黃垌河大橋空心薄壁墩施工工藝探討

王 元，鄭 斌

1.廣州市北二環(huán)交通科技有限公司，廣東 廣州 510101

2.中交四航局第七工程有限公司，廣東 廣州 510220

1 工程概況

根據(jù)該工程的特點(diǎn)，汕湛高速公路云浮至湛江段黃垌河大橋7#～14#墩位于丘陵間河谷，中部地勢低緩，兩側(cè)為山體斜坡。地面高程為72.50～113.50m，相對高差為41.00m，地形起伏較大?？招谋”诙諜M斷面外輪廓尺寸為6m×2.6m，壁厚0.6m，高度在35～48m，墩身采用C40混凝土，通氣孔每間隔5m設(shè)置一組。

2 方案比選

目前公路行業(yè)空心薄壁墩常用施工方法主要有翻模、滑模、爬模等施工工藝，需結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況做方案比選。

翻模作為一種傳統(tǒng)施工工藝，其可操作性強(qiáng)，施工簡便。但由于模板主要靠摩擦力承受豎向荷載，承載能力有限，焊接在模板外側(cè)的施工作業(yè)平臺通常較為狹窄，工人不便于操作，且模板頻繁拆裝，易導(dǎo)致操作平臺變形損壞，最為關(guān)鍵的是施工模板和作業(yè)平臺連接成為整體，人機(jī)同時混合作業(yè)的安全隱患較大?；Ｊ┕みB續(xù)性好、進(jìn)度快、水平接縫少，但由于其整套滑動體系均通過支撐在支架上，支承桿單點(diǎn)受力易產(chǎn)生彎曲變形引發(fā)安全問題；同時由于滑模屬于“軟脫?！?，易造成混凝土缺邊掉角、水平裂縫，混凝土外觀光潔度較差，施工完成后需進(jìn)行裝飾、耗費(fèi)工時；此施工工藝模板耗鋼量大、配套設(shè)備多，初期投入大，重復(fù)利用拆裝復(fù)雜，且需要連續(xù)施工，如遇雨季、斷電、機(jī)械故障等突發(fā)情況導(dǎo)致施工中斷則較難處理，混凝土施工質(zhì)量也無法保證。爬模施工也存在滑模施工類似的問題，例如投入大、支架因剛度小而易產(chǎn)生變形，另外爬模施工的墩身模板較多，模板拼縫較多，極易造成錯臺、外觀質(zhì)量差等病害。

結(jié)合該工程實(shí)際需求和上述三種施工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮該項(xiàng)目對質(zhì)量、成本、進(jìn)度、安全等方面的要求，決定對黃垌河大橋空心薄壁高墩采用翻模與輕型整體式爬架組合方式施工，以提高施工的安全可靠性，同時便于工人操作。

3 施工工藝

3.1 輕型整體式爬架設(shè)計

輕型整體式爬架與翻模法組合式施工工藝的創(chuàng)新方案是利用吊裝設(shè)備在墩身外安裝一套整體式爬架，爬架與模板獨(dú)立工作，未固定成為一個整體，可利用爬架安裝模板和澆筑混凝土，另外可在爬架外裝設(shè)防護(hù)網(wǎng)、防墜落網(wǎng)以增加墩身施工時安全系數(shù)，其具體設(shè)計圖如圖1所示。整個爬架系統(tǒng)由底座、腳手架系統(tǒng)、支承系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

圖1 輕型整體式爬架施工平面布置圖

（1）底座。爬架底座采用4根鋼梁環(huán)抱墩身圍成“#”型框架形式，橫橋向×順橋向采用I36b×I25b鋼梁，鋼梁內(nèi)側(cè)到墩身外側(cè)距離為50mm，且4根鋼梁搭接后向外懸挑。上部腳手架系統(tǒng)安裝在鋼梁上，鋼棒插入墩身固定后可用于支撐爬架底座，爬架底座平面圖如圖2所示。鋼棒的安裝與拆除通過在爬架底支承位置的下方安放吊籃進(jìn)行。

