木工字梁悬臂模板施工技术在云龙湾大桥的运用与创新

李 云 川

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龙湾大桥主桥孔跨布置为(30+80+205+80+30)m五跨双塔自锚式悬索桥，主桥全长428.35 m，南北走向，基本与河道正交，主跨205 m跨越锦江水面，河道两岸设2座桥塔。桥塔由两根塔柱及上横梁两部分组成，整体呈门式造型，寓意“天府之门”，北岸塔柱全高67 m，南岸塔柱全高65.3 m。塔柱截面以空心截面为主，由塔顶装饰段、上塔柱及下塔柱组成，在上塔柱顶设置横梁，在塔顶、各节段交接处及横梁侧面顶部与底部分别设置外凸棱线以增加桥塔的层次感。

该桥在施工过程中，成功地将木工字梁悬臂模板应用于复杂截面高墩施工并创新了一种复合面板技术。该方案与常规的大块定型钢模翻模法相比，每座桥塔节约工期约半个月时间，总体减少了约一半以上的模板成本投入。

2 悬臂模板施工技术

2.1 悬臂模板

以CB240型悬臂模板为例，悬臂模板主要分为三大系统、八大部件，即支架系统(架标准节、支架加高节、后移装置、承重三角架、下吊平台、防护结构)、面板系统(面板)和埋件系统(埋件)。

2.2 云龙湾大桥模板方案的设计情况

云龙湾大桥塔柱横梁以上为钢结构装饰段，横梁采用型钢支架施工，横梁以下共划分为14个施工节段，1节段为梯形收口，采用普通木模板浇筑，2～14节段采用悬臂模板施工(图1)，悬臂模板方案为：

(1)塔柱施工的最大节段高度为5 m，模板的设计高度考虑最大施工高度取值为5.3 m。

(2)塔柱外侧模板采用悬臂模板体系，面板板材采用维萨(WISA)清水混凝土模板；塔柱内侧模板采用普通木模板体系，面板采用普通木胶合板[1]。

(3)塔柱外侧面采用两块标准面板拼装，芯带固定；塔柱截面加大时，在两块标准面板间增加拼接模板，拼接模板采用加长芯带固定[2]。

(4)塔柱外凸棱线通过设置多道方木背楞、利用方木背楞的长短变化予以实现。

图1 木工字梁悬臂模板总装图

2.3 悬臂模板施工工艺流程

悬臂模板施工工艺流程见图2，图2中首层混凝土指悬臂模板支架第一次安装前的混凝土浇筑。以云龙湾大桥为例，塔柱1节段为梯形收口，鉴于2节段无法在1节段上安装悬臂支架，故此处的首层混凝土系指2节段混凝土。

图2 悬臂模板施工工艺流程图

2.4 施工准备

(1)模板单元的设计与制造。模板由专业厂家进行设计，根据塔柱的结构特点及悬臂模板特性进行墩身浇筑节段划分，绘制各节段模板的拼装图及模板单元加工图，并对模板及加固措施进行计算校核。模板方案经专家论证后，在专业加工厂内完成各部件的加工制造。

