工字木梁懸臂模板在薄壁空心高墩施工中的應(yīng)用

陳海軍

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司， 山東 青島 266000）

1 工程概況

石會大橋位于黔江區(qū)石會鎮(zhèn)黎明村5組、關(guān)后村3組，橫跨石會河，河內(nèi)有常年溪流。全橋采用分離式上下行獨立的兩座橋進(jìn)行設(shè)計，左線共8聯(lián)：（2×30+4×{4×40}+2×30），橋總長764.08m，設(shè)計為2臺19墩共20跨，最大橋墩高92.0m；右線共5聯(lián)：（4×｛4×40｝+3×40），橋總長764.6m，設(shè)計為2臺18墩19跨，最大橋墩高93.0m?？招母叨斩丈斫孛嫱廨喞叽绮捎糜?種：55～65m墩高范圍內(nèi)墩身的尺寸為7m×3m；65～75m墩高范圍內(nèi)墩身的尺寸為7m×4.5m；75～85m墩高范圍內(nèi)墩身的尺寸為7m×4m；85～90m墩高范圍內(nèi)墩身的尺寸為 7m×4.5m；墩身內(nèi)倒角為 0.2m×0.2m，外倒角R=0.3m。

橋位區(qū)地形起伏較大，中亞熱帶濕潤性季風(fēng)性氣候，氣候較溫和，四季分明，雨量充沛，季風(fēng)明顯，災(zāi)害氣候頻繁，全年僅冬季12～次年2月份降雨量較少。該地區(qū)多年極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫5.8℃，年均氣溫15.4℃；月平均氣溫7月最高，為25.9℃；1月最低，為4.3℃，溫度環(huán)境對施工影響較小。

2 工字木梁懸臂模板結(jié)構(gòu)

考慮雨季施工影響和施工工期實際要求，現(xiàn)場施工難度很大。經(jīng)認(rèn)真研判后，墩身施工決定采用TCT6016塔吊配合工字木梁懸臂模板結(jié)構(gòu)進(jìn)行薄壁空心高墩施工。

2.1 工藝原理

工字木梁懸臂模板結(jié)構(gòu)為分節(jié)段進(jìn)行施工，利用埋件系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、主背楞、木梁挑架、斜撐、三角架和三角架橫梁等受力結(jié)構(gòu)，將模板系統(tǒng)固定在已澆筑混凝土節(jié)段的側(cè)面上，形成封閉的作業(yè)系統(tǒng)。

2.2 模板系統(tǒng)安裝

為了保證墩身斷面尺寸及混凝土外觀質(zhì)量，對懸臂模板系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)拼裝，并進(jìn)行了驗收。

⑴組裝埋件系統(tǒng)。組裝前，先用水泥砂漿找平承臺頂面，填充模板底部縫隙后安裝模板，再用全站儀校正其中心線及垂直度偏差。模板安裝后，將埋件系統(tǒng)用M30×50定位螺栓固定在模板上，如圖1所示?；炷翝仓瓿珊?，移除模板。

圖1

圖2

圖3

⑶將模板系統(tǒng)組拼成一體。經(jīng)合模尺寸校正、垂直度、陰陽角度符合設(shè)計、規(guī)范要求后，安裝鎖腳拉桿，并采用對拉螺栓進(jìn)行模板系統(tǒng)加固。

⑷木梁模板直墻采用芯帶連接：同一面模板與模板間直接拼縫時，采用拼縫一的做法；當(dāng)同一面模板與模板之間不能拼在一起時，通過增加拼縫模板，按拼縫二做法，如圖 4。直墻模板的陽角節(jié)點通過采用調(diào)節(jié)支撐、拉桿控制，如圖5。模板縫處貼海綿條，以確保澆筑混凝土?xí)r接縫處不漏漿。

圖4 模板拼縫處處理示意圖

圖5 陽角節(jié)點連接示意圖

⑸模板結(jié)構(gòu)全部安裝完成后，及時驗收合格后方可進(jìn)行墩身混凝土循環(huán)施工。

2.3 模板平臺平面組成及垂直提升

2.3.1 模板平臺平面組成

工字木梁平面懸臂模板組成包括：⑴模板系統(tǒng)（高度4.65m）；⑵豎肋，H=200mm工字木梁；⑶橫肋，2[12槽鋼；⑷連接爪；⑸上平臺；⑹主背楞桁架；⑺斜撐；⑻后移裝置；⑼受力三腳架；⑽主平臺；⑾吊平臺、⑿預(yù)埋系統(tǒng)；⒀施工通道；⒁防護(hù)系統(tǒng)。

