桁架式模板在鐵路橋梁圓端形實(shí)體墩中的應(yīng)用

王欣

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，上海 200070）

0 引言

鐵路橋梁工程對(duì)結(jié)構(gòu)物的外觀和內(nèi)在質(zhì)量的要求非常嚴(yán)格，傳統(tǒng)的橋梁墩身施工多采用穿過體內(nèi)的對(duì)拉桿式模板，施工完成后，表面拉桿眼多，混凝土表面不美觀，受施工工藝的影響，多數(shù)拉桿會(huì)遺留在墩身內(nèi)，因此拉桿受到銹蝕后，會(huì)形成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的腐蝕通道，造成質(zhì)量隱患，在沿海鐵路橋梁工程中并不適合應(yīng)用拉桿式模板。隨著鐵路工程施工工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，在橋梁墩身的施工中出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力模板、桁架式模板等無拉桿方案，逐漸代替了傳統(tǒng)的模板型式[1]，提高了工程質(zhì)量。

1 工程概況

1.1 工程介紹

平原特大橋位于福建省福州市平潭縣平原鎮(zhèn)境內(nèi)，橋梁跨越X163縣道、蘇平路。橋址地形平坦，地表植被多為雜草和農(nóng)作物，施工便道修建方便，有多條鄉(xiāng)村道路穿越橋址。根據(jù)地形地貌、水文、道路立交等方面的要求，橋跨方案采用了13跨32m+2跨24m的簡(jiǎn)支T梁，一聯(lián)48m+80m+48m的連續(xù)梁，1跨24m+1跨32m+1跨24m+8跨32m的簡(jiǎn)支T梁，橋梁全長(zhǎng)1010.06m。全橋共設(shè)置有2個(gè)重力式T型橋臺(tái)和28個(gè)圓端型實(shí)體墩，兩端橋臺(tái)在兩側(cè)山坡上，圓端形實(shí)體墩身高度為8.5～10.5m,采用等截面型式，中部截面尺寸為2.3m×7.8m，兩側(cè)端部采用直徑2.3m的半圓，頂部設(shè)置有托盤頂帽[數(shù)據(jù)來源：2013年中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司的福平施（橋）-30，平原特大橋設(shè)計(jì)圖]。

1.2 氣候

平潭地區(qū)屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，該橋址位于世界三大風(fēng)口海域之一的平潭海峽南側(cè)，全年6級(jí)及以上大風(fēng)的天數(shù)達(dá)到309天，該地區(qū)5～11月間受臺(tái)風(fēng)影響較大，年平均臺(tái)風(fēng)登陸3.8次，平均風(fēng)速和極速達(dá)12級(jí)，氯鹽環(huán)境等級(jí)為L(zhǎng)2，環(huán)境對(duì)圬工有一定的侵蝕性，施工條件較為惡劣。

2 工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 工期壓力大

受強(qiáng)風(fēng)天氣的影響，平潭境內(nèi)的有效施工時(shí)間短，年施工時(shí)間不足180天。選定何種模板結(jié)構(gòu)形式開展施工，才能確保該橋在保證質(zhì)量的前提下快速完成墩身施工，是需要重點(diǎn)考慮的問題。

2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)大

大風(fēng)會(huì)影響施工的全過程，因此所有特大橋的主體工程、臨時(shí)工程等施工必須考慮大風(fēng)的影響，制定抗風(fēng)等安全措施。此橋最高墩高10.5m，尤其是在季風(fēng)期、臺(tái)風(fēng)期，施工過程中應(yīng)考慮必要的安全措施，確保將安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3 方案比選

根據(jù)中鐵十五局集團(tuán)有限公司在滬昆客運(yùn)專線等鐵路橋梁墩身施工項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該橋的實(shí)際情況，擬采用常規(guī)支架模板和桁架式模板兩種結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)其進(jìn)行了比選。

3.1 常規(guī)支架模板的工藝流程

測(cè)量放樣—墩身與承臺(tái)接觸面鑿毛—拼裝墩旁簡(jiǎn)易支架—鋼筋加工及安裝—模板安裝—檢查驗(yàn)收—澆筑混凝土—拆?！B(yǎng)生。

模板安裝受支架及風(fēng)的影響較大。模板緊固采用穿過墩身內(nèi)的對(duì)拉螺桿，防止?jié)仓炷吝^程中脹模。

3.2 桁架式模板的工藝流程

測(cè)量放樣—墩身與承臺(tái)接觸面鑿毛—墩身鋼筋加工及安裝—桁架式模板安裝—托盤頂帽鋼筋安裝—檢查驗(yàn)收—澆筑混凝土—拆?！B(yǎng)生。

桁架式模板一次安裝到位，不受支架空間的影響。模板緊固采用布置在四角的自錨式精軋螺紋鋼進(jìn)行[2]。

3.3 優(yōu)、缺點(diǎn)分析

3.3.1 工期比較

采用常規(guī)支架模板結(jié)構(gòu)形式，需搭設(shè)內(nèi)、外腳手架作為墩身的施工平臺(tái)，墩身施工完畢后需拆除腳手架；而采用桁架式模板本身自帶施工平臺(tái)，可免除腳手架的搭設(shè)和拆除工序，模板安裝時(shí)不受腳手架的干擾，施工進(jìn)度更快、工期較短。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)性比較

