空心薄壁墩無支架施工工藝及質(zhì)量控制

劉洪波

在傳統(tǒng)施工技術(shù)逐漸被新工藝、新技術(shù)取代的今天，如何因地制宜、使施工工藝更趨于機(jī)械化、自動(dòng)化、集成化，既保證工程質(zhì)量，又可使施工周期更短，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益之目的，是眾多單位不斷探索的課題。我們?cè)谏轿餍帽８咚俟肺髂蠝洗髽蚩招谋”诙盏氖┕ぶ胁捎昧藷o支架組合鋼模板與塔式吊機(jī)垂直運(yùn)輸相結(jié)合的施工技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱無支架施工技術(shù))，達(dá)到了加快施工進(jìn)度，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的?，F(xiàn)結(jié)合西南溝大橋具體施工過程，將此施工技術(shù)闡述如下。

1 工程概況

西南溝大橋位于山西忻保高速公路K32+080.190～K32+291.400段，全長(zhǎng)211.21 m。上部結(jié)構(gòu)采用4×30 m+3×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部3號(hào)，4號(hào)，5號(hào)墩均為矩形空心薄壁墩，墩身高達(dá)42.0 m，橫橋向?qū)?.25 m，縱橋向?qū)?.4 m?？招谋”诙罩虚g段壁厚50 cm，其中上下部2.0 m為變截面段(50 cm漸變?yōu)?00 cm)。

本橋平面位于緩和曲線長(zhǎng)Ls=132.804 9 m的平曲線及直線上，布孔時(shí)以K32+191為基點(diǎn)按曲線內(nèi)側(cè)弦長(zhǎng)控制，墩臺(tái)徑向布置?？v面位于i1=2.1%，i2=3.95%的豎曲線及i2=3.95%的直坡段上，變坡點(diǎn)樁號(hào)為K32+114.023。在0號(hào)臺(tái)，7號(hào)臺(tái)處分別設(shè)置一道D80型伸縮縫，在4號(hào)橋墩處設(shè)置一道D160型伸縮縫。

2 施工方案的提出

墩高、壁薄、施工場(chǎng)地狹窄、工期緊是本橋施工的特點(diǎn)。根據(jù)此特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)有施工設(shè)備狀況提出:

1)傳統(tǒng)搭設(shè)井字式腳手架翻模施工(下面簡(jiǎn)稱傳統(tǒng)施工方法)。

2)采用無支架施工。

3 施工方案的比選

對(duì)兩種方案從以下幾方面進(jìn)行比較:

1)從材料用量方面:傳統(tǒng)方法需要大量架桿及扣件，由于受施工場(chǎng)地及費(fèi)用投入較高，此方案基本不可行。無支架施工不需用架桿，只需用一次性投入少量作為工作平臺(tái)所用安全防護(hù)鋼筋即可。

2)從施工進(jìn)度方面考慮:傳統(tǒng)方法施工由于墩身高，搭設(shè)架桿需要大量時(shí)間及人力，在施工完一個(gè)墩柱后施工另外墩柱，拆卸架桿同樣需要大量時(shí)間及人力，即周轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，并且耗費(fèi)大量人力。無支架施工不需要搭設(shè)架桿，只需要塔式起重機(jī)配合垂直運(yùn)輸，在施工完一處墩柱施工另外墩柱時(shí)只需要用塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)移模板即可，不需要投入大量人力。

3)從安全角度分析:傳統(tǒng)方法由于搭設(shè)支架較高，交叉施工人員多，需要的保證安全措施的費(fèi)用相對(duì)較大，且安全環(huán)節(jié)相對(duì)較多。無支架施工只需要在施工平臺(tái)上搭設(shè)一個(gè)封閉式的安全空間即可。

綜合以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)本工程宜采用無支架施工方案。

4 施工方案

本橋采用無支架施工方案，施工現(xiàn)場(chǎng)通過修筑施工便道，解決地面水平運(yùn)輸問題，并在各個(gè)墩臺(tái)位置平整出滿足施工的場(chǎng)地。提升設(shè)備采用塔式起重機(jī)，根據(jù)橋高及跨徑、起重機(jī)有效提升重量，采用50型塔吊，作業(yè)半徑為50 m，在20 m處提升重量為2.5 t，這樣可以同時(shí)兼顧兩個(gè)墩位的施工。

4.1 模板設(shè)計(jì)