懸臂模板總裝圖見圖6。模板平面布置圖見圖7。

圖6 懸臂模板總裝圖

圖7 懸臂模板平面布置圖

2.3.2 模板垂直提升

施工現(xiàn)場采用TCT6016塔吊進(jìn)行垂直提升。退模后將模板間的連接結(jié)構(gòu)解除后，分次分塊進(jìn)行提升，并再次懸掛在預(yù)埋爬錐上，最后安裝模板系統(tǒng)，從而實現(xiàn)模板結(jié)構(gòu)上提，并以此循環(huán)施工，直至墩身施工全部完成。

解除、提升過程中，上、下均安排專職人員進(jìn)行指揮，并安排專職安全人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，確保提升過程安全可控。

3 墩身鋼筋定位

墩身鋼筋安裝的質(zhì)量是墩身線型控制的關(guān)鍵因素。為保證墩身鋼筋安裝效果，采用移動式鋼筋定位架作為鋼筋施工卡具，即采用 L75×L75角鋼和直徑 25螺紋鋼筋做成桁架，桁架應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，確保在起吊、運輸過程中無較大變形，在正常使用過程中不變形。根據(jù)每節(jié)混凝土澆筑的高度，鋼筋一次制作安裝標(biāo)準(zhǔn)高度不超過5.0m。為確保鋼筋安裝精度，定位架在鋼筋加工場內(nèi)精細(xì)加工、整體焊接拼裝，在使用時，用紅油漆在四周支架橫梁內(nèi)根據(jù)設(shè)計鋼筋間距做精確標(biāo)記，精度控制在±3mm以內(nèi)。

4 墩身混凝土施工

第一次澆筑混凝土高度為4.6m，模板支撐由現(xiàn)場使用鋼管加固；第二次澆筑混凝土高度為4.5m，利用第一次澆筑混凝土?xí)r預(yù)留的埋件系統(tǒng)安裝懸臂支架支撐模板結(jié)構(gòu)。

4.1 混凝土振搗

插入式振動棒的移動間距不超過其作用半徑的1.5倍，與側(cè)模保持50～100mm間距，并插入下層混凝土50～100mm；每一處振動完畢后應(yīng)邊振動邊徐徐提出振動棒，避免振動棒碰撞模板、鋼筋。

4.2 混凝土降溫、養(yǎng)護(hù)

混凝土在施工過程中要控制混凝土水化熱，避免產(chǎn)生溫度裂紋，保證混凝土施工質(zhì)量?？刹扇∫韵麓胧┓乐箿囟攘鸭y：分層進(jìn)行混凝土澆筑，分層厚度控制在 30cm以內(nèi)，以加快混凝土散熱速率；減緩混凝土澆筑速率，以增長澆筑過程中混凝土熱量散失時間，從而降低混凝土內(nèi)部溫度；高溫季節(jié)施工時，采取強(qiáng)制措施降低骨料、拌合用水的溫度，嚴(yán)禁陽光下暴曬粗細(xì)骨料和拌合用水；嚴(yán)格控制混凝土入模溫度；炎熱天氣時混凝土澆注應(yīng)避開每日的高溫時段，保證混凝土入模溫度與施工環(huán)境溫差不高于氣溫且不高于30℃，以避免水分散失過快；混凝土初凝后，覆蓋土工織物后立即灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)時間不小于7d。

4.3 施工面處理

為保證上、下兩節(jié)墩身混凝土施工縫結(jié)合質(zhì)量，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到10MPa后，對施工面鑿毛處理。鑿毛處理標(biāo)準(zhǔn)為：將施工面混凝土表面浮漿鑿除，鑿深不小于1cm，以均勻露出粗骨料為準(zhǔn)。鑿?fù)旰笥酶邏猴L(fēng)槍吹掉鑿除混凝土表面殘渣，下次澆筑混凝土前，采用潔凈水沖刷潔凈。

5 薄壁空心墩施工控制要點

5.1 模板拼裝質(zhì)量控制

施工過程中，加強(qiáng)對模板面板保護(hù)，模板如有破損，嚴(yán)禁用鐵鏟等堅硬物體進(jìn)行清理表面，可采用添加固化劑的樹脂或膩子等進(jìn)行修復(fù)破損部位。模板拼裝成型標(biāo)準(zhǔn)：板面對角線誤差控制3mm以內(nèi)，模板拼縫間隙不超過±0.5mm，板面平整度控制±0.5mm以內(nèi)，局部變形量不大于1mm。懸臂模板系統(tǒng)與已澆筑混凝土實體上沿反包高度不少于15cm，貼合緊密，以防上下接縫處漏漿或錯臺。

