量控制

7.1 该工法执行的规范标准

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041—2000）

《公路工程质量检验评定标准》（第一册 土建工程）（JTG F80/1—2004）

7.2 桥墩主墩质量要求（见表3、表4、表5）

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 检查项目 混凝土强度（MPa） 相邻间距（mm） 竖直度（mm） 墩顶高程（mm） 轴线偏位（mm） 断面尺寸（mm） 节段间错台（mm） 预埋件位置（mm） 双壁墩身实测项目

规定值或允许偏差 在合格标准内 ±20 0.3%H且不大于20 ±10 10 ±15 3 符合设计规定或10 检查方法和频率 按JTG F80/1—2004附录D检查 表3

尺或全站仪测量：检查顶、中、底3处 吊垂线或经纬仪：测量2点 水准仪：测量3处 全站仪或经纬仪各测量2点 尺量：检查3个断面 尺量：每节检查2～4处 尺量：每件 注：H为墩身高度，混凝土用原材料符合要求，混凝土表面平整，施工缝平顺，棱角线平直，外露面色泽一致。蜂窝、麻面面积不得超过该面面积的0.5%。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 检查项目 长度 宽度 高度 面板端偏斜 面板局部不平 板面和板侧挠度 连接配件(螺栓、卡子等)的孔眼位置 孔中心与板面的间距 板端中心与板端的间距 沿板长、宽方向的孔 翻模模板加工质量标准

允许偏差（mm） 0，-1 0，-1 ±5 ≤0.5 1.0 ±1.0 ±0.3 0，-0.5 ±0.6 检查方法 表4

游标卡尺：中间及两端 游标卡尺：中间及两端 游标卡尺：中间及两端 直角尺、塞尺：面板四角 平尺、塞尺：面板任意方向 直角尺、塞尺：长宽两方向 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺

序号 1 2 3 检查项目 翻模模板组装质量标准

允许偏差（mm） ≤2 ≤2 ≤2 检查方法 平尺、塞尺 平尺、塞尺 平尺、塞尺 表5

模板间拼接缝宽 相邻两板表面高低差 相邻模板上口高差 7.3 质量保证措施

(1)编制质量保证体系，成立质量管理小组，以项目经理为组长，项目总工为副组长，施工负责人、技术员、质检员等为组员的组织机构。质量保证体系中明确每个岗位的质量职责。

(2)坚持技术交底制度，各分项工程开工前，由工程技术部桥梁工程师对现场施工员、技术员、操作人员进行技术交底。讲清楚图纸设计要求（包括结构尺寸）、技术标准、测量方法、各部位的功能作用、施工参数、操作要点及安全等注意事项。钢筋班、模板班、混凝土班之间协调由现场施工员督促，各班班长之间自行协调，确保下道工序与上道工序之间衔接，对施工位置的预埋件、结构尺寸和质量要求做好文字记录交接卡，防止出现质量及安全问题。

(3)用全站仪放出墩身立模4个角点，模板立好后再测量模板顶面墩身4个角点，确保模板位置与墩身平面位置重合；测量时采用多测回及换人测量，比较分析选择正确结果。 (4)编制高墩施工作业指导书，严格按照高墩施工作业指导书操作。

8 安全措施

(1)建立健全安全生产管理机构，成立以项目经理为组长的安全生产领导小组，全面负责并领导本项目的安全生产工作。

(2)实行逐级安全技术交底制，由安全环保部安全工程师组织有关人员对工程项目进行书面详细安全技术交底，凡参加安全技术交底的人员要履行签字手续，并保存资料。专职安全员要对安全技术措施的执行情况进行监督检查，并作好记录。

(3)加强安全教育：对各种作业人员上岗前进行安全学习、培训，并要求持证上岗。同时针对工程特点，对所有从事管理和生产的人员进行全面的安全教育，重点对安全员、技术员、班组长、从事特种作业的起重工、电工、焊工、机械工以及新上岗人员等进行培训教育。通过安全教育，增强安全意识，树立“安全第一、预防为主、综合治理”的思想；掌握基本生产知识和安全操作技能；提高职工遵守施工安全纪律的自觉性，认真执行安全操作规程，做到：不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不被他人伤害，达到提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。

