圓端形空心薄壁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)

范 道 林

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

鐵路工程橋梁空心薄壁高墩施工在近幾年得到了比較大的發(fā)展，進(jìn)行了大量的研究工作，但其存在施工投入成本較高，施工進(jìn)度緩慢，無優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)、快速的施工經(jīng)驗(yàn)可參考。

滬昆高鐵為山區(qū)高速鐵路之一，其中橋梁高度大于25 m的墩均為圓端形薄壁空心墩，空心壁僅50 cm厚，施工難度大。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)薄壁施工操作困難：由于壁厚僅為50 cm且布置有鋼筋，操作空間狹小，人無法進(jìn)入，因此，混凝土入倉后無法振搗密實(shí)，從而影響施工質(zhì)量。

(2)墩身線性控制難度大：由于墩身較高，墩身的線性及垂直度控制難度極大。

(3)外觀質(zhì)量控制難度大：施工期處于高溫季節(jié)和雨季，對(duì)混凝土的澆筑質(zhì)量影響較大。

3 圓端形空心薄壁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 薄壁空心高墩施工模板的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)模板方案為采用六套圓端形模板和平面模板，施工成本較大。為了降低施工成本，增加模板周轉(zhuǎn)和使用效率，項(xiàng)目部協(xié)同模板廠對(duì)幾種模板方案進(jìn)行了對(duì)比分析，將其改變?yōu)榉Ｊ┕すに?。翻模施工主要是將圓端形端頭模板一次性設(shè)計(jì)到頂，依據(jù)平板模板共用的設(shè)計(jì)理念，分節(jié)澆筑高度采用6 m一節(jié)，內(nèi)模采用組合大模板，對(duì)模板進(jìn)行合理分節(jié)，從而減少了模板投入尤其是平板模板的投入。

翻模施工方法的采用，降低了施工成本，同時(shí)保證了模板利用率及周轉(zhuǎn)次數(shù)，減少了塔吊及模板等資源投入，有效地加快了施工進(jìn)度，縮短了工期。

3.2 薄壁空心高墩線性控制

(1)合理分層控制線性控制技術(shù)。

在空心薄壁混凝土施工過程中，由于空心墩壁厚僅為50 cm，施工操作困難，施工振搗難度較大。經(jīng)現(xiàn)場多次試驗(yàn)，確定了以下振搗方案：空心墩一次分節(jié)澆筑高度控制在4 m以內(nèi)，底部2 m范圍內(nèi)采用30 cm分層厚度，振搗人員可來回振搗到位，深入下層混凝土20 cm并確保振搗密實(shí)；在2～4 m范圍內(nèi)，混凝土分層厚度按照40 cm控制，振搗器應(yīng)伸入下層混凝土10 cm并保證其澆筑密實(shí)。

(2)模板對(duì)拉法。

平面模板采用拉桿式。拉桿間距為1.7 m，平模寬4.2 m，圓弧模分為四分之一圓以方便運(yùn)輸?shù)跹b。平模背楞間距為2 m及1.5 m節(jié)設(shè)置兩道、1 m及0.5 m節(jié)設(shè)置一道。在墩身混凝土澆筑時(shí)，混凝土應(yīng)從四邊均衡下料，以防止混凝土出現(xiàn)偏壓。

(3)在振搗設(shè)備中增加小型機(jī)具。

由于壁厚僅為50 cm，不方便施工人員操作，可采用在振搗設(shè)備前綁扎小型套管的方式，振搗時(shí)，操作人員只需將振搗棒放入倉內(nèi)，固定小型套管的一端，這種施工方法便于作業(yè)人員較好地對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，保證振搗的密實(shí)，確?；炷炼丈淼氖┕べ|(zhì)量，解決了空心墩施工的質(zhì)量安全控制問題。

3.3 薄壁空心高墩施工工藝

(1)預(yù)埋件施工。

在鋼筋綁扎過程中，注意橋墩接地端子的埋設(shè)，檢查爬梯預(yù)埋件，吊籃預(yù)埋件的埋設(shè)等。同時(shí)精確安裝支座預(yù)留孔、預(yù)埋件。

