復(fù)雜環(huán)境下鐵路圓端形薄壁空心橋墩施工技術(shù)

董曉瑜

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西侯馬 043000)

1 工程概況

新建張禮至臺(tái)頭線(xiàn)地方鐵路第四A標(biāo)段位于襄汾縣呂梁山東側(cè)中山區(qū)，鐵路走向多變，地勢(shì)險(xiǎn)要。大部分位于山區(qū)，跨越溝壑、山谷地段較多，該段龍澍峪大橋2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)橋墩均為圓端形變截面薄壁空心墩，墩身外坡為46∶1、內(nèi)坡為65∶1，墩身高度分別為:31 m，39 m，31 m;三道河大橋的6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)橋墩均為圓端形變截面薄壁空心墩，墩身外坡為45∶1、內(nèi)坡為75∶1，墩身高度分別為:46 m，49 m，43 m。

2 施工工藝流程

模板設(shè)計(jì)與制作→垂直運(yùn)輸機(jī)械布設(shè)→測(cè)量放線(xiàn)→墩身鋼筋安裝→墩身模板安裝→墩身混凝土澆筑(留置混凝土試塊)→模板翻升、混凝土養(yǎng)護(hù)→封頂施工(空心薄壁墩身施工完畢后)→結(jié)束。

3 主要施工方法

3.1 模板設(shè)計(jì)與制作

圓端形空心墩外模系統(tǒng)包括平面模板和圓端形模板，圓端形模板采用由墩底至墩頂配備整套成型模板，一套模板到頂;墩身模板加工高度不為2 m的倍數(shù)時(shí)，加工相應(yīng)高度的非標(biāo)圓弧端模板及平模。

空心墩內(nèi)外模板均采用鋼結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高2 m，面板采用6 mm厚鋼板，模板對(duì)稱(chēng)布置。橫向背肋采用雙［10槽鋼，間距0.6 m，法蘭采用L100×100×5 mm角鋼，拉桿采用Φ20圓鋼;圍帶采用2根［12b槽鋼背靠背焊接而成，圍帶內(nèi)穿拉桿。

3.2 垂直運(yùn)輸機(jī)械布設(shè)

垂直運(yùn)輸機(jī)械選用塔吊，按一臺(tái)塔吊負(fù)責(zé)3個(gè)橋墩的原則布設(shè)。橋墩位于山谷風(fēng)口處，考慮墩高風(fēng)大，塔架設(shè)附著固定于墩身上，即在墩身做鋼牛腿，與墩身預(yù)埋鐵件焊接牢固。鋼牛腿端部設(shè)封板，在封板中心焊附著耳板，附墻件與耳板間用銷(xiāo)子連接牢固。墩身預(yù)埋件及鋼牛腿按圖1，圖2控制。

3.3 測(cè)量放線(xiàn)

在墩身首節(jié)澆筑段鋼筋綁扎完成后，于立模部分抹上一層砂漿并用水準(zhǔn)儀找平，并于其上測(cè)量放樣墩身幾何尺寸關(guān)鍵點(diǎn)，并報(bào)驗(yàn)檢驗(yàn)合格后使用墨線(xiàn)彈出立模邊線(xiàn)，最后安裝首節(jié)澆筑段模板。

3.4 墩身鋼筋安裝

1)墩身鋼筋上下搭接采用單面焊，搭接長(zhǎng)度不小于10d，焊縫寬度不小于0.8d。同一截面內(nèi)主筋接頭面積不應(yīng)大于總截面面積的50%，相鄰接頭應(yīng)交錯(cuò)公開(kāi)，上下錯(cuò)開(kāi)的距離應(yīng)滿(mǎn)足不小于0.5 m且不小于35d。在接頭長(zhǎng)度區(qū)段內(nèi)，同一根鋼筋不得有兩個(gè)接頭。

圖1 塔吊位置示意圖

2)薄壁空心墩每節(jié)澆筑4 m，為保證鋼筋在大風(fēng)時(shí)不致過(guò)分搖擺及避免鋼筋安裝時(shí)工作量過(guò)大，每節(jié)受力主筋的長(zhǎng)度控制在4.5 m以?xún)?nèi)。

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3.5 墩身模板安裝

1)模板進(jìn)場(chǎng)后，首先進(jìn)行模板預(yù)拼裝，檢查模板各部分尺寸、模板接縫及平整度。首次使用模板要把與混凝土相接觸的表面打磨光滑平整，并涂刷脫模劑，涂刷時(shí)要輕、薄、均勻，全橋采用同一種脫模劑，以保證混凝土表面顏色一致。

