薄壁空心墩施工技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用分析

■孫中陽(yáng)，孫旭峰 ■河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450052

1 工程概況

桑樹壩大橋全線長(zhǎng)1652．48m，分左右兩幅，左幅長(zhǎng)1347．92m，右幅長(zhǎng)304．56m。左幅平面由直線、緩和曲線和三個(gè)圓曲線(R=550m和R=850)組成，縱坡為2．85%、4%、和2．796%;右幅平面由緩和曲線(A=275．913)加緩和曲線(A=239．924)和圓曲線(R=550m)加緩和曲線(A=225．188m)組成，縱坡為2．85%。本橋墩身結(jié)構(gòu)分別為空心墩共15個(gè)，C40墩身混凝土8084m3;柱式礅41個(gè)，其中Ф1600圓柱墩49個(gè)，Ф1800圓柱墩4個(gè)，C30混凝土8505m3。最大墩高達(dá)72．2m，0#橋臺(tái)采用肋板臺(tái)，樁基礎(chǔ)，51#橋臺(tái)采用U臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ);右幅上部采用2×30m+3×40m+2×30m預(yù)應(yīng)力空心板，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，右幅下構(gòu)橋墩采用雙柱墩，樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用肋板臺(tái)樁基礎(chǔ)。大橋橋址區(qū)位于大型巖溶槽谷附近，巖溶為場(chǎng)地主要不良地質(zhì)現(xiàn)象，地表見有溶洞。右幅位于槽谷北側(cè)斜坡上，左幅則跨越槽谷及谷中的恩利公路，止于槽谷南側(cè)斜坡，各橋臺(tái)均處于陡坡部位，自然坡度30°左右。地勢(shì)險(xiǎn)峻，施工難度巨大。

2 施工方案

橋梁施工前結(jié)合設(shè)計(jì)方案、施工時(shí)間、施工環(huán)境等一系列因素相比較之下，進(jìn)行薄壁空洞開鑿的時(shí)候選擇翻模，它是由組合的模板、支撐架子、工作平臺(tái)、塔式起重機(jī)、手動(dòng)葫蘆組合而成的成套模具。每一節(jié)段翻模主要由內(nèi)外模板、模板固定架、斜拉索、內(nèi)外拉環(huán)、對(duì)拉螺栓、拆模吊籃等構(gòu)成。由于橋墩最大高度達(dá)74．184m，墩身太高，施工分墩底段→中間段→墩頂段三步進(jìn)行。為了確保設(shè)計(jì)墩身的模板光潔度和平整度相一致，需要依據(jù)墩身設(shè)計(jì)的第一段高度，用與翻模施工的同一種模板立模，在完成墩底段施工后即開始翻模拼裝，實(shí)施翻模段施工，墩頂段從墩底開始計(jì)算調(diào)整，按每節(jié)模板高度將墩頂段調(diào)整為整米整節(jié)施工。

3 施工工藝(如圖1)

圖1 薄壁空心墩翻模施工工藝框圖

3．1 模板施工

(1)模板特點(diǎn)。此次施工共定制模板36套，模板設(shè)置分兩塊，內(nèi)外模之間可以相互互換，自下而上反復(fù)倒用。相對(duì)于爬模、滑?？梢怨?jié)量大量模板，并且模板調(diào)整方便，易于加工，并且零部件損砂小、操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。采用大塊模板施工時(shí)在墩內(nèi)設(shè)橫隔板調(diào)節(jié)坡率，并在隔板上釘鐵皮環(huán)繞整個(gè)模板內(nèi)側(cè)，不但減少了豎向縫，并且不漏漿，使墩身外觀的美觀性有了很大的提高。為減少腳手架使用量，施工中采用預(yù)埋U形鋼筋作為內(nèi)模支撐的支加，提高了工程的經(jīng)濟(jì)性。

(2)模板制作。根據(jù)施工圖紙制作定型鋼模板。外模每節(jié)高3m，內(nèi)模每節(jié)高3．4m，采用6mm鋼板、∠100角鋼，后背加設(shè)肋板，兩側(cè)設(shè)翼板，內(nèi)模和外模都是有角膜和平模組建而成，差異就在角膜的數(shù)量不同。水平距離為60cm，模板頂面及底面與面板之間用10mm厚的鋼板焊接，砼空心支撐采用與墩身混凝土相同標(biāo)號(hào)的混凝土進(jìn)行預(yù)制，斷面為10×10cm，中間預(yù)留Φ25圓孔，長(zhǎng)度與空心墩壁厚相同。眼孔間距30cm，對(duì)拉螺栓對(duì)應(yīng)的螺桿鏈接由Φ25圓鋼加工而成，還給其配螺帽和墊圈。施工的快慢、施工環(huán)境及其脫模強(qiáng)度直接影響模板節(jié)數(shù)的選定，大約進(jìn)行3至6次作業(yè)。

