高速公路橋空心薄壁高墩翻模施工技術(shù)

李金亮

0 引言

隨著近幾年我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的大力發(fā)展,尤其是高速公路建設(shè)在向山區(qū)延伸的過程中,受到山區(qū)公路線形指標(biāo)控制、特殊地形地貌和地質(zhì)條件限制,路線在傍山路段布設(shè)時(shí),不可避免地要遇到地形高差大、橋梁受路線標(biāo)高控制等技術(shù)難題。目前應(yīng)用空心薄壁高墩橋梁進(jìn)行穿越的方法是一種行之有效的方法。一般來說,空心薄壁高墩是指墩身高度大于30 m,墩身形式多為空心、薄壁、變截面矩形的橋墩。但高墩橋技術(shù)要求高,施工難度大,特別是模板施工工藝的選擇尤為重要,這將是關(guān)乎空心薄壁高墩橋梁工程質(zhì)量的重要因素。

1 工程概況

雅(安)瀘(沽)高速公路C3合同段煙溪溝大橋位于四川雅安滎經(jīng)縣境內(nèi),該橋?yàn)槔匣⑹淼姥虐捕俗笥曳志€上跨煙溪溝及機(jī)耕道而設(shè)置,本橋高墩聚集,最大橋高97.5 m,橋梁標(biāo)高受路線標(biāo)高控制。橋梁上部結(jié)構(gòu)左、右橋均采用15-40 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁,左、右橋均為四聯(lián)。下部結(jié)構(gòu)采用半幅橋?qū)掚p柱式鋼筋混凝土矩形變截面實(shí)心墩、空心薄壁墩,左、右幅 4號(hào)～12號(hào)橋墩高均在40 m以上,其中7號(hào)墩為全橋最高墩,橋墩高度為92 m,單幅從基頂起每20 m高設(shè)置高度為2.6 m的橫向系梁,將兩個(gè)空心薄壁墩聯(lián)接成一體。墩身平面尺寸:順橋向4.87 m(變截面80∶1坡度收坡),橫橋向2.6 m(等截面),壁厚為55cm。

2 施工方案的選定

空心薄壁墩是橋梁高墩結(jié)構(gòu)中常見的墩柱構(gòu)造形式,高墩的施工方法有滑升模板法、爬升模板法、提升翻模法以及使用液壓技術(shù)的液壓翻模法。上述施工方法都需要大型機(jī)械設(shè)備配合,如塔式起吊機(jī)、液壓提升、爬升設(shè)備等;采用滑升模板法施工極易產(chǎn)生支承桿彎曲、混凝土水平裂縫或被模板帶起、局部坍塌等多種問題,且模板耗鋼量大,一次性投資費(fèi)用較多;采用爬升模板法施工,速度慢,安全性差。而吊機(jī)提升式翻模施工操作簡(jiǎn)單,進(jìn)度也可以滿足工期要求,在嚴(yán)格施工控制下,還可以減少模板錯(cuò)臺(tái)等不利因素。因此,結(jié)合工程特點(diǎn),以降低施工難度、提高操作的可行性以及降低成本為原則,通過綜合考慮,該大橋橋墩采用無支架塔吊翻模施工工藝。

3 翻模的設(shè)計(jì)參數(shù)及主要構(gòu)成部分

3.1 外模的結(jié)構(gòu)

為確保墩身外觀質(zhì)量,墩身鋼模均采用精制的大塊定型鋼模在正規(guī)廠家進(jìn)行加工制作。外模模板采用2 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié),兩節(jié)4 m,每次混凝土澆筑一節(jié)模板高2 m,為方便模板安裝及防止?jié)仓炷習(xí)r漏漿,兩節(jié)模板間采用公母隼的方式連接,公隼嵌入母隼的深度為5cm。模板面板采用δ=6mm國(guó)標(biāo)鋼板,橫肋及縱肋均用[10槽鋼,橫肋間距40cm,縱肋間距30cm,橫向龍骨采用兩根[10槽鋼,拉桿采用Φ 22精軋螺紋鋼筋,外加PVC套管。拉桿背肋采用兩根[16槽鋼,單幅兩個(gè)薄壁墩同步施工,每個(gè)循環(huán)架立模板高度為1節(jié)2 m,共需4節(jié)8 m。

