高嵐河特大橋薄壁空心高墩翻模施工技術(shù)

仲維玲

(中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710016)

1 工程概況

湖北省宜昌至巴東(鄂渝界)公路是國家高速公路網(wǎng)(7918 網(wǎng))規(guī)劃中上海至成都高速公路湖北省西段，是六百里川江三峽庫區(qū)北岸唯一的陸上快速通道，采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h，全長173．430 km。土建第17 合同段位于興山縣峽口鎮(zhèn)境內(nèi)，起訖里程K101 +275 ～K107 +400，總長6．125 km。高嵐河特大橋位于高嵐自然風(fēng)景區(qū)，地形高差大，線路兩次跨越312 省道，三跨高嵐河。該橋左線長1 373．95 m，右線長1 423．95 m，上部構(gòu)造分別采用跨徑32 ×40 +3 ×30 m 和34 ×40 +2 ×30 m 預(yù)應(yīng)力混凝土組合T 形梁，下部結(jié)構(gòu)采用薄壁空心墩、雙柱墩配樁基礎(chǔ)，重力式U 型橋臺配擴(kuò)大基礎(chǔ)。共有空心墩26 個(gè)，墩高31．81 ～57．17 m，墩身外截面尺寸為6．5 m×3 m 和6．5 m×2．8 m 兩種，壁厚0．5 m，內(nèi)設(shè)勁性骨架，混凝土標(biāo)號C40。

2 總體施工方案

根據(jù)該橋工程規(guī)模與特點(diǎn)，經(jīng)優(yōu)化比選，薄壁空心墩采用塔吊配合人工翻模法與搭設(shè)整體提升托架相結(jié)合法施工。翻模法施工與整體式提升托架布置如圖1 所示。

墩身外模采用大塊定型鋼模，內(nèi)模采用組合鋼模?；炷寥肽２捎幂斔捅幂斔汀２捎盟醮怪边\(yùn)輸鋼筋、機(jī)具和材料。作業(yè)人員由墩內(nèi)腔人行斜道上下，在提升架平臺上鋪設(shè)人行走道板，各工序均在不同高度的作業(yè)平臺上展開［1］。

圖1 翻模法施工與整體式提升托架布置

整體式提升托架采用I30c 和I25b 工字鋼，沿墩身四周組拼焊接成基座框架。在托架基座上搭設(shè)雙排鋼管腳手架，腳手架立桿底部與I25b 工字鋼焊接連成整體，支架高度13 m。在墩身前后兩面各布設(shè)預(yù)留孔，穿鋼棒，提升架坐落于四根鋼棒上，通過已澆筑墩身混凝土頂部設(shè)置的四個(gè)10 t 倒鏈，拉動托架整體向上垂直提升。

3 施工方法

3．1 墩身模板設(shè)計(jì)與施工

3．1．1 模板設(shè)計(jì)與制作

翻升模板由內(nèi)外定型鋼模板與托架、工作平臺、模板拉筋、安全網(wǎng)等組成。按墩身截面6．5 m ×3 m配模板2 套，截面6．5 m×2．8 m 配模板5 套，選擇專業(yè)廠家加工制作。外模采用拼裝式大塊定型鋼模，對稱布置，面板厚6 mm。按高度1．5 m 分節(jié)，每套高度6 m，分四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段。模板前后面分兩大塊，側(cè)面一塊，采取側(cè)面包裹前后面連接方式，板縫設(shè)企口式錯(cuò)縫框架，橫向背肋設(shè)2［10 槽鋼加勁肋。內(nèi)模采用3015 和3010 定型鋼模板，內(nèi)壁倒角梗斜部分采用小塊定型鋼模，方便安裝拆卸。嚴(yán)格進(jìn)行模板系統(tǒng)加固，面板平整度和外觀幾何尺寸符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求［2-3］。

3．1．2 翻模法施工

采用塔吊配合人工翻模與提升托架相結(jié)合施工工藝，采用重心平衡法確定翻模吊點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)塊單元模板平穩(wěn)吊裝。

根據(jù)測量放樣確定薄壁空心墩四個(gè)角點(diǎn)，在完成墩身底部鋼筋綁扎后，將第一節(jié)模板支立于承臺頂上，第二節(jié)支立于第一節(jié)上。第一節(jié)模板底部采用砂漿填充找平，然后立模調(diào)平。先拼裝墩身一個(gè)面的外模，再逐次將整個(gè)墩身的第一節(jié)外模板組拼完畢。外模板安裝后，再吊裝、安裝內(nèi)模板，模板接縫處夾雙面止?jié){帶防止漏漿。

