空心薄壁墩翻模施工技術(shù)及質(zhì)量控制

趙紅燕

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司，山西運(yùn)城 044000)

1 工程概況

臨離公路橫穿山西省呂梁山區(qū)，所過(guò)地區(qū)溝壑縱橫，設(shè)計(jì)高程與原地面落差較大，橋梁多數(shù)為高墩施工。臨離高速公路第一合同段前白溝大橋是太原—佳縣高速公路經(jīng)臨縣前白溝村附近的一座大橋。該橋位于分離式路基上，左線上部采用6-40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，中心樁號(hào)為ZK165+582，全長(zhǎng)248 m;右線上部采用8-40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，中心樁號(hào)為K165+548，全長(zhǎng)328 m。橋下部結(jié)構(gòu)橋墩采用實(shí)體墩和空心墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。主墩(空心墩)最大高度為40 m，外型尺寸為3 m×2.5 m，內(nèi)部結(jié)構(gòu):下部2 m實(shí)心部分，上部為空心部分。

2 施工技術(shù)選擇

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)及機(jī)械設(shè)備情況，初步擬定有滑模、爬模、翻模施工三種方法，根據(jù)三種方法的施工適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)投入、施工效率、質(zhì)量控制難易程度、機(jī)械設(shè)備配置幾方面進(jìn)行分析、測(cè)算，經(jīng)過(guò)綜合分析比較，滑模和爬模施工速度快，但配套設(shè)備多，施工機(jī)具投入大，一般均需配備塔吊、電梯等設(shè)備。而翻模施工適用于地形條件比較復(fù)雜，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)的情況，同時(shí)能滿足施工進(jìn)度的要求。本橋橋墩施工選定塔吊配合翻模施工方案。

3 模板施工設(shè)計(jì)

翻模施工中的墩身模板施工設(shè)計(jì)是整個(gè)施工的關(guān)鍵步驟，直接影響施工的效率、墩身的質(zhì)量，所以模板系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)質(zhì)量至關(guān)重要。

3.1 受力分析

施工荷載的承重結(jié)構(gòu)為墩身模板，墩身模板通過(guò)與墩身混凝土的包裹粘結(jié)及對(duì)拉螺桿的支撐來(lái)承重上節(jié)混凝土的荷載，因此，模板除具有一般的模板功能外，還應(yīng)考慮模板的強(qiáng)度和剛度。模板是該體系中主要承力部分，所承受的作用力和反作用力分別是:荷載:上層模板的重力，掛架及操作人員的重力，小型施工機(jī)具的重力、混凝土的側(cè)壓力、振搗產(chǎn)生的荷載;反力:拉桿螺栓端頭豎向支承力，模板自身束縛力，墩身混凝土對(duì)模板的摩擦力。

3.2 模板設(shè)計(jì)參數(shù)選定

模板由上中下3層組成一套，層高度2.0 m，單塊模板的寬度根據(jù)墩身尺寸、外觀質(zhì)量要求等因素確定。為了使模板的自身剛度滿足自承的要求，外模應(yīng)選用大于5 mm冷軋鋼板作面板，不小于63×6角鋼作外框法蘭，并用相同規(guī)格的角鋼、扁鋼、槽鋼設(shè)置豎向及橫向肋。上下及相鄰模板用螺栓聯(lián)結(jié)。模板加工時(shí)應(yīng)注意:型鋼間滿焊，型鋼與面板間間斷焊，焊縫長(zhǎng)30 mm，模板間的錯(cuò)臺(tái)、接縫小于0.5 mm。螺栓孔間距偏差范圍小于2 mm。平板模板對(duì)角線公差為1 mm，模板表面平整，模板加工完后，要對(duì)模板進(jìn)行試拼，保證施工時(shí)接縫平整和垂直度。

內(nèi)模:內(nèi)?？捎媒M合鋼?；蛑衲z板組拼而成，槽鋼或方木做背楞。外楞間距以及螺栓預(yù)留孔間距同墩身外模板。內(nèi)模工作平臺(tái)由角鋼或碗口腳手架組拼，上鋪木板。拐角模:外角模與內(nèi)角模均采用定制的異形角模。