(2)现场临建设施的布置。每座塔柱外侧布置1台塔吊用于模板及材料吊运，布置1座盘扣式爬梯用于施工人员上下；在塔吊及爬梯出口处搭设安全防护棚。

(3)人材机进场。根据施工进度计划安排人员、设备进场。在塔柱施工前，从事钢筋、模板、混凝土施工的各工种人员以及相应施工设备必须及时进场。

(4)模板拼装。模板拼装分厂内试拼和现场拼装。模板在厂内试拼完成、经各方验收复核后编号标识，然后运至施工现场，按施工进度进行现场拼装。

2.5 测量放样

塔柱施工前，在基础混凝土表面测放出塔柱结构中轴线及各边角控制点。

2.6 钢筋安装

所有钢筋在钢筋加工厂内统一加工，检验合格后用平板车运至施工现场进行安装。

钢筋安装前，分节段吊装劲性骨架，定位、焊接牢固后，利用劲性骨架固定钢筋。

2.7 首层模板的安装

首层模板只安装悬臂模板面板。面板采用汽车吊吊装，人工辅助就位的方式进行安装。首层模板安装后，安装悬臂模板的第一次爬升埋件。

2.8 悬臂模板的安装

悬臂模板的安装分为第一次提升和循环提升两种情况，支架系统和面板系统均需安装到位。

悬臂模板提升前，需实测埋件附近的混凝土强度[3]，只有待强度达到15 MPa以上方可进行模板的提升。

(1)模板第一次提升(图3)。

图3 悬臂模板第一次提升示意图

步骤一，将支架系统的承重架体及吊平台单元吊起，挂在首层混凝土相应的埋件上。

步骤二，将支架系统的模板支撑架单元吊起，使后移装置落在承重架体的桁架水平杆上，然后用卡板固定在承重架体上。

步骤三，该节段钢筋安装完成后，后移模板支撑架，将面板系统吊起，与模板支撑架对齐后，用背楞扣件将面板固定在模板支撑架上。

步骤四，调节后移装置及可调斜撑，使模板面板下沿与首层混凝土的结构表面抵紧并调整面板垂直；调节完成后，安装对拉螺杆及转角螺杆，完成模板的加固，然后将下一节段的预埋件安装在模板上。

(2)模板的循环提升。悬臂段混凝土浇筑完成后，卸下模板面板，利用支架系统进行混凝土表面的处理；然后按第一次提升步骤二、步骤三、步骤四的方法进行整体提升。

(3)埋件系统的安装。埋件系统的安装及使用流程为：埋件组装及定位安装→拆模及支座安装→支架系统的安装→(支架的使用及提升)→埋件的拆卸。

2.9 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，对钢筋、预埋件及模板系统进行全面检查，检查混凝土拌和、运输、浇筑各工序的准备情况，检查无误后方可浇筑混凝土。混凝土采用整体分层连续浇筑法施工，每层厚度不大于30 cm。

2.10 养护与拆模

(1)混凝土养护。混凝土浇筑完成后，在混凝土顶面收浆后即进行覆盖土工布、洒水养护。侧模拆除后，在混凝土表面喷涂养护剂，然后采用宽幅塑料薄膜包裹养护。

(2)拆 模。悬臂模板作为非承重侧模在混凝土强度达到2.5 MPa后进行模板的拆除。拆除转角处的阳角斜拉杆，用钢丝绳将模板面板挂在汽车吊吊钩上，拆除模板对拉螺杆，完成模板的拆除。

3 面板系统的选材优化与创新

3.1 模板面板的优化背景

(1)现场问题。维萨面板计划周转13次，而模板周转10次后其混凝土外观质量即有所下降。经检查，维萨面板部分酚醛膜脱落，但整个面板尚较完整，其模板的刚度及平整度能够满足要求。若解决了模板表面覆膜损坏的问题，其可继续投入使用，从而避免更换模板。

(2)解决思路。项目部技术人员提出了两种解决方案：一是更换国产普通清水混凝土木模板；二是在维萨模板表面覆盖一层薄膜型材料[4]，恢复面板表面的光洁度。

(3)调研与试验。通过在建材市场上开展的调研发现彩涂板[5]、PVC板、PET板等均具有一定的硬度与刚度，其表面光洁度高。考虑到彩涂板的弯折性能较好，最终选用彩涂板作为覆膜板材并进行了试验。试验结果显示：采用彩涂板覆膜浇筑的混凝土拆模后表面光滑如一面镜子，能够达到清水混凝土效果。

3.2 复合面板技术应用成本的分析

WISA模板的造价约为200元/m2，而国产清水模板的造价约为60元/m2，0.4 mm厚的彩涂板造价约为23元/m2。在保证清水混凝土外观的前提下，WISA模板的周转次数平均约为12次，国产清水模板约为3次，彩涂板(0.4 mm厚)约为3次。以清水模板直接作为模板周转，对比清水模板作为基板的复合模板周转形成了四种模板类型，其对比结果见表1：

表1 清水模板成本分析表 /元·m-2

经分析，复合面板技术的运用，使模板周转次数提高，模板摊销价格减少。该项技术的采用不仅节约了施工成本，也有利于环境保护，值得推广。

所存在的不足之处：聚酯类涂膜的彩涂板其耐碱性能较弱，拆模时间较长时，应考虑碱性环境造成涂膜老化的影响。若梁板类底模拆模时间跨度较长时，应谨慎选用覆膜板材，以防止造成混凝土表面污染。

4 结 语

云龙湾大桥塔柱施工运用悬臂模板施工技术并创新了一种复合面板技术，在保证塔柱混凝土外观质量的条件下，实现了成本节约的目的，所取得的经验对其它类似项目施工具有一定的参考意义。