橋梁工程薄壁空心高墩施工技術(shù)

鄭先奇

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州313000)

1 工程概況

老鷹巖大橋位于貴州省紫云縣浪風(fēng)關(guān)林場(chǎng)境內(nèi)，為分離式布置。橋型總體布置為17×40 m，橋梁全長(zhǎng)680 m;橋梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)T梁，其中左線13#、14#、15#，右線13#、14#橋墩采用等截面薄壁空心墩?？招亩諆?nèi)設(shè)置二道厚50 cm橫隔板，三個(gè)變截面單箱室，空心墩壁厚50 cm，全橋薄壁空心墩共5個(gè)。墩外輪廓為矩形，順橋向3.2 m，橫橋向6.5 m，墩身四個(gè)直角設(shè)有3 cm×3 cm的倒角。墩身底部2.0 m及墩身頂部1.0 m為實(shí)心段，其余為空心段。墩設(shè)計(jì)高度一般為54.0～70.10 m，墩及其蓋梁均采用C40混凝土。

2 施工方案比選

超高薄壁空心墩施工一般采用提升滑模、爬模和翻模。

滑模施工極易產(chǎn)生支承桿彎曲、混凝土水平裂縫、混凝土外觀質(zhì)量較差，配套設(shè)備較多，投入較大、模板耗鋼量大，一次性投資費(fèi)用較多。

爬模施工外爬式支架剛度較小，無(wú)法用自身結(jié)構(gòu)糾正模板偏差;支架承載力小，墩身模板單塊面積受到限制，模板接縫較多，容易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái);作業(yè)平臺(tái)狹小，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

翻模施工由于其工藝較成熟，成本較低。

綜合三種超高薄壁空心墩施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，老鷹巖大橋超高薄壁空心墩采用塔吊提升翻模施工。

圖1 橋墩立面圖

3 翻模施工優(yōu)點(diǎn)

(1)老鷹大橋超高薄壁空心墩一般在54.0～70.10 m，采用等截面矩形薄壁空心墩，無(wú)曲線變化，適合大面積模板，施工速度快，能夠滿足工期的要求;

(2)可利用模板自身支架平臺(tái)進(jìn)行施工作業(yè)，作業(yè)空間寬敞;

(3)配套設(shè)備可以與其它墩臺(tái)施工共用，同時(shí)滿足機(jī)具、材料垂直運(yùn)輸?shù)男枰?，設(shè)備利用率高;

(4)墩身模板可以作成剛度大、面積較大的鋼模，減少接縫數(shù)量，增加抗變形能力，能利用自身結(jié)構(gòu)調(diào)整模板的偏差，避免錯(cuò)臺(tái)的產(chǎn)生，確?；炷镣庥^質(zhì)量;

(5)翻升模板材料用量較少，施工成本低，有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

4 施工總體布置

4.1 塔吊布置

橋位通過(guò)段為山間狹谷斜坡，位于自然斜坡角約42°的山坡狹谷地帶上，施工場(chǎng)地狹窄，施工難度大。從施工成本、工期及超高薄壁空心墩施工要求考慮;左線14#、15#墩和右線13#、14#線路中線，各布置1臺(tái)QTZ630自升式塔吊，同時(shí)兼顧左線14#、15#和右線13#、14#四個(gè)墩的起重作業(yè)。在左線12#、13#、右線11#、12#墩線路中線各布置 1 臺(tái)塔吊，負(fù)責(zé)吊塔作業(yè)半徑內(nèi)的四個(gè)墩的提升作業(yè)。塔吊基礎(chǔ)根據(jù)廠家提供的安裝指導(dǎo)書進(jìn)行施工，隨著墩身的加高，每隔一定的高度設(shè)附著桿，將塔吊與墩身聯(lián)結(jié)成一體，確保塔吊的剛度和穩(wěn)定性。

4.2 模板配置

翻模施工每次澆筑混凝土前仍有一節(jié)段模板緊固于已澆筑的墩身上，上二節(jié)段模板則處于待澆混凝土狀態(tài)，緊固于墩身上的支承模板是依靠自身抱箍于墩身以較大摩擦力支承上部模板重量和其他荷載。每個(gè)墩投入三節(jié)段模板，每節(jié)段高2.25 m，第一節(jié)段翻升澆筑墩身高度6.75 m，以后每二節(jié)段模板作為一組一次翻升，即每循環(huán)翻升澆筑墩身高度4.5 m。每節(jié)段翻模均由內(nèi)外模板、圍帶、拉桿、作業(yè)平臺(tái)組成。