采用桁架式模板可免除外側(cè)腳手架的搭設(shè)，相較常規(guī)支架模板結(jié)構(gòu)形式，更少租用或購買腳手架鋼管，節(jié)省材料及腳手架搭設(shè)的人工費(fèi)用。

3.3.3 外觀質(zhì)量比較

常規(guī)支架模板采用對(duì)拉螺桿進(jìn)行加固，拆模后需對(duì)拉桿眼進(jìn)行封閉處理，對(duì)封堵混凝土進(jìn)行打磨，外觀質(zhì)量不可控；選擇無拉桿模板，則采用自錨式精軋螺紋鋼，拆模后不用修復(fù)，不會(huì)影響混凝土的外觀質(zhì)量。

綜上，通過對(duì)工期、經(jīng)濟(jì)性、外觀質(zhì)量、施工效率等多方面進(jìn)行對(duì)比，選定桁架式模板作為圓端形實(shí)體墩的施工模板。

4 桁架式模板的設(shè)計(jì)

平原特大橋圓端形墩身桁架式模板設(shè)計(jì)為每節(jié)段由四塊模板組成，分別有兩塊2.3m的半圓模和兩塊7.8m的平模，模板標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高度為2m，另配備0.5m、1m高的節(jié)段模板，便于配模。桁架式模板材料為：面板為6mm厚的鋼板，豎肋（筋板）為10#槽鋼，桁架采用12#槽鋼，模板之間的連接采用M18×60mm的8.8級(jí)螺栓，模板四角采用Φ20精軋螺紋角拉桿進(jìn)行連接，通過角拉桿和螺栓緊固使模板形成封閉的桁架體系，模板的平面、側(cè)面及立面圖見圖1-圖3[3]。

5 施工工藝

5.1 總體施工方案

先在墩身中部搭設(shè)扣件式鋼管腳手架作業(yè)平臺(tái)，人工綁扎墩身鋼筋，墩身鋼筋綁扎完畢后，安裝墩身直線段及托盤頂帽模板，再吊裝提前綁扎好的托盤頂帽鋼筋，最后澆筑混凝土。模板安裝前，應(yīng)進(jìn)行試拼，檢查各部尺寸，試拼合格后才能進(jìn)行安裝，采用人工配合50t汽車吊進(jìn)行模板安裝的方式。混凝土由拌和站集中拌制，并由罐車運(yùn)送至墩位，汽車泵送筒入模，分層振搗密實(shí)。

5.2 模板的施工工藝

承臺(tái)頂面平整度應(yīng)控制在2mm內(nèi)，確保模板安裝的垂直度，采用全站儀在承臺(tái)頂面放樣出墩身外輪廓線。人工配合吊車安裝墩身模板，模板制作時(shí)，需為吊裝設(shè)置吊點(diǎn)，防止模板吊裝過程中發(fā)生變形。每安裝一節(jié)模板，應(yīng)檢查一次平位置，確認(rèn)無誤后才能安裝上層模板。每節(jié)模板安裝完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)螺桿進(jìn)行緊固。模板接縫處用單面膠封閉嚴(yán)密，避免漏漿。

桁架式模板一次性安裝到頂，安裝完成后，技術(shù)人員需再次對(duì)墩頂放樣，核對(duì)中線偏位及高程偏差的情況。有誤差時(shí)，必須用千斤頂對(duì)模板進(jìn)行二次微調(diào)，直至符合設(shè)計(jì)要求方能結(jié)束模板安裝。

5.3 鋼筋的施工工藝

托盤頂帽鋼筋，應(yīng)提前在鋼筋加工場(chǎng)加工成整體，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后吊運(yùn)至墩頂進(jìn)行安裝。安裝時(shí)，應(yīng)先安裝2～3根縱、橫向鋼筋骨架，在縱、橫向鋼筋骨架上用石筆畫出鋼筋分布點(diǎn)，確定鋼筋的位置，然后再逐根安裝縱、橫向鋼筋。在鋼筋安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)位置同步安裝支撐墊石的預(yù)埋鋼筋、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓、檢查梯預(yù)埋件、吊圍籃預(yù)埋螺栓等。預(yù)埋孔使用略大于設(shè)計(jì)孔徑的PVC管，將PVC管下部堵塞，用鋼筋固定四周。預(yù)埋件對(duì)準(zhǔn)位置后，也用鋼筋固定。特別是，當(dāng)接觸網(wǎng)基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓固定位置后，應(yīng)立即將提前制作好的定位鋼板安裝好，定位鋼板上、下使用螺栓固定，以確保預(yù)埋螺栓在混凝土施工過程中的正確位置。