(2)模板安裝。

空心墩外模采用大塊鋼模，其端頭圓弧模板一次性設(shè)計(jì)到頂并設(shè)置調(diào)整節(jié)，平板模板共用，模板整體設(shè)置對(duì)拉拉桿進(jìn)行加固。內(nèi)模板為方便拆除，采用小型組合鋼模拼裝、鋼管加固。模板壁厚不小于6 mm，模板設(shè)計(jì)采用2 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和1 m、0.5 m調(diào)整節(jié)，以便于不同墩高使用。模板外緣設(shè)置托架及爬梯。

為加快混凝土澆筑速度、提高模板使用效率,空心墩內(nèi)膜采用翻模工藝施工，可保證多個(gè)作業(yè)面同時(shí)進(jìn)行。在進(jìn)行空心墩下實(shí)體模板支護(hù)時(shí),承臺(tái)頂面與下實(shí)體模板底間設(shè)置一條厚2 cm的木條，以保證下實(shí)體澆筑完畢拆模方便。下實(shí)體澆筑完畢進(jìn)行翻模作業(yè)時(shí)，先將上層需要預(yù)留模板的對(duì)拉螺桿緊固，再將其底層模板拆除?？招亩辗Ｖ畏执芜M(jìn)行，每澆筑一段后將底部模板拆除，保留最上面一層模板。中空段施工結(jié)束，拆除內(nèi)模、開始橋墩內(nèi)爬梯的安裝。待爬梯安裝完畢使用鋼管搭設(shè)100 cm×100 cm腳手架，以便于人員上下。在鋼管上口焊接厚度為2 cm、長寬不小于10 cm的鋼板，并將其與在內(nèi)膜上設(shè)置的牛腿、底模板采用1.2 cm厚的竹膠板，底部采用方木支撐，根據(jù)實(shí)際形狀進(jìn)行現(xiàn)場加工。模板與混凝土之間的縫隙采用同標(biāo)號(hào)混凝土封堵。

(3)混凝土澆筑。

第一次混凝土澆筑完成且具有一定強(qiáng)度后，按規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行鑿毛處理，鋼筋接頭錯(cuò)接長度按規(guī)定的連接方式接長，縱向鋼筋綁扎成鋼筋籠，形成鋼筋骨架，然后拆除Ⅰ、Ⅱ節(jié)模板及支架。清理模板表面的雜物，按第Ⅲ節(jié)模板的截面形狀尺寸調(diào)整模板，通過可調(diào)斜撐調(diào)整模板的垂直度?；炷两涌p模板可通過微調(diào)裝置將其下沿與已澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)表面頂緊、密貼，確保接縫處不漏漿、不錯(cuò)臺(tái)。按此工序循環(huán)翻模板的施工。

最后節(jié)段的高度按墩帽頂面標(biāo)高嚴(yán)格控制，除在混凝土中設(shè)置接茬鋼筋外，同時(shí)在混凝土達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行鑿毛處理，以保證墩帽混凝土的接續(xù)澆筑條件。

空心墩模板的內(nèi)模與外模同步、同節(jié)段安裝調(diào)試。當(dāng)混凝土壁厚較小時(shí)，為防止安裝埋件的拉脫，可將內(nèi)外模板的埋件焊接或栓接、形成拉桿，以增強(qiáng)埋件的抗拔力，進(jìn)而從根本上保證模板的穩(wěn)定。同時(shí)，空心墩內(nèi)模施工作業(yè)時(shí)，一定要絕對(duì)保證空心作業(yè)面的安全防護(hù)，杜絕施工作業(yè)凌空面處于不防護(hù)狀態(tài)。

3.4 薄壁空心高墩外觀采取的質(zhì)量控制技術(shù)

