客運(yùn)專線鐵路薄壁空心高墩施工控制技術(shù)

趙樂剛

（中鐵一局集團(tuán)第二工程有限公司）

1 引言

空心墩是目前客運(yùn)專線鐵路高墩常用的一種墩身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式，因其剛度大、穩(wěn)定性好、節(jié)約圬工等特點(diǎn)，主要用于墩高≥15m的地段。由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，施工中需分段澆筑，加之截面較小，鋼筋密集，混凝土入模、振搗等方面均難以控制，施工中易出現(xiàn)接茬部位錯臺、漏漿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。當(dāng)澆筑節(jié)段過高時，易出現(xiàn)新老混凝土接觸面振搗不密實(shí)、存在氣泡、蜂窩及砂線等缺陷，澆筑節(jié)段過低，模板的倒用效率不高，勞動生產(chǎn)率低下。

2 工程概況

新建鐵路牡丹江至佳木斯客運(yùn)專線站前八標(biāo)段安邦村特大橋、小安邦河1號、2號特大橋、哈達(dá)密河特大橋共有空心墩66個，根據(jù)地形和承臺埋置深度，墩高20.5m～30.5m，模數(shù)為50cm。墩身采用圓端形空心截面，空心段內(nèi)壁采用35：1坡度，外壁采用75：1坡度，墩頸部位縱向?qū)挾?40cm，橫向?qū)挾?80cm，頂帽厚度300cm?？招亩战Y(jié)構(gòu)（見圖 1）。

圖1 空心墩平面圖

3 施工組織安排

本項(xiàng)目4座橋66個空心墩，總高度1641m根據(jù)總體施組安排，要求在2018年4月開工，2019年7月完工。日歷施工日期16個月?？紤]10月份至次年4月份氣溫較低，采取冬施措施投入大，質(zhì)量不易保證，實(shí)際施工時間僅按9個月考慮。

由于內(nèi)外截面變化，不同高度部位的模板不能通用，施工方案采用翻模法施工。為提高模板使用效率，采用一套模板施工固定一段墩身，相鄰墩身間同步施工，平行梯次推進(jìn)的施工方法，即每節(jié)段模板使用完成后立即倒運(yùn)至下一墩身相同部位使用。同時，在澆筑段混凝土終凝前保留下部一節(jié)模板。墩身施工關(guān)鍵線路為模板的倒運(yùn)，頂帽為定型鋼模板，鋼筋為綁扎吊裝，因此，鋼筋、支架等非重點(diǎn)工序不單獨(dú)考慮時間。

4 工裝配備

目前，混凝土拌和已采用拌和站自動拌和、統(tǒng)一供應(yīng)的方式，混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸能力滿足施工需要，因此工裝配置僅考慮現(xiàn)場入模和模板按拆設(shè)備。根據(jù)墩身總高度和工期要求，計(jì)劃投入6套模板，模板按照2m/節(jié)高度設(shè)置，每套模板承擔(dān)11個墩身施工，即模板倒用次數(shù)11次。每套模板按照本段內(nèi)最高墩身設(shè)置，自上而下按照2m節(jié)長，不足2m的做調(diào)整節(jié)補(bǔ)齊?，F(xiàn)場配備混凝土汽車泵一臺，吊車3臺，混凝土入模串筒及振搗器視需要設(shè)置。

5 原材料及混凝土配合比控制

1）水泥、粉煤灰用量

膠體用量是決定混凝土早期凝結(jié)強(qiáng)度、外觀質(zhì)量的決定因素。為保證混凝土外觀質(zhì)量，提高水泥的物理性能指標(biāo)，根據(jù)工程進(jìn)展，提前進(jìn)場水泥，適度延長儲存時間，以提高安定性，減少水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》鐵建設(shè)[2001]157號文規(guī)定，膠材總量為320kg/m3～400kg/m3，水膠比不大于0.45。為提高混凝土耐久性，改善施工性能和抗裂性，采用粉煤灰和礦粉雙摻技術(shù)。經(jīng)試驗(yàn)對比，并經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選定的配合比為：P.O42.5水泥280kg/m3，Ⅱ級粉煤灰86 kg/m3。礦粉64kg/m3時可以達(dá)到混凝土外觀控制需要的最優(yōu)效果。

2）砂率控制

根據(jù)施工過程對混凝土的流動性、保水性和粘聚性需求，結(jié)合地材級配分析和外加劑性能試驗(yàn)，減少氣泡，兼顧施工條件，經(jīng)對照試驗(yàn)選擇砂率為32%，即756kg/m3。

3）坍落度選擇

按照組份材料性能，配置混凝土小樣，檢測坍落度損失，主要目的在于不同運(yùn)距條件下混凝土入模坍落度的保證；同時，結(jié)合混凝土澆筑速度、振搗時側(cè)壓力及外觀質(zhì)量如氣泡、離析導(dǎo)致水線的情況，兼顧泵送要求，取允許范圍靠下限即到場時90mm，混凝土外觀可以達(dá)到最佳。