3.2 內(nèi)模的結(jié)構(gòu)

內(nèi)模與外模同步架立,由于墩身為變截面空心薄壁墩,墩身較高,內(nèi)模采用組合鋼模,拉桿與外模連接?？紤]到內(nèi)模作業(yè)空間小,且拆除時(shí)無落點(diǎn)存放,只能隨著墩身混凝土不斷的提升,經(jīng)精確計(jì)算各項(xiàng)荷載,制作時(shí)弱化其結(jié)構(gòu),與內(nèi)井字架構(gòu)成可拆分的整體結(jié)構(gòu)。分節(jié)以能脫模為原則,底節(jié)固定在終凝混凝土上。

3.3 模板的固定

對(duì)拉桿的層距為100cm,水平間距為80cm,拉桿孔垂直位置設(shè)置在拉桿背肋上;通氣孔位均在拉桿位置,不再另行留設(shè),非通氣孔位置的拉桿洞在拆模時(shí)及時(shí)堵好。每一節(jié)段順橋方向定型模、角模及層間均在拉桿背肋焊接鋼板螺栓聯(lián)接成一個(gè)整體。

3.4 支架系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)

支架系統(tǒng)由模板、人行爬梯、操作平臺(tái)和內(nèi)支架組成。利用已有大模板在其背面加焊角鋼形成固結(jié)式施工操作平臺(tái)及安全護(hù)欄,內(nèi)井字架作為內(nèi)模安拆和鋼筋綁扎的支架。動(dòng)力系統(tǒng)采用5 t手動(dòng)倒鏈葫蘆配合塔吊吊運(yùn)拆卸和安裝。

4 翻模的施工工藝

4.1 翻模施工

工藝原理:各模板連接形成整體,以墩柱混凝土墻體作為固定支承體,施工中,支架和模板同時(shí)由塔吊提升循環(huán)依次向上翻動(dòng),由于無支架支承施工平臺(tái),每2 m高模板上均設(shè)施工平臺(tái)。

翻轉(zhuǎn)模是由2節(jié)大塊組合模板及支架、內(nèi)外工作平臺(tái)、塔式起重機(jī)、手動(dòng)倒鏈葫蘆組合而成的成套模具,每節(jié)模板高2 m。第1節(jié)段翻轉(zhuǎn)模主要由內(nèi)外模板、拉桿、內(nèi)外模板固定架、作業(yè)平臺(tái)組成。翻模施工工藝流程見圖1。

4.2 施工要點(diǎn)

1)測(cè)量放樣。在承臺(tái)混凝土澆筑之前,先進(jìn)行墩身部位的測(cè)量放樣,以便在承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋墩身勁性骨架和墩身鋼筋。在承臺(tái)混凝土施工完成后墩身施工之前,再次采用高精度全站儀進(jìn)行墩身精確放樣。測(cè)量時(shí)操作人員需按要求進(jìn)行換人復(fù)測(cè),計(jì)算數(shù)據(jù)需采用多人復(fù)核,以保證墩身定位放樣精確。

2)勁性骨架安裝。勁性骨架按設(shè)計(jì)圖紙要求,通常采用角鋼在加工場(chǎng)分節(jié)焊接。長(zhǎng)度為6 m/節(jié),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,以完成勁性骨架的安裝接長(zhǎng)。勁性骨架各節(jié)點(diǎn)的焊接與每節(jié)之間的對(duì)接采用鋼板連接,以保證節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度。

3)鋼筋施工及安裝。鋼筋的下料與加工在鋼筋加工場(chǎng)進(jìn)行,加工完畢后將鋼筋運(yùn)至墩身旁,用塔吊吊至墩身工作面進(jìn)行安裝綁扎成形。豎向主筋采用滾軋直螺紋車絲技術(shù),用直螺紋套筒連接。在車絲前必須對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)試,樣品合格后再批量加工。鋼筋安裝時(shí)先安裝豎向主筋,主筋連接時(shí)應(yīng)用工作扳手將絲頭在套筒中央位置頂緊,再將豎向主筋臨時(shí)固定在勁性骨架上,然后綁扎水平箍筋。鋼筋綁扎完成后,在鋼筋籠內(nèi)、外側(cè)按一定間距安裝鋼筋保護(hù)層塑料墊塊,以利下一步安裝模板。