3.3 模板的強(qiáng)度與剛度計(jì)算

通過(guò)受力檢算，均滿足設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求，可以使用。檢算結(jié)果如下:1)墩身混凝土作用于模板的設(shè)計(jì)總荷載為52.3 kN/m2;2)面板最大應(yīng)力為7.59 N/mm2＜13 N/mm2;3)模板撓度為0.35 mm ＜［w］=0.7 mm;4)木工字梁最大應(yīng)力為 5.8 N/mm2＜13 N/mm2;5)面板和木工字梁的組合撓度為0.847＜［w］=3 mm。

4 垂直運(yùn)輸機(jī)械選擇

前白溝大高墩施工的突出問(wèn)題是垂直運(yùn)輸。由于高度和地形的限制，考慮到該橋主墩高，混凝土、鋼筋用量大，同時(shí)為方便兩岸材料倒運(yùn)及現(xiàn)澆施工的需要，在每個(gè)主墩中間安裝一臺(tái)QTZ80A型塔吊，在高墩施工時(shí)，用塔吊解決材料和小型構(gòu)件的垂直運(yùn)輸。

5 墩身施工流程及高墩翻模施工要點(diǎn)

1)測(cè)量放樣。根據(jù)墩身中心線放出內(nèi)外模邊線及鋼筋的平面位置，并進(jìn)行校核、報(bào)驗(yàn)。設(shè)定垂直度檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。2)墩身鋼筋制作與安裝。鋼筋在加工棚內(nèi)制作，要保證鋼筋的制作精度。形狀和尺寸已確定的鋼筋可采用經(jīng)常拉尺檢查的辦法對(duì)精度進(jìn)行有效的控制。加工好的鋼筋分類存放，掛牌標(biāo)識(shí)(標(biāo)識(shí)內(nèi)容包括規(guī)格、型號(hào)、安裝位置等)。鋼筋安裝:主筋為螺紋鋼筋，為保證鋼筋的連接質(zhì)量與進(jìn)度，采用直螺紋套筒進(jìn)行機(jī)械連接，主筋支立起后利用在內(nèi)支架上進(jìn)行定位，可做到防止鋼筋傾覆及保證主筋間距準(zhǔn)確的作用。箍筋綁扎時(shí)，首先在主筋上標(biāo)出箍筋的間距，按此間距綁扎可保證箍筋的水平(見(jiàn)圖1)。3)首節(jié)模板安裝。由于是翻模施工，在高空中調(diào)整模板垂直度的難度較大，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，只有在保證底節(jié)模板頂面水平的條件下，才能有效保證在整個(gè)翻模施工過(guò)程中，接縫平整、緊密，墩身的垂直度符合施工規(guī)范的要求。模板的垂直度通過(guò)四個(gè)角的坐標(biāo)來(lái)控制，平面位置偏差控制在5 mm以內(nèi)。由于內(nèi)、外模板連接成一體，截面較大，因此截面模量較大，在高空作業(yè)，不易用拉繩調(diào)整模板的垂直度，在高空調(diào)整模板垂直度時(shí)，宜采用墊高的方法調(diào)整模板的垂直度。4)混凝土澆筑。采用拌合站集中拌合，輸送泵運(yùn)送，插入式振搗器振搗的施工方法。澆筑混凝土前要檢查模板，鋼筋以及預(yù)埋件的位置，尺寸和保護(hù)層厚度，確保其位置準(zhǔn)確，保護(hù)層足夠。采用C50高性能混凝土，配合比按照規(guī)范、規(guī)程設(shè)計(jì)和試驗(yàn)確定，控制混凝土緩凝時(shí)間3 h～5 h。按照泵送混凝土規(guī)程設(shè)置混凝土泵和泵管，進(jìn)行泵送施工，配備混凝土提升斗作為備用(如圖2所示)。5)模板拆除及翻升。澆筑完第二節(jié)2 m混凝土后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制作的同步養(yǎng)生試塊，待第二節(jié)段混凝土強(qiáng)度大于3 MPa，第一節(jié)段混凝土強(qiáng)度大于15 MPa時(shí)，鑿毛清理第二節(jié)段混凝土表面，準(zhǔn)備第三節(jié)段墩身施工。待第一節(jié)混凝土強(qiáng)度不小于15 MPa時(shí)，即可拆除第一節(jié)混凝土的外模。每一節(jié)翻升模板主要由內(nèi)外模板及縱橫肋、剛度加強(qiáng)架與工作平臺(tái)、模板拉筋、安全網(wǎng)等組成。模板之間用螺栓連接，用［12槽鋼支撐拉筋墊板，［12槽鋼間距不超過(guò)1 m，拉桿用的光圓鋼筋。在拉筋處的內(nèi)外模板之間設(shè)硬管，以便拉桿筋抽拔及再次利用。6)墩頂封閉。當(dāng)模板翻升至墩頂封閉段底模設(shè)計(jì)起點(diǎn)高程時(shí)，暫停施工。在內(nèi)外側(cè)模板上安裝封閉段底模板，拼縫要嚴(yán)密，刷脫模劑后綁扎鋼筋。安裝外模板、圍帶、模板固定架，搭設(shè)外側(cè)施工平臺(tái)和安裝防護(hù)欄桿。掛好安全網(wǎng)，灌注墩頂封閉段混凝土，養(yǎng)生達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度。

