空心薄壁墩施工技術(shù)初探

鄧自紅

1 概述

薄壁墩作為目前橋梁設(shè)計(jì)中廣泛采用的一種橋墩形式,相比其他橋墩形式,具有可達(dá)到較高高度、結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、施工方便等顯著特點(diǎn)。韓家莊1號(hào)橋全長(zhǎng)591 m,左半幅(3×40+3×50+8×40)m預(yù)應(yīng)力 T形梁,右半幅(3×40+3×50+3×40+4×50)m 預(yù)應(yīng)力T形梁,下部結(jié)構(gòu)部分橋墩(左幅1號(hào)墩,2號(hào)～7號(hào)墩,10號(hào)～11號(hào)墩,左幅12號(hào)墩)采用了薄壁空心墩結(jié)構(gòu)形式。

2 施工重點(diǎn)、難點(diǎn)

1)韓家莊1號(hào)橋地處太行山中麓,橋梁軸線方向跨越兩處山溝,原地貌標(biāo)高在1 004.76 m～1 083.90 m,地形起伏較大、山谷呈“W”形,山坡地勢(shì)陡峭,且地質(zhì)條件復(fù)雜,施工難度較大。2)涉及高空作業(yè)、起重吊裝,危險(xiǎn)源集中,交叉作業(yè)多,安全形勢(shì)嚴(yán)峻。3)由于墩身是在動(dòng)態(tài)中成型,且為高空作業(yè),施工精度控制復(fù)雜,為保證橋梁性能和線形,必須做好墩身軸線和垂直度控制。

3 施工方案的選擇

1)滑升模板施工?；０迨┕みM(jìn)度快、結(jié)構(gòu)整體性好,能保證工程質(zhì)量,安全可靠。但施工必須是動(dòng)態(tài)連續(xù)的,不能間斷,且滑模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備投入量大,耗用大量滑升支承桿材料和測(cè)量施工定位的勁性骨架材料,成本較高而且工藝要求嚴(yán)格,混凝土質(zhì)量難以控制,易使混凝土表面形成裂紋或出現(xiàn)變形。

2)爬模施工。爬升模板集工作平臺(tái)、支架、模板于一身,無(wú)需提升設(shè)備,無(wú)需為施工模板搭設(shè)工作平臺(tái),也不需為模板搭設(shè)支架,依靠自身動(dòng)力交替垂直或斜向爬升和下降,克服了滑模在動(dòng)態(tài)下澆筑和在混凝土較低的狀態(tài)下脫模時(shí)容易發(fā)生中線水平偏高的缺點(diǎn)。但爬升結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜,工序較繁瑣,成本也較高。

3)翻轉(zhuǎn)模施工。翻轉(zhuǎn)模施工速度快,能夠隨時(shí)糾正墩身施工誤差,設(shè)備不復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)合理;拆模后的混凝土表面平整光潔,克服了滑模施工的不足,翻模對(duì)于薄壁空心墩施工來(lái)說(shuō)是理想的施工方法,可節(jié)省模板,便于人工操作,確?；炷恋拿軐?shí)度。

4 翻轉(zhuǎn)模板、設(shè)備的選擇

4.1 模板的選擇

1)翻轉(zhuǎn)模是由三節(jié)段大塊組合模板及支架、內(nèi)外工作平臺(tái)組合而成的成套模具。2)內(nèi)外模板采用大面積鋼質(zhì)模板,模板根據(jù)墩高度和鋼筋的定尺長(zhǎng)度而定,一般模板高度取1.5 m,2 m,2.25 m等幾種高度,外模每層模板為4塊,高墩長(zhǎng)寬各兩塊,內(nèi)模由角模和大塊模板組成,內(nèi)模帶有斜口,方便脫模。3)模板結(jié)構(gòu)形式:設(shè)置穿墻拉桿,間距800 mm,內(nèi)、外分別設(shè)置工作平臺(tái)支架,方便模組裝、拆卸和施工。4)用料:面板:5 mm厚的熱軋鋼板,肋:10號(hào)槽鋼,背楞:雙12號(hào)槽鋼,拉桿:D18-20精軋螺紋鋼。