5 施工方法

5.1 翻模施工工藝

翻模由三節(jié)段大塊組合鋼模板、內(nèi)外工作平臺(tái)、塔吊等機(jī)具組合而成的。每節(jié)段高2.25 m。施工時(shí)第1節(jié)段模板支于墩身基頂上，第2節(jié)段支立于第1節(jié)段模板上，第3節(jié)段模板支立于第2節(jié)段模板上。第一次立模板總高度為6.75 m，設(shè)置纜風(fēng)繩精確定位并確保牢固穩(wěn)定。當(dāng)?shù)?節(jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa，鑿毛清理第3節(jié)段混凝土表面，拆除第1、2節(jié)段模板，作少量的調(diào)整利用塔吊將其翻升到第3層頂，形成新的4.5 m高節(jié)段澆筑混凝土，此時(shí)荷載由已凝固的墩身混凝土傳至基頂面。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)、鋼筋制安、混凝土灌注、測(cè)量定位的不間斷作業(yè)，直至墩身完成施工。

5.2 鋼筋工程

5.2.1 勁性骨架安裝

精確測(cè)量放樣和復(fù)核定位后，進(jìn)行墩身勁性骨架的安裝。墩柱勁性骨架采用地面按設(shè)計(jì)要求分解加工成型，墩柱勁性骨架的連接采用焊接連接。各桿件之間交線處盡可能地焊接，以增加連接剛度。鋼板并接對(duì)接焊縫均為Ⅰ級(jí)焊縫，焊縫必須焊透。勁性骨架由型鋼制成，∠100×100×10角鋼為主肢，∠75×75×7角鋼為橫桿、斜桿，勁性骨架各節(jié)點(diǎn)連接Q235A鋼板、厚δ=10 mm。采用分節(jié)段加工，分節(jié)段安裝，根據(jù)每一次澆筑的墩身高度確定節(jié)段長(zhǎng)度和安裝節(jié)數(shù)，分段長(zhǎng)度定為每節(jié)9 m，每節(jié)焊接成形后，采用塔吊吊至墩身工作面與原有勁性骨架對(duì)接，完成勁性骨架的安裝接長(zhǎng)。

5.2.2 鋼筋骨架安裝

設(shè)計(jì)要求橋墩鋼筋直徑大于25 mm(含25 mm)的采用鋼筋直螺紋套筒連接，直螺紋絲扣長(zhǎng)為4 cm，接頭長(zhǎng)為8 cm。鋼板兩端切口面必須垂直于鋼筋軸線，不得有凹凸曲面。按規(guī)范要求主筋接長(zhǎng)時(shí)，在同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)量不超過(guò)該斷面主筋數(shù)量的50%。在第一節(jié)段鋼筋的制作時(shí)，根據(jù)上述要求進(jìn)行計(jì)算并控制好各斷面鋼筋接頭數(shù)量和每根鋼筋的長(zhǎng)度。拼接時(shí)用管鉗扳手?jǐn)Q緊，使兩個(gè)絲扣在套筒內(nèi)中央位置相互頂緊，不能有間隙。套筒每端不得有一絲以上完整的絲扣外露，上下鋼筋擰入套筒的長(zhǎng)度應(yīng)相等，保證受力均勻。

5.2.3 防裂鋼筋網(wǎng)安裝

主筋外側(cè)設(shè)有一層防裂鋼筋網(wǎng)，在主筋及箍筋安裝好后，還需進(jìn)行防裂鋼筋網(wǎng)的安裝工作。防裂鋼筋網(wǎng)為φ6帶肋鋼筋，鋼筋間距10 cm×10 cm，單位面積重為4.4 kg/m2，凈保護(hù)層2.0 cm。采用標(biāo)準(zhǔn)的塑料墊塊控制混凝土保護(hù)層厚度，混凝土保護(hù)層厚度經(jīng)檢查合格后才可進(jìn)入下道工序工作。

6 模板工程

6.1 外模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

外模的二個(gè)端模(順橋向)分別是1塊寬度3.2 m加拐角(帶3 cm×3 cm倒角)鋼模板，組成3.2 m順橋向的外模。兩側(cè)模(橫橋向)分別由2塊寬度3.0 m加端模拐角模板，組成6.5 m橫橋向的外模(圖2)。每節(jié)段共由6塊定型鋼模組成。面板采用厚度為5.5 mm熱軋鋼板，外模橫邊肋、豎邊肋采用∠100×10角鋼，中豎肋采用［10槽鋼，中橫肋采用10×100扁鋼，背肋采用［16槽鋼，每節(jié)段設(shè)置雙層拉桿;端模平面(橫橋向)每層2道，側(cè)模平面(順橋向)每層6道，每節(jié)段共計(jì)設(shè)置32道，拉桿采用φ16鋼筋配雙螺帽緊固。外模工作平臺(tái)支架由∠100×10角鋼焊接加工，寬度0.8 m，防護(hù)欄桿高1.0 m，設(shè)置封閉安全網(wǎng)、鋪設(shè)3 cm厚木板，供施工人員作業(yè)、行走和存放小型機(jī)具。工作平臺(tái)與中豎肋用螺栓連接。