(3)翻模支撐。在預(yù)埋的U型鋼筋上反搭設(shè)由鋼管支架來(lái)支撐內(nèi)膜，鋼箍支撐加在三節(jié)模板外，再在模外的每節(jié)繼續(xù)增加鋼箍，使得最頂端的鋼箍的各個(gè)方向都有一條繩索來(lái)確保軸線足夠垂直。采用Φ25螺栓對(duì)內(nèi)外模板對(duì)拉?；炷翝沧r(shí)在澆筑面上方增加隔板支撐(大于50m時(shí)，每20m設(shè)橫隔板一道，當(dāng)墩高小于50m時(shí)，每15m設(shè)橫隔板一道)，隔板采用托架施工。為防止混凝土澆筑過(guò)程中模板內(nèi)縮或產(chǎn)生漲模，造成墩徑變形?；炷翝仓粮舭甯叨葧r(shí)拆除隔板。為保證模板足夠的支撐強(qiáng)度拉索采用直徑＜30mm鋼絲繩，鋼箍＜20mm圓鋼。先采用拉緊器將鋼箍大致拉緊，再通過(guò)模板來(lái)收緊。翻模支撐結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 翻模支撐結(jié)構(gòu)圖

(4)模板拆除。按設(shè)計(jì)要求當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到當(dāng)澆筑混凝土的強(qiáng)度達(dá)到1．2Mpa時(shí)可綁扎鋼筋，并將掛籃提吊節(jié)段的上一節(jié)支架上后開始拆除側(cè)模板，下節(jié)內(nèi)外模板拆除后可即移至上一節(jié)繼續(xù)使用。在拆模過(guò)程中確保澆筑的混凝土棱角和表面不被破壞，在拆模時(shí)還應(yīng)注意在每個(gè)節(jié)段中要保留兩節(jié)模板以確模上節(jié)模板的穩(wěn)定。

3．2 鋼筋綁扎

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼筋綁扎與模板安裝、混凝土灌注配合進(jìn)行，空心墩采用分段綁扎、焊接，柱式墩鋼筋籠預(yù)先綁扎好后用吊車吊裝就位。墩身鋼筋從承臺(tái)接長(zhǎng)時(shí)注意調(diào)整鋼筋的長(zhǎng)度，鋼筋綁扎時(shí)隨時(shí)要調(diào)整主筋位置，防止鋼筋骨架傾斜。搭接焊接時(shí)必須對(duì)鋼筋預(yù)變，使連接的兩根鋼筋軸線位于同一水平線上，在鋼筋鋼焊接過(guò)程中鋼筋的焊接接頭長(zhǎng)度在同一截面內(nèi)要大于等于鋼筋直徑的30倍但不小于30cm并且鋼筋接頭要小于等于鋼筋直徑的一半。為保證鋼筋保護(hù)層厚度，要在模板與鋼筋之間安裝異形砂漿墊塊，墊塊與鋼筋之間要綁扎牢固。

3．3 混凝土施工

結(jié)合該橋施工環(huán)境復(fù)雜和墩身?xiàng)l件，考慮混凝土的水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸?shù)纫蛩?，混凝土采用商品混凝土，配備兩個(gè)拌和站集中拌和由罐車直接送泵送入模，振搗用φ75的插入式振動(dòng)器。由于墩身分三段施工，第一段及調(diào)平段澆注的砼，預(yù)留接縫鋼筋與上段砼牢固粘結(jié)，表面要做拉毛處理。澆注混凝土的過(guò)程中要做好灌注的記錄，澆注時(shí)要分層進(jìn)行澆注，每層的厚度要控制在30cm以內(nèi)。搗固時(shí)候要細(xì)心，不要太用力，也不要漏搗。搗固棒應(yīng)與模板等保持一定距離，不能相接觸。泵應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)模板口順利入模，防止外灑砸傷人。

3．4 墩頂封閉及脫模養(yǎng)生

當(dāng)墩身頂部節(jié)段按要求施工至最后一個(gè)整米整段并達(dá)到設(shè)計(jì)起點(diǎn)標(biāo)高時(shí)，開始進(jìn)行墩頂封閉施工，內(nèi)側(cè)模改裝封閉段木制模板。模板采用5cm厚刨光木板，刷脫模劑后綁扎鋼筋，底模支架用鋼管支架焊接，安裝外模板、護(hù)欄、安全網(wǎng)、拆模吊籃后灌注封閉段混凝土。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2．15MPa時(shí)即可以脫模。由于墩身高，混凝土灌注量大，為防止混凝土因內(nèi)部溫度過(guò)高而產(chǎn)生收縮裂縫而影響墩身美觀。前期養(yǎng)生采用水泵抽水灑水養(yǎng)生，每個(gè)墩身由一個(gè)水泵供水，間斷的灑水，確保整個(gè)墩身從上到下總有水養(yǎng)生。后期可使其自然養(yǎng)生。