4.2 設(shè)備的選擇

塔吊是薄壁墩施工垂直運(yùn)輸?shù)谋貍湓O(shè)備,塔吊的選擇要根據(jù)墩的高度、現(xiàn)場(chǎng)地形以及塔吊管轄薄壁墩的數(shù)量和模板的最大重量決定,一般D40塔吊不加輔助桿的獨(dú)立高度為30 m,D80塔吊不加輔助桿的獨(dú)立高度為45 m,D125塔吊不加輔助桿的獨(dú)立高度為47.5 m,D63塔吊不加輔助桿的獨(dú)立高度為40 m。由于翻轉(zhuǎn)模板在施工中采用手動(dòng)葫蘆,所以手動(dòng)葫蘆必須選用質(zhì)量合格的產(chǎn)品,提升重量必須滿足提升模板的重量,保證葫蘆有50%的富余能力,定期檢查倒鏈的磨損程度,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換。

4.3 施工工藝

1)在承臺(tái)施工前,首先放出墩身十字線,做好型鋼支架,將墩身預(yù)埋鋼筋準(zhǔn)確定位,并確保在整個(gè)施工過(guò)程中墩身鋼筋不移位、不偏斜。2)綁扎鋼筋和安裝模板。用全站儀放出基頂中心線和立模邊線,在基礎(chǔ)頂面設(shè)計(jì)位置開(kāi)始綁扎鋼筋,待第一節(jié)鋼筋綁扎完畢后,安裝第一節(jié)模板,立模邊線外用砂漿找平,找平層用水平尺分段抄平,待砂漿硬化后由線路中心向兩側(cè)立模。第一節(jié)段模板安裝后檢查模板垂直度,并用水準(zhǔn)儀和全站儀檢查模板邊線是否與墩身設(shè)計(jì)位置吻合,符合標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行下道工序。然后安裝防護(hù)欄桿和安全網(wǎng),搭設(shè)外作業(yè)平臺(tái),澆筑薄壁墩實(shí)心段,然后繼續(xù)綁扎第二節(jié)、第三節(jié)鋼筋,并安裝第二節(jié)、第三節(jié)模板及模板的防護(hù)欄桿和安全網(wǎng),搭設(shè)內(nèi)外作業(yè)平臺(tái),驗(yàn)收完成后,澆筑第二節(jié)、第三節(jié)混凝土。當(dāng)?shù)诙?、三?jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到3 MPa時(shí),即可進(jìn)行第四節(jié)、五節(jié)的鋼筋綁扎,綁扎完成后,并且第二、三節(jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa時(shí),拆除第一節(jié)、二節(jié)段模板,用塔吊吊裝安裝第四、第五節(jié)模板,此時(shí)荷載由已硬化的墩身混凝土傳至基頂。依此循環(huán)向上形成拆模、翻升立模、模板組拼、搭設(shè)內(nèi)外工作平臺(tái)、鋼筋焊接綁扎、灌注混凝土、養(yǎng)生和測(cè)量定位、標(biāo)高測(cè)量的不間斷作業(yè),直至達(dá)到設(shè)計(jì)高度。

5 影響高墩施工精度的因素及預(yù)防措施

影響高墩施工精度的因素可分為自然因素和人為因素兩類(lèi),自然因素主要指風(fēng)載、太陽(yáng)輻射及升溫、降溫造成的溫度荷載;人為因素主要指施工過(guò)程中工人的操作不當(dāng)?shù)?以及材料、施工設(shè)備等的不對(duì)稱放置,從而對(duì)墩身產(chǎn)生不對(duì)稱荷載,致使墩身產(chǎn)生撓曲變形,從而使墩身軸線發(fā)生偏差,影響墩身的施工質(zhì)量。