將外模施工平臺(tái)支撐于外模板的橫肋上，工作平臺(tái)隨外模標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一起提升，施工人員在內(nèi)外模施工平臺(tái)上進(jìn)行模板安拆、鋼筋安裝、混凝土施工等。

通過計(jì)算，模板高度為2.25 m，模板橫向主肋采用[16槽鋼，中豎向主肋采用[8槽鋼，中橫主肋采用10 mm扁鋼，縱橫向邊主肋采用角鋼80×80×8，面板采用6 mm鋼板。內(nèi)外模板通過φ20對(duì)拉桿連接，在穩(wěn)定性方面主要通過拉桿的抗剪、混凝土與模板的粘結(jié)力、模板的整體受力來保證整個(gè)模板的穩(wěn)定性。外模施工平臺(tái)采用75×75×5角鋼焊接成三角托架，焊接于外側(cè)模橫肋上，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外模安裝一套，在支架位置處連續(xù)鋪設(shè)，形成貫通通道，并在外模上安裝施工人員上下通道。在三角托架頂面密排5 cm厚木板，供施工人員作業(yè)、行走，存放小型機(jī)具。

模板高度的選定:因墩身高，綜合考慮了節(jié)段施工時(shí)間、機(jī)具長(zhǎng)度及鋼筋配料和混凝土施工縫的數(shù)量，確定模板分為3節(jié)，每節(jié)高度為2.25 m。每節(jié)由4塊整體式大塊模板組拼而成。施工時(shí)，每次澆筑2節(jié)模板的高度，即每次翻2節(jié)模板，澆筑4.5 m高的混凝土。

4.2 施工工藝

1)施工準(zhǔn)備:在承臺(tái)混凝土澆筑完成后及時(shí)測(cè)設(shè)墩柱軸線并彈好外模板線，模板支立位置用高標(biāo)號(hào)砂漿找平，并在承臺(tái)四個(gè)直角拐角處預(yù)設(shè)四個(gè)控制點(diǎn)，用以控制薄壁墩的垂直度(用垂準(zhǔn)儀測(cè)設(shè))。

2)鋼筋綁扎:按規(guī)范要求考慮到本橋施工進(jìn)度，豎向鋼筋采用直螺紋絲扣接頭形式連接，這樣較大程度加快了鋼筋綁扎進(jìn)度。高處鋼筋綁扎采用定位架作為工作平臺(tái)及鋼筋固定。定位架與墩柱模板采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接固定。

3)模板安裝:鋼筋綁扎完成后即開始安裝模板。無支架施工原理即每次以混凝土澆筑完成的上層模板作為下次混凝土澆筑模板的基礎(chǔ)，作為上層模板的支撐(包括內(nèi)外模板)。內(nèi)外模板連接用兩層φ20拉桿連接，沿橋橫向每層3根，均勻排列，沿橋縱向每層2根，均勻排列。將要安裝的模板用塔吊運(yùn)至安裝位置進(jìn)行合模。合模時(shí)用垂球?qū)δ０宕怪倍冗M(jìn)行初控。合模后用垂準(zhǔn)儀對(duì)垂直度進(jìn)行終控，直至各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4)混凝土澆筑:混凝土在拌和站集中拌和，拌和機(jī)均配備電子計(jì)量設(shè)備，各種計(jì)量衡器經(jīng)常標(biāo)定以保持準(zhǔn)確。拌和時(shí)對(duì)骨料的含水率經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，以調(diào)整骨料和水的用量。上料程序:砂→石→水泥→水，在整個(gè)拌和過程中，嚴(yán)格控制水灰比和混凝土坍落度。模板支好報(bào)檢監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后開始混凝土澆筑?；炷潦褂没炷翑嚢柽\(yùn)輸車運(yùn)輸至澆筑現(xiàn)場(chǎng)。為避免模板發(fā)生偏移，混凝土下料時(shí)應(yīng)沿周邊對(duì)稱下料，并為了保證外觀質(zhì)量，用附著式振搗器對(duì)模板四周同時(shí)進(jìn)行振搗。每次混凝土澆筑量為4 m～6 m。

5)拆模:混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)即可拆除下層模板。外模及工作平臺(tái)拆成四大片，內(nèi)模拆成小片后由人工配合塔吊吊出。