2)模板安裝采用塔吊吊裝，人工輔助。先拼裝外模板，然后吊裝內(nèi)模板，最后上拉桿。每節(jié)模板安裝時(shí)，可在兩節(jié)模板間的縫隙間塞填0.5 mm～1 mm厚薄鋼板糾偏。

3)空心墩壁厚用拉桿控制，拉桿處的內(nèi)外模板之間套PVC管，以便拉桿抽拔再次利用。

4)模板分節(jié)支設(shè)，每節(jié)支設(shè)4 m后澆筑混凝土一次，拆除時(shí)拆2 m，留2 m不拆用于支托上節(jié)模板。最上一節(jié)墩身澆筑后，剩余模板整體拆除完。模板安裝應(yīng)穩(wěn)固，接縫嚴(yán)密，不得漏漿。

5)模板外側(cè)作業(yè)平臺(tái)加工。墩身外部作業(yè)平臺(tái)依靠每節(jié)外模板上端的三角桁架加寬解決。加寬桁架選擇楔形模桁架，加寬后上鋪竹排作為行走通道，外掛安全網(wǎng)作為防護(hù)，防護(hù)網(wǎng)底部兜至最底端模板上形成封閉，如圖3所示控制。

6)模板內(nèi)側(cè)作業(yè)平臺(tái)。a.施工時(shí)在墩身內(nèi)部搭設(shè)腳手架作為作業(yè)平臺(tái)，內(nèi)腳手架立于實(shí)心段混凝土之上。腳手架作為作業(yè)平臺(tái)的同時(shí)考慮作為墩頂實(shí)心段支架，搭設(shè)時(shí)采用鋼管扣件式滿(mǎn)堂腳手架。b.施工空心墩第一節(jié)模板時(shí)，墩身預(yù)留1 m×1 m的孔洞，方便施工人員出入，最后內(nèi)部腳手架通過(guò)該孔洞運(yùn)出。c.為便于內(nèi)模的拆除以及鋼筋的連接與綁扎，內(nèi)腳手架局部位置臨時(shí)搭設(shè)長(zhǎng)竹排或木板，在作業(yè)完成后拆除。在每次墩身將要施工的頂部位置，在腳手架上搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，作為混凝土施工的作業(yè)平臺(tái)，混凝土澆筑作業(yè)工人于平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)。d.考慮到內(nèi)模拆除以及輸送泵管工作時(shí)對(duì)架子的震動(dòng)，在內(nèi)模未拆除的部位，橫向鋼管端部應(yīng)離內(nèi)模500 mm，內(nèi)模拆除后，再用較長(zhǎng)鋼管和墩身內(nèi)壁鎖定，確保腳手架的穩(wěn)定。立一節(jié)內(nèi)模搭設(shè)一節(jié)腳手架，直到設(shè)計(jì)規(guī)定高度。

圖2 牛腿位置平面示意圖

圖3 加寬作業(yè)平臺(tái)示意圖

7)模板安裝完后對(duì)模板進(jìn)行檢查，首先檢查模板的接縫及錯(cuò)臺(tái)，模板的接縫控制在1 mm以?xún)?nèi)，模板的錯(cuò)臺(tái)控制在2 mm以?xún)?nèi);施工中嚴(yán)格控制軸線(xiàn)偏差在10 mm以?xún)?nèi)。如果有不合格的情況，用手拉葫蘆和千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

8)混凝土澆筑完成后，待工作層混凝土強(qiáng)度達(dá)到3 MPa，支撐層混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa，用吊機(jī)拆除支撐層模板并吊至地面打磨除銹涂脫膜劑，待鋼筋加工完成經(jīng)檢驗(yàn)合格后用以工作層模板為新的支撐受力點(diǎn)安裝模板。如此循環(huán)直至墩身施工完成。

3.6 墩身混凝土澆筑

混凝土澆筑按三大階段施工，即墩底實(shí)體段、墩身空心段、墩頂實(shí)體段。墩底實(shí)體段、墩頂實(shí)體段均一次性澆筑成型。

2)澆筑前，對(duì)支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件進(jìn)行檢查，將模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢清理干凈;模板縫隙填塞嚴(yán)密，模板內(nèi)面涂刷脫模劑;檢查混凝土的均勻性和坍落度;澆筑混凝土使用的操作平臺(tái)，便于人員與料具上下，并保證安全。