(4)高空作业人员定期进行体检，具有高空恐惧症和心脏病的人员严禁高空作业；高空施工人员严禁带病作业。

(5)高空作业人员必须系好安全带、戴好安全帽、穿防滑安全鞋。

(6)在墩身模板外侧整个工作平台四周及底部悬挂安全网，保护施工人员安全。

9 环保措施

(1)编制环境保护体系，成立环境保护小组，以项目经理为组长，项目总工为副组长，施工负责人、技术员、质检员等为组员的组织机构。

(2)高墩翻模施工对空气、水资源基本没有污染，废弃物主要有密封模板用海绵双面胶及浇筑混凝土时浪费和多余的混凝土，做好海绵双面胶回收及混凝土清理，即可防止造成环境污染。

(3)在混凝土拌和站附近设置一处废料存放池和二级污水沉淀池，将拌和站机械清洗用水、混凝土运输车清洗用水进行二级沉淀后排出。

(4)做好生态保护：临建工程、材料堆放、便道等场地设置合理，保护公路用地范围之外的现有绿色植被，对永久工程施工区和临时工程施工区，地表清除必须特别注意，尽最大可能保护清理区域范围外的天然植被。因修建临时工程损坏了现有的绿色植被，在拆除临时工程时予以恢复。

(5)加强环境监测与事故预防，避免污染事故发生。

10 资源节约

钢筋采用直螺纹套筒连接技术，减少了钢筋用量、节约了电焊条、电能、人工等，而且对环境不造成污染。

本工法模板翻升不需要液压设备和提升支架，完全依靠墩身施工用塔吊翻升模板，充分利用了现有资源，节约了其他相关小型提升设备。

11 效益分析

本桥墩身为半幅双柱纵向变截面（80∶1坡度）空心薄壁墩，盖梁往下20m设置一道中系梁，采用滑模施工不是很适用；采用爬模施工需要较多小型提升设备，利用已浇筑的混凝土作为支撑，依靠模板提升爬架，依靠爬架爬升模板，这种方法施工速度慢，劳动力需求多，集工作平台、模板、支架为一体，高空作业具有较多安全隐患。

综合比较后本桥墩身采用了适用性较强的翻模施工工法，16个桥墩流水作业，墩身高度40～70m不等，每次施工4个桥墩，投入12套翻模施工模板，每个桥墩（一个桥墩4个薄壁墩身）3套模板，每套3节，每节2m。一个循环浇筑混凝土4m，正常情况下5d一个循环，每墩每日可推进0.8m。一套翻模模板8.5万元，与爬模相比一套模板节约了3.0

万元，合计模板节约36万元，采用翻模施工缩短了工期2.5个月，人工费节约了57.8万，机械费用节约了37.5万，模板周转快、利用率高，累计节约费用131.3万。翻模施工工法操作起来简单、能够随时调正墩身施工偏差，便于模板及时清理涂油，改善混凝土外观质量，混凝土内实外美，施工速度快，得到了监理和业主的一致好评。

12 工程实例

该工法在四川省万源(陕川界)至达州(徐家坝)高速公路D16合同段方斗村特大桥上应用，从2009年6月开始施工，到2010年4月底已完成工程量的90%，预计2010年5月底全部完工。已完工分项工程经质量检测合格率100%，混凝土节段间接头平顺无错台，表面色泽一致。

翻模施工工法工艺简单、模板投入量少、施工周期快、劳动力少、成本低、质量容

易控制等特点，具有很强实用性，在变截面墩身施工中值得很好的推广和应用。

图1 高墩墩身钢筋加工

图2 高墩墩身钢筋骨架支立

图3 高墩墩身施工

图4 高端墩身施工