采用豎向等節(jié)高模板循環(huán)拆裝，每一循環(huán)的上節(jié)作為下一循環(huán)的固定節(jié)，完成下一循環(huán)整體三節(jié)模板澆筑。即利用下一節(jié)已澆筑混凝土的模板，作為上一節(jié)模板的支撐體系，將下一循環(huán)的三節(jié)模板通過螺栓固定在下一節(jié)模板上，內(nèi)外模板采用對拉螺栓固定。

依此循環(huán)，每次翻升3 節(jié)，形成提升托架→鋼筋接長綁扎→拆模、清理模板→翻升模板、組拼模板→中線與標(biāo)高測量→灌注混凝土和養(yǎng)生的循環(huán)作業(yè)，直至完成整個(gè)墩身施工。

模板安裝后，用全站儀測設(shè)縱橫中心線并校核，用手動葫蘆和鋼絲繩糾偏，或用千斤頂頂推的方式糾偏。經(jīng)調(diào)整好后，以拉筋和模板四周對角支撐固定，確?；炷翝仓^程模板不變形、不移位。

3．2 整體式提升托架設(shè)計(jì)

3．2．1 托架基座布置

托架采用I30c 和I25b 工字鋼，分兩層沿墩身四周組拼焊接成一封閉的基座，I25b 工字鋼置于I30c 工字鋼上，并保持在同一平面。工字鋼交叉處采用雙面焊縫連接，并設(shè)厚10 mm 直角小鋼板補(bǔ)強(qiáng)。I30c、I25b 工字鋼與墩身凈間距分別為50 mm、800 mm，以保證翻模。托架基座平面布置如圖2 所示。

圖2 托架基座平面布置示意圖(單位:cm)

3．2．2 雙排腳手架布置

在托架基座上，沿墩身四周搭設(shè)整體式鋼管雙排架，高度13 m，排距0．8 m，鋼管外徑Φ48 mm，壁厚3．5 mm，立桿間距為1．6 m、1．5 m、1．4 m 三種。立桿底部和I25b 工字鋼之間全部焊接牢靠，并焊接小三角鋼片補(bǔ)強(qiáng)。

為滿足提升施工要求，減小自重，大橫桿步數(shù)為七步，步距高2 m，小橫桿間距同立桿間距。按施工需要各層工作平臺鋪設(shè)竹夾板，腳手架外圍懸掛密目安全網(wǎng)，底部掛設(shè)平網(wǎng)。鋼管雙排腳手架平面布置如圖3 所示。

3．2．3 提升機(jī)具、受力工字鋼及受力圓鋼

根據(jù)整體提升式腳手架的質(zhì)量、人群荷載，確定提升設(shè)備的數(shù)量及支撐鋼棒的規(guī)格，并考慮足夠的安全系數(shù)。

圖3 鋼管雙排架腳手架平面布置示意圖(單位:cm)

(1)提升機(jī)具。經(jīng)計(jì)算，一個(gè)墩身提升托架自重約4．66 t，雙排架自重約4．73 t，考慮提升架需鋪設(shè)人行道板、人群荷載及其他輔助材料和安全系數(shù)，提升機(jī)具最終選用4 個(gè)10 t 手拉葫蘆。

(2)受力工字鋼。受力工字鋼采用兩根I30c 工字鋼。置于托架下部，直接作用于鋼棒上，與墩身正面平行，與墩身保持凈距離為5 cm，便于穿繞提升鋼絲繩，受力工字鋼與底托架焊接牢靠，形成整體。

(3)預(yù)留孔及受力圓鋼。墩身澆筑砼時(shí)，采用PVC 管對稱設(shè)置四個(gè)Φ65 mm 預(yù)留孔，孔的高度應(yīng)位于從上而下第一道模板平縫向下70 cm 處。受力圓鋼采用Φ60 mm 鋼棒，長1 000 mm，其中穿入墩身50 cm，外露50 cm。在受力圓鋼底部用2 cm 厚鋼板焊接三角托架支承，將應(yīng)力擴(kuò)大到墩身上。