圖2 薄壁空心墩內(nèi)外模板平面圖

6.2 內(nèi)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

內(nèi)模板分為標(biāo)準(zhǔn)板、邊、角模板。內(nèi)模采用組合鋼模板加角模板，在箱室內(nèi)變截面部位采用異型模板配異型角模的方式。面板采用厚度為3.5 mm熱軋鋼板，模板橫邊肋、豎邊肋采用∠63×6角鋼，中豎肋采用［6.3槽鋼，中橫肋采用－6×60扁鋼。

6.3 模板的安裝

模板加工的精度關(guān)系到混凝土的外觀質(zhì)量。首先應(yīng)對(duì)模板進(jìn)行預(yù)拼組裝，嚴(yán)格檢查模板各部位幾何尺寸、模板接縫及平整度。鋼筋綁扎完畢檢驗(yàn)合格后進(jìn)行模板安裝，安裝前用電動(dòng)鋼絲刷對(duì)模板表面進(jìn)行磨光處理。對(duì)模板涂刷脫模劑，涂刷均勻。模板安裝先內(nèi)模后外模的順序進(jìn)行。模板安裝完畢后，穿入拉桿進(jìn)行模板加固。拉桿在內(nèi)外模板之間套PVC硬塑料管，便于拉桿抽拔重復(fù)使用，又可以避免拉桿在拔出時(shí)對(duì)混凝土表面造成損傷。拉筋外套PVC管的大小必須和模板上的拉筋孔洞一致，以防澆筑時(shí)漏漿。內(nèi)外模之間加內(nèi)支撐控制壁厚。模板的固定和調(diào)整通過(guò)拉桿和兩層模板之間的連接螺栓實(shí)現(xiàn)。

6.4 模板的檢查

模板安裝成后，先由測(cè)量人員采用全站儀對(duì)模板的平面位置及幾何尺寸進(jìn)行檢查校正。用塞尺和直尺檢查模板接縫及錯(cuò)臺(tái)，拉線檢查模板的順直度，用鉛垂校正模板的垂直度調(diào)整校正至合格。

7 混凝土工程

7.1 混凝土的運(yùn)輸及澆筑

(1)混凝土的運(yùn)輸采用混凝土運(yùn)輸灌車，使用混凝土拖式輸送泵直接泵送混凝土入模。若澆筑面高度大于2.0 m，防止混凝土離析，可接長(zhǎng)輸送管末端的輸送軟管道進(jìn)行布料，保證澆筑面高度不大于2.0 m。

(2)混凝土從模板四周分別均勻布料，然后再向中間布料?；炷撩繉愉佋O(shè)厚度不可太厚，一般分層厚度為振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.25倍，每層布料厚度不大于30 cm。

7.2 混凝土振搗的順序、方法

由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員振搗混凝土?；炷恋臐仓^(guò)程中，要按一定的順序和方向分層進(jìn)行，采用插入式振動(dòng)器應(yīng)沿澆筑的順序方向，采用斜向振搗法，振搗棒與水平面傾角約30°左右。棒頭朝前進(jìn)方向，插棒間距以50 cm為宜，不得進(jìn)行跳躍式振搗，防止漏振。用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)應(yīng)均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，做到振搗密實(shí)。振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下層5 cm，以消除兩層間的接縫。

7.3 混凝土的振搗時(shí)間

每次振搗的時(shí)間要嚴(yán)格掌握。插入式振搗器振搗時(shí)間一般只要15～30 s?；炷翍?yīng)振搗到漿體停止下沉，無(wú)明顯氣泡上升，表面平坦泛漿，呈現(xiàn)薄層水泥漿的狀態(tài)為止，然后慢提振搗器。振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

7.4 混凝土澆筑頂面高度控制

采用翻模分節(jié)段澆筑，要控制好模板接縫和墩身混凝土的施工縫，是保證墩身混凝土外觀質(zhì)量的關(guān)鍵。要求模板接縫與混凝土的施工縫重合，以保證上下兩節(jié)段是一條平齊的接縫。在澆筑每節(jié)段混凝土?xí)r，應(yīng)澆筑到混凝土稍高于模板頂，以便鑿毛時(shí)方便清洗。并由專人用抹子將模板四周1～2 cm的混凝土抹平，保證混凝土面與模板平齊，確?；炷镣庥^的美觀。