圖1 鋼筋安裝

圖2 澆筑完第一節(jié)混凝土

6 薄壁空心墩的質(zhì)量控制

6.1 薄壁空心墩的測(cè)量監(jiān)控措施

施工難度大，技術(shù)要求高，如何控制高墩的垂直度就成為控制施工質(zhì)量的重中之重。由于墩身是在動(dòng)態(tài)中成型，而且是高空作業(yè)，施工精度控制十分復(fù)雜，墩身過(guò)大的偏差勢(shì)必對(duì)該橋的性能和線形有著較為顯著的影響。為此必須對(duì)高墩施工的精度給予足夠的重視。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用激光垂儀+全站儀聯(lián)合測(cè)量控制方法。具體使用的儀器為拓普康GTS-602L型全站儀和索佳PD3型激光鉛垂儀。在施工中需注意:激光鉛垂儀需每半月進(jìn)行一次校核;每1月～2月需對(duì)大橋控制網(wǎng)進(jìn)行一次復(fù)核。

1)建立橋梁施工測(cè)量控制網(wǎng)。薄壁高墩控制測(cè)量根據(jù)設(shè)計(jì)院交樁樁點(diǎn)進(jìn)行大地四邊形網(wǎng)控制，該控制網(wǎng)能滿足二等導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測(cè)的要求。高墩墩身控制采用在承臺(tái)頂面放出墩身四個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行模板控制點(diǎn)，模板安裝完后，再對(duì)四個(gè)角點(diǎn)、軸線控制測(cè)量點(diǎn)檢查測(cè)量，根據(jù)理論放線坐標(biāo)進(jìn)行放線，求出實(shí)際的偏差值Δx，Δy，要求滿足Δx≤2 mm，Δy≤2 mm，每節(jié)測(cè)量消除測(cè)量誤差積累。

2)為確保高墩施工的質(zhì)量，在施工過(guò)程中，應(yīng)做好墩身的測(cè)量和監(jiān)控。在承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋墩身鋼筋由測(cè)量人員放出墩身邊線，根據(jù)墩身鋼筋布置放好點(diǎn)將豎向束筋預(yù)埋好，確保了墩身鋼筋位置精確。第一節(jié)墩身施工是控制垂直度的關(guān)鍵，要求大模板的底座首先必須調(diào)平。每次立模和澆筑后都使用全站儀對(duì)模板的四個(gè)角點(diǎn)定位檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有偏差必須校正后方可進(jìn)行澆筑，對(duì)墩身混凝土澆筑采取準(zhǔn)許制度即澆筑之前要有測(cè)量人員的模板檢查報(bào)告和質(zhì)檢員的鋼筋檢查報(bào)告報(bào)施工負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)澆筑。