3)混凝土分層澆筑厚度不超過(guò)300 mm;控制混凝土澆筑的速度在1 m/h?；炷翝仓B續(xù)進(jìn)行，如因故必須間斷時(shí)，其間斷時(shí)間小于前層混凝土的初凝時(shí)間，允許間斷時(shí)間經(jīng)試驗(yàn)確定，若超過(guò)允許間斷時(shí)間，按工作縫處理。

4)在混凝土澆筑過(guò)程中，隨時(shí)觀察所設(shè)置的預(yù)埋螺栓、預(yù)留孔、預(yù)埋支座的位置是否移動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)移位及時(shí)校正。澆筑全過(guò)程有專(zhuān)人進(jìn)行觀察、測(cè)量(坍落度、混凝土入模溫度)記錄。澆筑時(shí)必須有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)模板、拉筋的變化。

5)采用振動(dòng)器振動(dòng)搗實(shí)。振搗棒在振搗過(guò)程中與側(cè)模應(yīng)保持在50 mm～100 mm的距離;插入下層混凝土深度控制在50 mm～100 mm;振搗時(shí)間以混凝土表面呈水平不再顯著下沉、無(wú)大量氣泡、表面浮出灰漿為準(zhǔn)。振搗完畢后應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒;要避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。

3.7 模板翻升、混凝土養(yǎng)護(hù)

1)模板翻升。

模板支立和拆除均采用塔吊進(jìn)行，模板拆除前先用吊機(jī)掛鉤吊住模板并使吊機(jī)保持受力狀態(tài)，在作業(yè)平臺(tái)下部掛吊籃，人員下至吊籃進(jìn)行豎向螺栓拆除，然后上至平臺(tái)拆除橫向螺栓，模板拆除時(shí)先松開(kāi)拉筋，但不能取出，以防止模板與混凝土突然脫落而引起模板掉落;拆除時(shí)先外模后內(nèi)模，最后再行拆除拉筋，拆除過(guò)程中安排專(zhuān)人觀察模板動(dòng)向，如出現(xiàn)模板位移則停止施工，重新調(diào)整吊鉤位置后再行拆除。

模板拆除完畢后，重新對(duì)模板進(jìn)行打磨及涂刷脫模劑處理，處理完畢吊至上層模板后再行連接支立。

2)混凝土養(yǎng)護(hù)。

混凝土完畢后，及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，用塑料薄膜、棉氈作為保溫材料覆蓋混凝土和模板。混凝土澆筑完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后，即可從下至上拆除墩身模板，頂端一節(jié)模板暫不拆除以便于下一循環(huán)模板連接。

3.8 封頂施工

模板翻升至墩頂封閉段底模設(shè)計(jì)起點(diǎn)標(biāo)高時(shí)(最后一段空心段)應(yīng)注意，混凝土應(yīng)澆筑至上部倒角處，即墩頂實(shí)心段以下。然后拆除內(nèi)模從上部孔洞內(nèi)吊出。

空心墩部分內(nèi)模全部拆除完后，延用內(nèi)模搭設(shè)的滿(mǎn)堂支架，作為墩頂實(shí)心段的模板支架。支架上部鋪設(shè)上下兩層方木，方木上部鋪竹膠板作為底模。

底模安裝完成后，安裝墩頂實(shí)體段鋼筋并安裝外模板，搭設(shè)外側(cè)施工平臺(tái)和安裝防護(hù)欄、掛安全網(wǎng)，安裝預(yù)埋件，一切驗(yàn)收合格后澆筑墩頂封閉段混凝土。

4 質(zhì)量控制

1)模板安裝允許偏差見(jiàn)表1。

表1 墩身模板允許偏差和檢驗(yàn)方法

2)鋼筋安裝允許偏差見(jiàn)表2。

表2 鋼筋安裝及鋼筋保護(hù)層厚度允許偏差和檢驗(yàn)方法

3)墩身混凝土允許偏差見(jiàn)表3。

表3 墩身混凝土允許偏差和檢驗(yàn)方法

5 實(shí)施效果

施工完，墩身混凝土表面平整、色澤均勻，接槎平整，無(wú)跑?，F(xiàn)象;外形整體輪廓清晰，圓弧平順，線(xiàn)角順直、清晰。