5.2 施工監(jiān)測與控制

由于墩高限制，墩身按多次分段澆筑完成。為防止偏差的累積，施工測量方法是在墩頂搭設(shè)平臺用十字線法進(jìn)行線性監(jiān)測和控制，由于墩高超過20m后平臺穩(wěn)定性變差，增加測量放樣難度，在墩內(nèi)采用垂球法配合進(jìn)行定位。由于在墩內(nèi)中心點經(jīng)常被水或其他廢棄物所覆蓋，且墩內(nèi)光線照度較差，測量十分不便，經(jīng)過多次現(xiàn)場檢測、試驗，不斷完善后，最終采用四點定位垂球法來控制，取得了良好的實際效果。

四點定位垂球法是采用坐標(biāo)法在己完成的薄壁墩身混凝土表面上用全站儀測放出前、后、左、右四個控制點，由此測出墩壁在四個方位上的角點，從而在模板安裝過程中隨時檢校模板安裝的偏移情況，并根據(jù)實際測得值和計算出的實際偏移量大小，采取相應(yīng)的校正和預(yù)防措施。

5.3 工藝安全效果分析

木梁懸臂模板設(shè)備系統(tǒng)與吊掛平臺、安全防護(hù)連成一個整體，高空作業(yè)安全可靠，模板系統(tǒng)與操作平臺逐層上升，施工的高度不受限制，與常規(guī)的腳手架施工工藝對比，很大程度上降低了安全風(fēng)險。⑴在模板系統(tǒng)進(jìn)行安裝、拆除過程中，作業(yè)人員必須正確佩戴安全帶；⑵模板結(jié)構(gòu)整體吊升作業(yè)時，應(yīng)配有專人統(tǒng)一指揮；⑶平臺跳板必須與模板吊掛平臺上骨架綁扎牢固，嚴(yán)禁出現(xiàn)跳板懸挑現(xiàn)象；⑷模板結(jié)構(gòu)四周設(shè)置防墜落安全網(wǎng)，墩身四周設(shè)置安全警戒區(qū)域，做好圍欄防護(hù)措施，以防意外墜物傷及作業(yè)人員；⑸非承重模板待混凝土強(qiáng)度達(dá)到 2.5MPa以上時，方可進(jìn)行拆除作業(yè)；承重模板或架體要待混凝土強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上時，可進(jìn)行拆除作業(yè)；⑹嚴(yán)禁夜間進(jìn)行模板結(jié)構(gòu)提升；⑺嚴(yán)禁上下交叉作業(yè)；⑻懸臂支架平臺上不得任意堆放過重荷載，如清除的混凝土垃圾、待安裝的鋼筋等；⑼提前制定模板拆模安全專項措施，拆模前提前清除與其相連接的雜物，以防落物傷人；拆卸的部件必須嚴(yán)格檢查，且捆綁牢固后方可起吊下方。

6 結(jié)束語

山區(qū)高速公路橋梁薄壁空心高墩施工時，選用合理的施工工藝顯得十分重要，實踐證明，工字木梁懸臂模板結(jié)構(gòu)施工工藝具有以下優(yōu)點：⑴支架、模板及施工荷載全部由預(yù)埋系統(tǒng)承擔(dān)，無需另搭設(shè)腳手架；⑵模板部分可整體后移，整體性能好，使用靈活，節(jié)約用工；⑶利用斜撐結(jié)構(gòu)，模板可前后傾斜，方便調(diào)整模板垂直度；⑷各連接件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可拼裝式連接，通用性強(qiáng)，安裝便捷；⑸模板上設(shè)工作平臺，方便施工，特別適用于高空作業(yè)。在高墩墩身施工中，工字木梁懸臂模板結(jié)構(gòu)施工工藝適用于地形條件復(fù)雜及大型施工設(shè)備無法進(jìn)場的地方，它具有操作簡單、易掌握、成本較低、施工速度迅速、安全系數(shù)高等特點，同時又能輕松解決墩身變截面施工的技術(shù)難題，經(jīng)濟(jì)與社會效益顯著。