3)墩身隨高度的增加，日照影響引起的搖擺擺幅越來(lái)越大，為避免日照的影響，混凝土澆筑前的模板檢驗(yàn)與精確定位一般安排在早晨日出之前進(jìn)行。

6.2 薄壁空心墩的外觀質(zhì)量控制

為了提高外觀質(zhì)量，經(jīng)多次探索，施工中采取了以下措施:

1)針對(duì)混凝土泵送難，和易性差，顏色灰白的問(wèn)題，施工中優(yōu)化了混凝土配合比，在保持原來(lái)配合比、坍落度的前提下，采用“雙摻”技術(shù)，增加適量粉煤灰和減水劑，這使得混凝土的顏色更均勻，和易性更好。

2)提高立模精度，采用玻璃膠處理接縫，保證接縫嚴(yán)密。

3)夏季施工應(yīng)限制混凝土出料溫度不得大于30℃，規(guī)定混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)20℃，以保證混凝土的澆筑質(zhì)量。嚴(yán)格規(guī)定澆筑時(shí)間，以此控制混凝土內(nèi)外溫差。

4)混凝土澆筑完成后，未拆模前，應(yīng)在養(yǎng)護(hù)期間使模板保持濕潤(rùn)，拆模后立即用薄膜覆蓋，采用高壓水霧噴技術(shù)，確保混凝土表面濕潤(rùn)。

5)拆模后及時(shí)修復(fù)表面缺陷，保證墩身顏色一致，棱角分明。

7 墩身施工的安全

空心薄壁墩屬于高空作業(yè)，安全措施非常重要。建立健全安全生產(chǎn)管理體系，認(rèn)真落實(shí)安全交底、監(jiān)督檢查、考核獎(jiǎng)懲制度，由專職安全員監(jiān)督各個(gè)部門的安全職責(zé)和監(jiān)督檢查、考核，定期召開(kāi)安全生產(chǎn)小組會(huì)議決定重大問(wèn)題，并由各部門執(zhí)行，安全員將此增列入監(jiān)督檢查內(nèi)容，進(jìn)行日常管理。根據(jù)危險(xiǎn)源辨識(shí)的結(jié)果，制定安全交底卡，將模板安裝拆除、鋼筋定位安裝、混凝土澆筑等安全規(guī)程逐項(xiàng)進(jìn)行安全交底。安全員對(duì)檢查出的安全隱患跟蹤整改結(jié)果，不達(dá)到要求不許施工。

1)工程大型機(jī)具較多，由于工期緊迫，將會(huì)采取多班作業(yè)，各種機(jī)械操作人員變換頻繁，因此要建立健全機(jī)械的操作責(zé)任制以及交接班制度，并加強(qiáng)管理，避免失誤，確保安全生產(chǎn)。

2)現(xiàn)場(chǎng)施工中，必須做好安全防護(hù)用品及安全防護(hù)設(shè)施的配置工作。

3)采取氣象預(yù)警管理，遇有5級(jí)(含5級(jí))以上大風(fēng)、濃霧、雷雨、冰雪等惡劣天氣，提前告之，提醒相關(guān)作業(yè)班組不得進(jìn)行露天高空作業(yè)。加大惡劣氣象后如大風(fēng)、雷雨、冰雪過(guò)后，應(yīng)及時(shí)對(duì)高處作業(yè)安全的檢查制度，對(duì)所有設(shè)施逐一加以清掃、檢查，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、變形、脫落和損壞現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理加固，隱患消除后方可繼續(xù)作業(yè)。

4)操作平臺(tái)欄桿外必須牢掛安全立網(wǎng)，多張立網(wǎng)連接使用時(shí)，相鄰部分應(yīng)靠緊或重疊，立網(wǎng)底部全部封嚴(yán)。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)前白溝大橋?qū)嵺`證明，翻模施工是高墩施工方法中一種較為科學(xué)、合理的方法，它特別適用于地形條件比較復(fù)雜，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)施工的地方，在同類工程量不是太大的情況下，它具有操作方便，易掌握，成本低，工期短，安全，質(zhì)量易于管控等特點(diǎn)。

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