5.1 自然因素引起的墩身軸線偏差控制方法

墩身軸線放樣時(shí)選擇在無(wú)風(fēng)或微風(fēng)時(shí)刻,以減小因風(fēng)載引起的軸線偏差;為了避開(kāi)日照溫差效應(yīng)引起的墩身彎曲變形,應(yīng)選擇在日照強(qiáng)度低的時(shí)刻,如在早晨太陽(yáng)升起之前,傍晚日落后墩身溫差比較小的時(shí)刻,也可采用水霧降溫法以減小由日照溫差引起的軸線偏差。水霧降溫法:在滑模結(jié)構(gòu)底部安裝周向噴水管,在日照強(qiáng)烈的天氣間斷地向墩身噴水,從而在墩身周?chē)纬梢粚铀F,降低壁板的日照溫差,減小因日照引起的墩身軸線偏差,同時(shí)為墩身混凝土提供養(yǎng)生水。

5.2 人為因素引起的墩身軸線偏差控制方法

施工中為盡量減小由于人為因素引起的質(zhì)量問(wèn)題,采取以下措施:1)對(duì)施工人員進(jìn)行逐級(jí)交底,盡量避免由于操作不當(dāng)以及材料、施工設(shè)備等的不對(duì)稱放置對(duì)墩身產(chǎn)生不對(duì)稱荷載,致使墩身產(chǎn)生撓曲變形。2)測(cè)量控制。a.為了防止墩中心偏位和橋墩扭轉(zhuǎn),混凝土澆筑前后須反復(fù)用全站儀檢查橋墩橫、縱向中心線與設(shè)計(jì)位置的偏差,以及時(shí)糾正。b.澆筑混凝土前,用鉛垂線檢查模板垂直度,檢查各部支撐是否牢固,經(jīng)檢查合格后,澆筑混凝土。

6 質(zhì)量、安全控制措施

6.1 混凝土質(zhì)量控制措施

1)混凝土采用攪拌站集中拌和由攪拌車(chē)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng),用機(jī)械吊運(yùn)混凝土入模,分層澆筑混凝土,分層厚度為30 cm。用插入式振動(dòng)器搗固,注意不要漏搗、重?fù)v和搗固過(guò)量,在振搗過(guò)程中,應(yīng)盡量避開(kāi)拉桿,并派專人檢查,發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)螺母及時(shí)緊固。2)模板在安裝及拆卸過(guò)程中嚴(yán)禁碰撞,以免變形,并經(jīng)常檢查其表面及肋帶,及時(shí)修整,以確保拆模后表面平整度和外形尺寸滿足要求。

6.2 安全控制措施

1)高墩上下方案主要采用內(nèi)外爬梯法和搭設(shè)雙排腳手架法。2)塔吊、吊車(chē)等重型起重設(shè)備嚴(yán)格遵守“起重吊裝十不準(zhǔn)”。3)現(xiàn)場(chǎng)做好防風(fēng)、防火、防雷電、防高空墜落等措施,并制定各項(xiàng)安全預(yù)案,確保施工安全。4)加強(qiáng)對(duì)塔吊鋼絲繩的檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,吊模板用的電葫蘆也要經(jīng)常檢查倒鏈,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換。

7 結(jié)語(yǔ)

韓家莊1號(hào)大橋薄壁墩利用翻轉(zhuǎn)模法施工,確保多個(gè)墩同時(shí)進(jìn)行施工,提高了塔吊和混凝土設(shè)備等的利用效率。該方法沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng),易操作、實(shí)用可靠、速度快,有利于混凝土質(zhì)量的控制。另外,由于模板可以重復(fù)使用,因此大大降低了工程成本,經(jīng)濟(jì)效益顯著,可供類(lèi)似施工參考。

[1] 姜艷霞.薄壁墩的滑模施工工藝及控制要點(diǎn)[J].山西建筑,2008,34(7):343-344.