4 施工質(zhì)量的保證

4．1 墩身線型控制

因?yàn)槎丈淼娜犴g性好，薄壁空心洞技術(shù)容易受到環(huán)境因素及一些機(jī)械誤差的影響，墩身的線性極易發(fā)生彎曲及其晃動(dòng)，使得墩身本來(lái)的面目發(fā)生改變，所以關(guān)于墩身線型控制成為施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

(1)此次墩身模板采用了大剛度模板(面板為6mm鋼板，筋板為∠100×63mm的角鋼，以此來(lái)提高控制墩身模板線型，提高對(duì)環(huán)境及其它因素的抵抗力。

(2)在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該從兩側(cè)進(jìn)行均勻的澆注，以防止兩側(cè)壓強(qiáng)不同。為確保施工能夠連續(xù)進(jìn)行，墩身的整潔度及軸線的垂直，在施工的過(guò)程中，應(yīng)該與其它儀器相結(jié)合使用，有一個(gè)完美的方案。在施工后，利用全站儀在頂部對(duì)拉縱橫向軸線?；炷翝沧⑦^(guò)程中，每一模混凝土澆筑完成后，用全站儀對(duì)墩身軸線進(jìn)行控制測(cè)量外，并測(cè)出墩身的具體高程，計(jì)算四角的坐標(biāo)，進(jìn)行四角位置的監(jiān)控;并且安排在每天上午6：30到8：00鐘之間，以消除溫差造成的墩身變形和儀器誤差。高墩施工的過(guò)程中采用卷尺丈量法和三角控制法進(jìn)行高程控制。

4．2 墩身質(zhì)量的保證措施

墩身質(zhì)量主要是鋼筋和混凝土兩個(gè)方面。

(1)鋼筋必須要有生產(chǎn)廠家質(zhì)量證明書或試驗(yàn)報(bào)告單，進(jìn)場(chǎng)前必須按規(guī)范要求檢驗(yàn)，不合格一律不準(zhǔn)入場(chǎng)。鋼筋在工地必須架離地面分類放置，不得亂堆亂扔，出現(xiàn)銹蝕的鋼筋必須除銹。綁扎和焊接過(guò)程程必須嚴(yán)格照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求作業(yè)

(2)混凝土澆注如何將對(duì)墩身的整潔度等外形有著重要的影響。經(jīng)常就會(huì)出現(xiàn)氣泡、好多蜂窩孔、色澤相差大等質(zhì)量問(wèn)題，要做到嚴(yán)格按配合比施工;盡量降低含砂率和水灰比;拌和時(shí)間要達(dá)到求，要確保持續(xù)灌筑，在灌注混凝土的過(guò)程中，要規(guī)范操作，來(lái)確保每層混凝土的厚度及其時(shí)間，使其上下層能夠形成一體，拆模后混凝土表面出現(xiàn)“千層餅”現(xiàn)象;經(jīng)試驗(yàn)掌握振搗的尺寸，要想獲得混凝土較好的密實(shí)度，振動(dòng)時(shí)間保持到混凝土表面汽包消失為止;混凝土自由坍落高度超過(guò)2米時(shí)必須采用串筒、滑槽等措施;在進(jìn)行分層澆注時(shí)，要確保澆注的厚度及在上一層未凝固前進(jìn)行澆注，以便能更牢固的黏結(jié)在一起;要掌握好混凝土澆注時(shí)間，避免在高溫時(shí)段澆注。

5 結(jié)束語(yǔ)

翻模技術(shù)是由滑模技術(shù)改良產(chǎn)生的，在薄壁空心墩施工中，它以優(yōu)越的技術(shù)合理性和工程經(jīng)濟(jì)性已被作為橋梁下部結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)重要施工工藝而廣泛應(yīng)用，但不可忽視的是在工程應(yīng)用中因?qū)κ┕ぞ?、質(zhì)量要求和安全性的高標(biāo)準(zhǔn)而要求施工管理和技術(shù)人員必須提高對(duì)施工中細(xì)節(jié)的掌控才能達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的目標(biāo)。

［1］楊文淵．橋梁施工工程師手冊(cè)(第二版)［M］．北京:人民交通出版社．2003．

［2］姚玲森主編．橋梁工程［M］．北京:人民交通出版社，2002．