3．3 托架提升工況

3．3．1 施工準(zhǔn)備

托架提升前，拆除已澆注的墩身下部三節(jié)段模板，并依次翻升至預(yù)留第四節(jié)模板的頂部。在已澆筑混凝土的模板頂放4 根長0．5 m 枕木，將鋼絲繩放在前后面的枕木上，防止鋼絲繩直接擱在模板上損壞模板。將兩根Φ40 長12 m 的鋼絲繩懸掛于墩身上，每根鋼絲繩兩頭與10 t 手拉葫蘆上部連接，手拉葫蘆下部與纏繞在I30c 受力工鋼的Φ40 鋼絲繩連接。兩根鋼絲繩4 個(gè)頭分別與4 個(gè)10 t 手拉葫蘆相連。初步將葫蘆拉緊后，檢查鋼絲繩有無斷絲及葫蘆齒輪閉合情況，各項(xiàng)檢查完成后方可進(jìn)行提升工作。

3．3．2 整體提升

提升時(shí)，操作人員站在最合適高度的腳手板上，4 人同時(shí)緩慢、均勻的拉動葫蘆并保持同步提升。提升時(shí)需專人監(jiān)視指揮，避免托架發(fā)生不平衡而傾斜。葫蘆提升高度20 cm 后，應(yīng)暫停提升，將插入墩身的4 根受力圓鋼逐一取出置于腳手架上后，繼續(xù)進(jìn)行提升工作。整體提升托架工況一如圖4 所示。

圖4 整體提升托架工況一

3．3．3 提升就位

當(dāng)托架連續(xù)提升超過上步墩身澆筑時(shí)的預(yù)留孔高度20 cm 后，停止提升。將4 根Φ60 mm 受力鋼棒插入新的預(yù)留孔，然后緩慢松動葫蘆將托架放下，坐穩(wěn)在4 根受力圓鋼上。注意應(yīng)使受力工字鋼的4 處著力點(diǎn)同時(shí)與受力圓鋼接觸。至此，一個(gè)提升環(huán)節(jié)工作完成，進(jìn)入下道工序施工。至下次混凝土澆筑完成后，再進(jìn)入新的提升環(huán)節(jié)循環(huán)，直到完成整個(gè)墩身混凝土的施工。整體提升托架工況二如圖5 所示。

圖5 整體提升托架工況二

3．3．4 托架下落

下落時(shí)操作流程與上升工作同理。即將鋼棒插入預(yù)留孔洞內(nèi)，將手拉葫蘆通過鋼絲繩與鋼棒連接后，逐步循環(huán)下落托架。在下落時(shí)應(yīng)完成整個(gè)橋墩的裝飾裝修清理工作。

4 結(jié)語

結(jié)合高嵐河特大橋施工，提出了一套完整的薄壁空心高墩采用塔吊配合人工翻模法與搭設(shè)整體提升托架相結(jié)合的施工技術(shù)，該法主要具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)采用塔吊配合人工翻模與搭設(shè)整體提升托架相結(jié)合的方法施工，墩身一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段翻升循環(huán)時(shí)間為4 d。其中鋼筋綁扎1 d、模板支立加固及混凝土澆筑1．5 d、托架提升0．5 d、拆模翻模1 d。采用常規(guī)的滿堂支架法施工，僅搭設(shè)腳手架及掛安全網(wǎng)2 d，墩身每一節(jié)段的施工至少需要5．5 d。與之相比，每一節(jié)段循環(huán)可節(jié)約1．5 d。

(2)按墩高50 m 計(jì)，經(jīng)過計(jì)算，整體提升式托架系統(tǒng)一個(gè)墩身可節(jié)約鋼管腳手架達(dá)2/3，材料用量比3∶ 1，并可節(jié)約大量的安全網(wǎng)及腳手板材料。

(3)整體提升式托架系統(tǒng)提供了一個(gè)完全封閉的作業(yè)空間，具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便、易于裝拆等特點(diǎn)，相比滿堂支架法施工作業(yè)人員的安全得到了更加有力的保障。

該法的成功應(yīng)用保證了安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成了施工任務(wù)，受到建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致肯定和好評，取得了良好的效益。

［1］中交第一公路工程局有限公司． JTG/T F50—2011 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［2］李冬奎，金生斌．佑溪大橋薄壁空心高墩施工技術(shù)［J］．山西建筑，2007，33(29):130-131．

［3］甘丹寧．薄壁空心高墩施工技術(shù)探討及其質(zhì)量控制［J］．大眾科技，2005(11):116-117．