(1)模板控制。

為保證混凝土外觀的澆筑質(zhì)量，考慮使用整塊鋼模板以減少接縫。施工前進(jìn)行模板試拼，使用時(shí)縫內(nèi)貼雙面膠帶，杜絕漏漿導(dǎo)致的表面缺陷；每層混凝土澆筑與模板頂面平齊，做到施工縫和模板縫重合。加大模板和支撐的剛度，做到節(jié)段接縫處模板不外脹?，F(xiàn)場安裝牢固、板縫密貼平整，選用有利于混凝土外觀質(zhì)量的脫模劑并在涂刷時(shí)保證其均勻、不流不滴。施工中，避免用于混凝土上料運(yùn)輸?shù)哪_手架與模板系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系，以免在腳手架上運(yùn)輸材料或人工操作時(shí)引起模板變形。

(2)噴水降溫養(yǎng)護(hù)法。

通過安裝在內(nèi)外模板結(jié)構(gòu)上的環(huán)形噴水養(yǎng)生管間斷地向墩身噴水，在養(yǎng)護(hù)墩身混凝土的同時(shí)起到降低陰陽面溫差的作用，從而使因日照溫差引起的墩身軸線偏位減少到最小。

(3)特殊季節(jié)薄壁高墩質(zhì)量控制措施。

夏季施工控制：混凝土所用的水泥采用水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，將水泥進(jìn)入拌和機(jī)的溫度控制在20 ℃以內(nèi)，混凝土拌和溫度控制在20 ℃以內(nèi)，入模溫度不超過22 ℃，將混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近局部氣溫控制在35 ℃?；炷翉臄嚢璧饺肽５臅r(shí)間不宜超過30 min，混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)盡量縮短并在澆筑完成1 h內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓瓿珊螅瑧?yīng)立即覆蓋清潔的土工布和塑料薄膜，初凝后撤去薄膜，采用浸濕的土工布進(jìn)行覆蓋，再加蓋一層塑料薄膜，保持濕潤狀態(tài)7 d。養(yǎng)護(hù)期間，混凝土的芯部與表面、表面與環(huán)境溫差不得超過15 ℃。

冬季施工控制：混凝土攪拌時(shí)，水泥的入機(jī)溫度為15 ℃～25 ℃，且不能對(duì)水泥進(jìn)行加熱，混凝

土出機(jī)口溫度為13 ℃～18 ℃，入模溫度為8 ℃～15 ℃，骨料加熱溫度為50 ℃～60 ℃，水溫為60 ℃～80 ℃，混凝土攪拌時(shí)間宜延長50%左右。混凝土應(yīng)采用連續(xù)澆筑，分層厚度不得小于20 cm，拆除模板時(shí)混凝土與環(huán)境溫差不得大于15 ℃，混凝土養(yǎng)護(hù)溫度為17 ℃～22 ℃。

3.5 高墩施工采用的安全施工技術(shù)措施

該空心墩為薄壁高墩，內(nèi)外均為臨空作業(yè)面，但其壁厚只有狹窄的50 cm，高墩穩(wěn)定性控制難度大，力學(xué)特性較復(fù)雜，穩(wěn)定性控制難度較大，施工安全隱患突出，加之該地區(qū)獨(dú)特的自然條件，大風(fēng)大雨季節(jié)較多，惡劣條件下墩身高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)十分突出。項(xiàng)目部采用增加托架和安全平網(wǎng)結(jié)合腳手架進(jìn)行施工，腳手架搭設(shè)完成后布置操作平臺(tái)、防護(hù)欄桿、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、密目網(wǎng)等，以便工人上下作業(yè)，取得了較好的效果。

4 結(jié) 語

在滬昆客專貴州段I標(biāo)段的橋梁工程建設(shè)中，車壩河特大橋、麻音塘特大橋、架枧特大橋、紅蓮沖特大橋、九灣沖大橋等橋梁空心墩較多，通過對(duì)空心薄壁高墩施工技術(shù)進(jìn)行研究，摸索出一套適用于高速鐵路橋梁空心薄壁且高度較高的墩身高效、安全、合理的施工工法和控制要點(diǎn)并嚴(yán)格組織施工，施工效果較好。