山區(qū)橋梁混凝土空心薄壁高墩施工技術(shù)

陶 正 林

(中鐵大橋局第七工程有限公司，湖北 武漢 430056)

1 工程概況

香溪長江大橋位于兵書寶劍峽峽口，橋跨布置為：2×35 m+531.2 m中承式鋼箱桁架拱+9×30 m，全長883.2 m。交界墩為空心薄壁墩，墩高70 m，順橋向?qū)?.5 m，橫橋向?qū)? m，壁厚70 cm。

2 空心薄壁高墩施工技術(shù)

2.1 高墩施工的現(xiàn)狀調(diào)查和方案比選

高墩施工主要解決兩個問題：

1)混凝土的運輸與材料、人員的提升；2)模板的安裝與拆除。高墩施工選擇合理的施工方案是非常有必要的，常見的模板方案有：滑模施工，這種方案的成本較高，同時施工需要的各種配套設(shè)備較多，工藝過程也非常復(fù)雜，無法保證混凝土表面的光潔、平整；爬模施工，其特點表現(xiàn)在材料使用較少，施工時間較短，但模板構(gòu)造十分復(fù)雜，不僅需要大量支架的投入，同時支架安裝耗時較長，吊車的高度存在一定限制，無法進行完善的高橋墩施工；懸臂模板施工具有工藝簡單、施工迅速的優(yōu)點，在塔吊的配合下模板提升高度沒有限制，且在施工過程中對空間沒有很大的要求，因此適用于山區(qū)施工。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行反復(fù)比選，確定香溪長江大橋交界墩采用塔吊配合懸臂模板進行施工。

2.2 施工工藝及流程

空心薄壁墩懸臂模板施工工藝及流程見圖1。

2.3 模板構(gòu)造

本工程墩身均采用懸臂模板施工，采用WA200懸臂模板，主要由模板、主背楞、斜撐、后移裝置、三腳架、預(yù)埋系統(tǒng)、吊平臺、挑架等組成,模板及架體構(gòu)造見圖2。內(nèi)模為定制井筒模板，外模采用工字木梁懸臂模板。面板為進口板，長度為2 440 mm，寬度為1 000 mm；豎向背楞采用木工字梁，最大間距為300 mm；水平背楞采用雙拼槽12,間距為1 200 mm，面板及背楞布置見圖3。模板高度為4.65 m，墩身第一節(jié)澆筑高度為4.6 m，標(biāo)準(zhǔn)澆筑節(jié)段4.5 m。內(nèi)外模之間通過拉桿實現(xiàn)對拉，拉桿采用D20螺桿，縱向最大間距為1 200 mm，橫向最大間距為1 300 mm。

2.4 結(jié)構(gòu)受力驗算

2.4.1模板計算

1)側(cè)壓力計算。

F=γcH=25×4.5=112.5 kN/m2。

取其較小值F=53.67 kN/m2，考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值4 kN/m2，分別取荷載分項系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設(shè)計值為：

q=53.67×1.2+4×1.4=70 kN/m2；

有效壓頭高度：h=F/γc=70/25=2.8 m。

2)模板計算。

模板受力計算結(jié)果見表1。

表1 模板構(gòu)件力學(xué)性能驗算結(jié)果

2.4.2WA200架體計算

1)風(fēng)荷載計算。

按規(guī)范計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fwh=k0k1k3WdAwh。

其中，k0=1；k1=1；k3=1；Wd=0.89 kN/m2；Awh=14.88 m2。

Fwh=k0k1k3WdAwh=17.21 kN。

2)架體計算。

分兩個工況進行分析：

工況一:澆筑狀態(tài)(無風(fēng)荷載)；工況二：后移有風(fēng)荷載。

各工況下架體受力計算結(jié)果見表2。

表2 WA200架體力學(xué)性能驗算結(jié)果 kN

2.5 承臺頂面混凝土鑿毛

承臺混凝土達到5 MPa以上，對墩身斷面范圍內(nèi)的混凝土進行鑿毛；后續(xù)每節(jié)墩身混凝土澆筑完畢達到一定強度后，鑿除頂部的浮漿和松弱層，直至露出混凝土粗骨料的1/3，將表面的松散混凝土及浮渣清理干凈。

2.6 鋼筋制作及安裝

鋼筋進場前，需對鋼筋進行檢查驗收，驗收合格后方可存入現(xiàn)場。鋼筋在車間下料加工，分類編號存放。鋼筋采用焊接接頭時，設(shè)置在同一構(gòu)件內(nèi)的焊接接頭應(yīng)相互錯開，且接頭避開彎曲處，焊接長度及質(zhì)量滿足規(guī)范要求；鋼筋采用機械連接時，接頭的材料、制作、安裝施工及質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)須符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求。鋼筋安裝前，首先安裝勁性骨架，待驗收合格后再進行鋼筋安裝。鋼筋安裝的總體順序為：由外向內(nèi)，由下而上，先主后次。鋼筋保護層厚度嚴(yán)格按設(shè)計要求和規(guī)范允許偏差進行控制，墩身周邊的鋼筋保護層采用混凝土墊塊，其強度不小于墩身混凝土的設(shè)計強度。