7.5 墩頂封閉施工

墩頂面以下1.0 m為實(shí)心段，封閉空心尺寸為4.5 m×1.5 m。在進(jìn)行該實(shí)心段混凝土施工時(shí)，在墩身內(nèi)部預(yù)埋鋼板，焊上牛腿，鋪上Ⅰ16工字鋼、12 cm×12 cm方木作為模板支架，模板采用竹膠板。墩頂封閉施完成后支架及模板留在墩身內(nèi)不再取出。

7.6 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)采用無(wú)色塑料薄膜包裹，拆模后立即用塑料薄膜包裹，自然蒸養(yǎng)的方法，必須保證要有足夠的水份以及塑料膜無(wú)破損、不透氣。同時(shí)可避免上一節(jié)段墩身混凝土澆筑時(shí)污染已澆筑的下部墩身。

7.7 混凝土的鑿毛及清理

(1)為了保證上下兩節(jié)段的混凝土結(jié)合牢固，每次在澆筑上一節(jié)段混凝土?xí)r，對(duì)下一節(jié)段的混凝土鑿毛，將混凝土表面浮漿全部鑿除干凈，并要求為鑿至新鮮混凝土并露出石子。

(2)用高壓風(fēng)將鑿除的殘碴吹干凈，再用高壓水槍沖洗干凈，確?；炷凌徝娴那鍧?。

8 施工安全質(zhì)量控制

(1)由于墩身高，施工的安全防護(hù)尤其重要，每施工一節(jié)段墩身都要搭設(shè)內(nèi)外工作平臺(tái)并隨墩升高，墩身作業(yè)人員必須戴好安全帽、系好安全繩，確保施工人員的安全。

(2)特別是已澆筑完的混凝土最上一排的拉桿，在下一次混凝土澆筑前必須再次將拉筋螺絲擰緊，以防下次混凝土澆筑時(shí)漏漿造成而污染下一節(jié)段墩身的現(xiàn)象。

(3)墩身幾何尺寸和外觀質(zhì)量取決于多種因素，通過(guò)對(duì)模板、施工技術(shù)、混凝土配合比等控制，以達(dá)到尺寸精確、線條流暢、表面平整、棱角分明、無(wú)裂紋氣泡、施工縫與模板接縫精細(xì)均勻等。針對(duì)墩身預(yù)埋件孔洞多的情況，對(duì)不同的預(yù)埋件采用不同的處理措施封填。

(4)對(duì)墩身位置的測(cè)量控制用導(dǎo)線網(wǎng)采用坐標(biāo)法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中導(dǎo)線網(wǎng)加密控制點(diǎn)的設(shè)置十分重要，應(yīng)盡量設(shè)置在能夠方便地對(duì)高墩進(jìn)行測(cè)量的位置。施工前還需要通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙中的橋墩中心坐標(biāo)計(jì)算出墩身其他4個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后依照坐標(biāo)值與實(shí)際模板安裝位置進(jìn)行復(fù)核，若出現(xiàn)較大偏差及時(shí)解決。

(5)對(duì)墩身高程的測(cè)量用三角高程法來(lái)控制，一般采用二個(gè)測(cè)回取平均高程值即可滿足規(guī)范要求。

(6)組建精干的精測(cè)小組專門負(fù)責(zé)墩身的測(cè)量工作，實(shí)行測(cè)量換手復(fù)核制度，配備先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，每施工一個(gè)節(jié)段應(yīng)用全站儀測(cè)設(shè)中心點(diǎn)，并對(duì)墩身尺寸進(jìn)行一次復(fù)測(cè)以確保墩身線型控制。

9 結(jié)束語(yǔ)

在高墩施工中正確選用合理的施工工藝十分重要，采用翻模法進(jìn)行橋梁高墩施工具有操作方便、易掌握、成本低、工期易得到保證，同時(shí)由于采用封閉防護(hù)，更有安全可靠等特點(diǎn)。超高薄壁空心墩采用翻轉(zhuǎn)模板施工是切實(shí)可行的施工工藝。施工過(guò)程精心組織、科學(xué)管理，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際統(tǒng)籌安排、精確控制，墩表面混凝土光潔、美觀。取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］周永興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001

［2］TJ 041－2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］

［3］TJG F80/1－2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］