5.4 混凝土的施工工藝

5.4.1 混凝土應(yīng)在拌和站集中拌和，由罐車運(yùn)輸，泵送入模。澆筑前，應(yīng)對(duì)模板、鋼筋、預(yù)留預(yù)埋件等進(jìn)行檢查，并將模板內(nèi)的雜物清理干凈，積水排出，在模板內(nèi)面涂刷機(jī)油和柴油混合的脫模劑，接縫處用單面膠封閉嚴(yán)密。

5.4.2 混凝土的坍落度要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求予以控制，當(dāng)混凝土的傾落高度大于2m時(shí)，應(yīng)采用串筒入模，防止發(fā)生離析[4]。澆筑過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查混凝土的和易性。混凝土分層厚度為30cm，采用插入式振動(dòng)棒振搗密實(shí)，振動(dòng)棒應(yīng)插入下層5cm，并與模板應(yīng)保持5～10cm的距離，振搗時(shí)應(yīng)防止振動(dòng)棒觸碰模板、鋼筋及預(yù)留預(yù)埋件。

5.4.3 混凝土的振搗。振搗是混凝土施工的重要工序，必須嚴(yán)密組織，規(guī)范操作。第一，必須固定作業(yè)人員，責(zé)任到人，責(zé)任到位。第二，振搗要適度，既要防止振搗不足造成不密實(shí)，也要防止振搗過度發(fā)生離析。施工中，30型振搗棒和50型振搗棒應(yīng)配合使用，以50型振搗棒為主，30型振搗棒主要用于托盤頂帽、墩身鋼筋密集區(qū)域以及靠近面板處的混凝土振搗。振搗狀態(tài)以混凝土表面趨于平坦泛漿、不再冒出氣泡、混凝土不再下沉為宜。

5.4.4 混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。應(yīng)派專人檢查模板、鋼筋及各種預(yù)留預(yù)埋件的平面位置，確保不發(fā)生位移及變形。

5.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝

墩身混凝土澆筑完成后，應(yīng)通過人工方式對(duì)墩頂進(jìn)行收面作業(yè)，然后采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生。24小時(shí)后，將提前加工好的鐵皮水桶及滴灌水管吊裝至墩頂兩側(cè)并安裝就位，采用高壓水泵將水抽入鐵皮桶內(nèi)，打開鐵皮桶下部開關(guān)，使桶內(nèi)的養(yǎng)護(hù)用水通過滴灌水管對(duì)墩頂進(jìn)行滴灌、不間斷養(yǎng)護(hù)，并安排專人定時(shí)檢查桶內(nèi)余水，做好桶內(nèi)養(yǎng)護(hù)水的補(bǔ)充。拆模后，墩身表面應(yīng)采用塑料薄膜進(jìn)行包裹，薄膜不得有透氣、破損現(xiàn)象，并經(jīng)常補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)用水，保持薄膜內(nèi)的濕潤，墩身混凝土養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于14天。

5.6 現(xiàn)場(chǎng)施工的操作要點(diǎn)

5.6.1 桁架式模板應(yīng)一次立模到頂，混凝土也應(yīng)一次澆筑到頂。澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)所有連接螺栓、特別是四角對(duì)拉螺桿進(jìn)行緊固檢查，澆筑過程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)四角對(duì)拉螺桿進(jìn)行緊固檢查，防止漏漿或跑模。

5.6.2 在進(jìn)行墩身混凝土澆筑時(shí)，試驗(yàn)人員應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度與和易性，確保混凝土澆筑完成后的外觀質(zhì)量[5]。如果混凝土坍落度過大，那么在澆搗混凝土?xí)r就易產(chǎn)生泌水，致使墩身拆模后出現(xiàn)水紋，影響外觀。因此，塌落度應(yīng)按下限進(jìn)行控制，當(dāng)澆筑出現(xiàn)泌水現(xiàn)象時(shí)，可采用特制的勺將混凝土表面的清水舀出，減少混凝土表面水紋出現(xiàn)的概率。

5.6.3 在混凝土澆筑前、后，均應(yīng)復(fù)測(cè)墩身的軸線及頂面高程，施工中應(yīng)確保支承墊石預(yù)埋鋼筋、支座錨栓孔、接觸網(wǎng)立柱螺栓等預(yù)埋件位置準(zhǔn)確，墩頂頂面排水坡的坡度等符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

平原特大橋施工項(xiàng)目說明利用桁架式模板施工圓端形實(shí)體墩，能滿足標(biāo)準(zhǔn)高、環(huán)境惡劣、工期緊等要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況來看，雖然對(duì)桁架式模板的一次性投入較大，但其具有加工精度高、安裝拆卸方便、安全穩(wěn)固可靠、施工進(jìn)度快、可多次循環(huán)使用且不變形的顯著優(yōu)點(diǎn)，所澆筑的圓端形實(shí)體墩內(nèi)實(shí)外美，維護(hù)、整修的工作量少，多次獲得參建各方的認(rèn)可，取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，可供同類工程參考。