6)翻模:拆除的外模及內(nèi)模人工打磨涂油后，由人工配合塔吊重新翻至未拆模板上方安裝就位，準(zhǔn)備下道混凝土澆筑。

7)養(yǎng)護(hù):拆模后的墩身混凝土要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，由于墩身較高，灑水不易，故要求墩身采用塑料薄膜包裹覆蓋。

5 施工質(zhì)量的控制

5.1 原材料控制

1)砂主要做顆粒分析及含泥量試驗(yàn)，選用顆粒堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、耐風(fēng)化的天然砂。在混凝土配制時(shí)考慮砂的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配情況。

2)施工所用碎石要進(jìn)行級(jí)配及壓碎值試驗(yàn)，碎石最大粒徑不超過結(jié)構(gòu)物最小尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4。

3)水泥主要做凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度試驗(yàn)。水泥運(yùn)至工地后應(yīng)盡快使用，對(duì)于不合格材料嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)。

4)水的化學(xué)分析應(yīng)按JTJ 056-2000公路工程水質(zhì)分析操作規(guī)程進(jìn)行，飲用水可不進(jìn)行試驗(yàn)。

5)所采用的外加劑，必須是經(jīng)過有關(guān)部門檢驗(yàn)并附檢驗(yàn)合格證明的產(chǎn)品，其質(zhì)量應(yīng)符合GB 8076-1997混凝土外加劑的規(guī)定，使用前應(yīng)復(fù)驗(yàn)其效果。

5.2 混凝土質(zhì)量控制

混凝土嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)，對(duì)碎石、砂含水量測(cè)定并對(duì)碎石、砂重量進(jìn)行調(diào)整后拌制混凝土，嚴(yán)格控制拌合時(shí)間，保證混凝土的和易性。對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行測(cè)定，以保證混凝土的和易性及強(qiáng)度。嚴(yán)格控制混凝土振搗方式、位置、時(shí)間、層厚。

5.3 外觀質(zhì)量控制

1)采用同一廠家的水泥、砂石、外加劑、摻合料，確保外觀的一致性。

2)針對(duì)混凝土和易性差、顏色灰白的問題，調(diào)整混凝土配合比，在保持原來配合比、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。

3)水平施工縫鑿毛處理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平施工縫，當(dāng)混凝土終凝前，即可由人工在內(nèi)外模外側(cè)，由近及遠(yuǎn)繞周圈鑿混凝土表面浮漿。待再立模前清掃干凈即可。

4)澆筑混凝土前，先對(duì)上次施工頂面人工鑿毛，對(duì)支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件進(jìn)行檢查、整理，清除雜物，用高壓水沖洗干凈，模板間和下部嵌塞海綿條以防漏漿。

5)混凝土應(yīng)按一定厚度、順序和方向分層澆筑，每層30 cm，采用插入式振搗棒星形振搗，要求移動(dòng)間距不超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍;與側(cè)模應(yīng)保持5 cm～10 cm的距離;插入下層混凝土5 cm～10 cm，操作嚴(yán)格遵守快插慢拔要求，避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。

6)提高立模精度，改用厚10 mm的海綿膠皮處理接縫，保證接縫嚴(yán)密。

7)盡可能安排在下午或夜晚溫度較低時(shí)安排混凝土澆筑施工，減小混凝土的坍落度損失。

8)混凝土澆筑時(shí)，混凝土面低于模板面10 cm，保證混凝土面的連續(xù)性。

9)為確保墩身外觀質(zhì)量，模板翻升到位后，必須對(duì)模板進(jìn)行徹底的清理、調(diào)直、修補(bǔ)和加固。

10)混凝土澆筑完成后，未拆模前，應(yīng)在養(yǎng)護(hù)期間經(jīng)常使模板保持濕潤(rùn)，拆模后立即進(jìn)行薄膜覆蓋，以保持混凝土表面濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)期不少于7 d。

11)拆模后及時(shí)修復(fù)表面缺陷，保證墩身顏色一致。

6 施工總結(jié)

高墩施工中除了進(jìn)行嚴(yán)密的勞動(dòng)組織外選用合理的施工工藝十分重要。我們由于采用了無支架施工技術(shù)，大大縮短了西南溝大橋施工工期，并為施工企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在本工程施工過程中，進(jìn)度和質(zhì)量均達(dá)到了很好的效果。

[1]程多波.阿山河特大橋空心薄壁墩翻模施工技術(shù)[J］.山西建筑，2011，37(15):161-162.