4)模板安裝。模板在加工完成后按要求進(jìn)行檢驗(yàn),質(zhì)量合格的模板進(jìn)場(chǎng)后要進(jìn)行刨光處理,并按編號(hào)堆碼整齊。安裝前用電動(dòng)鋼絲刷對(duì)模板表面進(jìn)行打磨清理,對(duì)模板涂刷脫模劑。上一節(jié)模板高度鋼筋綁扎完成后,即可安裝模板,模板的拆、安均使用塔吊來完成。模板分節(jié)吊裝,測(cè)量放樣后利用塔吊將下節(jié)模板吊起并初步就位,再將上節(jié)模板吊起與下節(jié)模板用螺栓連接緊密。

5)模板校正。模板在安裝完成后在徹底加固之前,需對(duì)模板的安裝位置進(jìn)行檢查校正。模板校正采用鉛垂儀及全站儀雙復(fù)核方法進(jìn)行,即每次混凝土澆筑前,采用鉛垂儀對(duì)墩身模板進(jìn)行檢查、校正;并采用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)復(fù)核,使模板實(shí)測(cè)四角坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)的偏差在允許偏差(10mm)以內(nèi),以保證墩身的垂直度;當(dāng)模板校正完成后,把模板全面徹底加固。

6)混凝土澆筑。薄壁高墩混凝土澆筑時(shí)混凝土提升方法,可根據(jù)每次混凝土澆筑數(shù)量及塔吊的提升能力來確定?；炷翝仓捎盟椒謱庸嘧?每層厚度一般為50cm,用插入式振動(dòng)器振搗(主要控制不出現(xiàn)漏搗、重?fù)v和過搗的現(xiàn)象),為保證橋梁薄壁空心高墩的質(zhì)量,混凝土的配置、輸送及灌注的速度不得小于13 m3/h。在灌注過程中用測(cè)量?jī)x器隨時(shí)觀測(cè)預(yù)埋件的位置是否移動(dòng),若發(fā)現(xiàn)位移要及時(shí)校正;模板、支架等支撐情況,如有變形或深陷要立即校正并加固。

7)混凝土養(yǎng)護(hù)。薄壁高墩混凝土養(yǎng)護(hù)采用灑水養(yǎng)護(hù)的方法進(jìn)行,冬季施工或施工用水困難的現(xiàn)場(chǎng),則可采用專用混凝土養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù);當(dāng)混凝土初凝完成后,即可進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù);混凝土的養(yǎng)護(hù)派專人負(fù)責(zé),灑水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不應(yīng)小于10 d。

8)模板翻升。當(dāng)上一次的下面兩節(jié)模板混凝土澆筑完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后,即可進(jìn)行下一次上面一節(jié)墩身勁性骨架和鋼筋的安裝綁扎,然后將最下面一節(jié)模板拆除、打磨、翻升到上面安裝,進(jìn)行下一循環(huán)上面一節(jié)模板混凝土的施工。這樣反復(fù)循環(huán)翻升澆筑,直至墩頂。

5 結(jié)語

通過這一工程實(shí)例,采用無支架塔吊翻模施工工藝施工,簡(jiǎn)單易行,可操作性強(qiáng),效果顯著。并具有機(jī)械配置簡(jiǎn)單,適用性較強(qiáng),機(jī)械利用率高,施工進(jìn)度快,提高了施工工效,墩身模板就位準(zhǔn)確,墩柱表面混凝土光潔,墩身線形好等優(yōu)點(diǎn),可為橋梁工程質(zhì)量提供有力保證。

[1] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 杜曉甫.公路橋梁薄壁空心高墩施工技術(shù)[J].隧道建設(shè),2008(5):109-112.

[3] 張 錚.138 m雙薄壁空心高墩翻模施工技術(shù)[J].世界橋梁,2005(1):28-30.

[4] 潘愛軍.無支架翻模法在高墩施工中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(17):333-334.