2.7 預(yù)埋件安裝

本工程墩身施工過程中需根據(jù)設(shè)計及施工布置進行預(yù)埋件的定位及安裝，預(yù)埋件包括：上下通道附墻預(yù)埋件、通氣孔、泄水孔、爬模掛點預(yù)埋件、防雷接地預(yù)埋件。

2.8 模板安裝

1)底節(jié)墩身模板施工。

在承臺上測量放出墩中心線及模板內(nèi)輪廓線，然后用不銹鋼靠尺作為內(nèi)側(cè)模，在墩身輪廓線外澆筑砂漿帶，將頂面標(biāo)高找平；砂漿帶上安裝底節(jié)模板，且不設(shè)吊掛架，在承臺上設(shè)斜撐，靠斜撐與拉桿受力；利用塔吊安裝底節(jié)墩身內(nèi)外模板，從墩底空心段底部開始設(shè)置通風(fēng)孔。

2)中間節(jié)墩身模板施工。

墩身第一節(jié)混凝土澆筑完畢后，進行施工縫鑿毛，安裝第二節(jié)勁性骨架及墩身鋼筋，檢驗合格后，待混凝土強度達到一定程度，保證其表面、棱角不因拆模而受損時可拆除模板，然后利用塔吊提升模板系統(tǒng)至第二節(jié)位置，調(diào)整固定好模板。墩旁設(shè)置人行爬梯，爬梯與墩身間設(shè)置附墻。

3)空心墩隔板及墩頂實心段模板施工。

先在地面預(yù)制與隔板尺寸相當(dāng)?shù)念A(yù)制鋼筋混凝土板，并預(yù)留接槎鋼筋。施工至空心墩隔板及墩頂實心段時，先澆筑下倒角混凝土，并在倒角頂部混凝土處用竹膠板和木方預(yù)留預(yù)制板安裝槽口，待混凝土強度達到75%設(shè)計強度后利用塔吊安裝預(yù)制板作為空心隔板或?qū)嵭亩蔚牡啄?，繼續(xù)綁扎鋼筋并澆筑混凝土。

4)模板向上爬升的方法與順序。

墩身模板總體提升順序為待新澆墩身混凝土強度達到20 MPa后先拆除內(nèi)模，然后提升井筒平臺，掛好平臺，再進行外模后移，提升外模及架體，架體固定就位后，前移外模，并安裝內(nèi)模。合模后進行上層混凝土澆筑。其中，內(nèi)模拆除順序為先長邊后短邊，安裝反之；外模后移及架體提升順序為先長邊后短邊，外模前移反之。

2.9 混凝土澆筑

首先通過試驗確定混凝土配合比，交界墩混凝土強度為C50?；炷劣蓴嚢枵旧a(chǎn)供應(yīng)，采用混凝土罐車運輸，天泵或地泵澆筑。混凝土澆筑前，對模板、鋼筋、預(yù)埋件進行詳細地檢查，并做好記錄，符合設(shè)計及規(guī)范要求后方可澆筑混凝土。澆筑過程中需對混凝土質(zhì)量進行檢查監(jiān)控?；炷翍?yīng)振搗密實，以混凝土不再下沉、不再冒氣泡、表面開始泛漿為準(zhǔn)，不得過振?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進行，若因故必須中斷時，其間斷時間不得超過混凝土的初凝時間。

2.10 混凝土養(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護到位是保證墩身混凝土質(zhì)量，防止混凝土裂紋的關(guān)鍵，須安排專人進行墩身混凝土養(yǎng)護。一般性季節(jié)混凝土養(yǎng)護時，需待混凝土澆筑完畢初凝后覆蓋土工布，待混凝土終凝后灑水保濕養(yǎng)護；冬季混凝土養(yǎng)護時，需待混凝土澆筑完畢終凝后，混凝土頂面覆蓋土工布灑水保濕養(yǎng)護，但當(dāng)環(huán)境溫度低于5 ℃時，禁止灑水，采用覆蓋塑料薄膜+土工布保溫保濕的方式進行養(yǎng)護。

3 結(jié)語

懸臂模板施工具有操作簡單、安全可靠、施工速度快、不需要專門設(shè)備、節(jié)省投資等優(yōu)點，在空心薄壁高墩的施工中得到比較廣泛的應(yīng)用。香溪長江大橋處于山區(qū)峽口，施工難度大，采用懸臂模板施工技術(shù)，在施工進度、質(zhì)量管理和成本控制上效果顯著。