4）外加劑摻量

根據(jù)客專高性能混凝土施工經(jīng)驗(yàn)，外加劑的摻量對混凝土工作性能及外觀質(zhì)量較膠體率、砂率更明顯。因此，在選擇前除與水泥的適應(yīng)性對比試驗(yàn)外，充分考慮了施工環(huán)節(jié)，經(jīng)對照分析，選用LSC高效緩凝聚羧酸減水劑，摻量為1.3%。同時考慮結(jié)構(gòu)的特殊性，，摻入0.12%的引氣劑，取得較好效果。

5）配合比確定

經(jīng)過上述大量試驗(yàn)，通過現(xiàn)場不同配比試驗(yàn)墩澆筑，驗(yàn)證施工性能，檢測混凝土外觀，最終選定空心墩C40混凝土配合比為：水泥：粉煤灰：礦粉：砂：碎石 ：水 ：外加劑 =1：0.31：0.23：2.71：3.73：0.56：0.012，水膠比為 0.36。

6 施工工藝控制

1）分段澆筑原則

由于墩身下部實(shí)體段高度3.0m，為了板縫美觀一致，模板排布采用了自上而下的型式。因此，實(shí)體段澆筑高度并非與板縫重合，在澆筑中極易出現(xiàn)施工縫。為解決這一矛盾，實(shí)體段按照模板排布需求，必須同與之相連的上一節(jié)墩身同時澆筑，其高度取決于墩身高度和模板排布。在分段澆筑后，頂面與模板邊緣平齊，在鋼筋保護(hù)層以外人工抹平，保證下次接高時，混凝土接茬與板縫重合。

根據(jù)墩身厚度、模板剛度、混凝土澆筑速度和支撐剛度，按照最不利情況計(jì)算模板側(cè)壓力，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，每次澆筑高度以6m為宜。過高易產(chǎn)生過大側(cè)壓力，同時每段鋼筋、模板占用較多工序時間。每節(jié)段澆筑完成后，留存一節(jié)模板作為下一階段的基礎(chǔ)，有利于模板的循環(huán)倒用。

2）模板接縫控制

墩身采用大塊模板拼裝，其豎縫易因連接螺栓受力不勻產(chǎn)生錯臺；水平接縫在混凝土澆筑中因布料不勻、澆筑不對稱產(chǎn)生側(cè)向位移，造成局部錯縫錯臺。現(xiàn)場施工中，首先對進(jìn)場的模板兩兩進(jìn)行預(yù)拼，消除模板在加工和運(yùn)輸中的變形，同時對接縫部位編號，施工中嚴(yán)格對號入座。在豎向接高時，水平法蘭螺栓按照四角定位、間隔安裝、逐步擰緊的方式施擰，消除因安裝次序造成的模板內(nèi)應(yīng)力。同時，混凝土澆筑中嚴(yán)格對稱，采用人工平倉后再振搗，防止混凝土側(cè)壓力造成模板不可逆的非彈性變形。

3）混凝土控制

一般來說，只要嚴(yán)格按照混凝土施工技術(shù)規(guī)范操作，外美內(nèi)實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)很容易達(dá)到。由于空心墩截面尺寸較小，護(hù)面鋼筋較密，在振搗中干擾較多，易造成局部過振、漏振現(xiàn)象。過振時混凝土表面易出現(xiàn)翻砂現(xiàn)象，漏振除混凝土露骨、不密實(shí)之外，振搗半徑未嚴(yán)格重合，作用半徑與模板之間存在“三角區(qū)”時，易產(chǎn)生豎向的砂線?？朔k法是“嚴(yán)格分層、對稱布振、層層穿透、點(diǎn)點(diǎn)重合、先內(nèi)后外”的原則振搗。對在振搗中由于混凝土性狀偏差而出現(xiàn)的表面析水或因混凝土不勻質(zhì)產(chǎn)生的浮漿，及時清理出模具以外。

4）混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)

根據(jù)氣候條件和同養(yǎng)試件強(qiáng)度，確定拆模時機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐證明，過早或過晚拆模對混凝土的外觀質(zhì)量都是不利的。拆模時間選擇在早晚混凝土溫度與大氣溫度接近的時候進(jìn)行，拆模前先對模板及頂部混凝土灑水濕潤，每拆除一塊模板及時灑水濕潤，每拆除一節(jié)模板立即采用土工布包裹蓄水，最后在已拆除模板的節(jié)段噴淋灑水充分濕潤，外覆塑料包裹嚴(yán)密，使得混凝土在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不致失水開裂。

7 結(jié)語

影響薄壁空心墩施工質(zhì)量的因素很多，相應(yīng)的控制措施也是多方面的。根據(jù)可能出現(xiàn)質(zhì)量問題，對其逐項(xiàng)逆向分析追溯，采用過程控制的方式，以工作質(zhì)量保證工序質(zhì)量，以工序質(zhì)量保證工程質(zhì)量。通過牡佳客專66個空心墩的施工，從施工組織、工藝控制方面總結(jié)出了一系列的控制措施，并在現(xiàn)場得到了很好的驗(yàn)證。所有空心墩在施工中一次成優(yōu)，克服了空心墩常見的表面蜂窩氣泡、錯臺錯縫、色差較大等外觀缺陷，成型墩身表面平整光滑、色澤一致，保證了混凝土施工質(zhì)量。