圖2 爬架底座平面圖

（2）腳手架系統(tǒng)。采取直徑φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管作為主材制作輕型腳手架，鋼管和鋼管之間通過扣件或焊接進(jìn)行聯(lián)結(jié)，并按照設(shè)計驗(yàn)算位置安裝剪刀撐加固，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，框架外側(cè)設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)，設(shè)置防墜落網(wǎng)于底座下。根據(jù)墩身斷面尺寸和混凝土運(yùn)輸初定墩身節(jié)段澆筑高度為3m，為充分利用鋼筋、減少浪費(fèi)，進(jìn)場主筋長度通常為12m，因此1根鋼筋剛好可裁斷為2截長度為6m的鋼筋，以用于墩身鋼筋連接。爬架共6排，1～2層每層鋪木板，3～6層框架頂面上均鋪裝異形防滑網(wǎng)，每層框架之間設(shè)人梯作為上下墩柱操作平臺，整體結(jié)構(gòu)總高度為（6×2.25）m+1.2m=14.7m。爬架沿水平橫橋向方向單側(cè)均布置兩排間距為1520mm的菱形防滑鋼網(wǎng)?？蚣墉h(huán)墩平面空間連通，以便于作業(yè)工人操作。腳手架安裝時，提前預(yù)留800mm到墩身的間隙以便于安裝模板。

（3）支承系統(tǒng)。爬架的支承系統(tǒng)由長1m、直徑80mm的6根鋼棒組成，爬架支承系統(tǒng)示意圖如圖3所示。墩身預(yù)留孔直徑不小于Φ85mm，鋼棒插在墩身預(yù)埋孔內(nèi)并設(shè)限位裝置于兩端以與墩身鎖定。墩身節(jié)段澆筑時均需在模板頂60mm以下設(shè)置預(yù)留孔，預(yù)留孔設(shè)置為2層，上層和下層預(yù)留孔的中心垂直距離為360mm，設(shè)橫橋向預(yù)留孔于下層，在上層設(shè)橋梁走向方向預(yù)留孔。

圖3 爬架支承系統(tǒng)示意圖

3.2 整體式爬架現(xiàn)場施工

（1）爬架拼接、安裝。爬架施工俯視圖及立面圖分別如圖4、圖5所示。首節(jié)墩身混凝土澆筑采用傳統(tǒng)模板進(jìn)行，強(qiáng)度達(dá)到后可著手安裝爬架。但整體式爬架體量較大，吊裝或整體轉(zhuǎn)運(yùn)不易，因此可在承臺上直接組合拼裝。首先，在承臺上安裝一個操作臺并用鋼板加墊塊進(jìn)行調(diào)平，然后利用操作臺拼裝爬架底座，采用法蘭連接或焊接固定底座。在橋梁走向方向底座型鋼上兩側(cè)安裝腳手框架的主要支撐橫梁，材料采用2×I22mm鋼梁，橫橋向底座同樣在每側(cè)各安裝2×I22mm的鋼梁。采用焊接方式對鋼梁支承處進(jìn)行處理，再逐層拼裝鋼管腳手架系統(tǒng)。拼裝鋼管腳手架的工藝流程為立桿、縱橫桿、水平小橫桿、外側(cè)鋼管加固。采用十字扣作為立、縱水平桿鋼管的連接件，連接時要采用測力扳手?jǐn)Q緊，扣件的抗滑力不小于8.5kN。

圖4 爬架施工俯視圖（單位：cm）

圖5 爬架施工立面圖（單位：m）

（2）爬架提升。第二節(jié)墩身混凝土澆筑完畢后，開始第一次爬架提升。均勻設(shè)置8～10個吊點(diǎn)于底座型鋼上，采用8～10個5000kg的手拉葫蘆提升爬架，手拉葫蘆下方鋼絲繩連接在爬架的底座吊點(diǎn)上，用千斤繩將上方掛鉤掛在基模的豎向龍骨上。為避免出現(xiàn)爬架在提速不一致出現(xiàn)的傾斜、偏移等突發(fā)情況，采用4個1500kg的手拉葫蘆在爬架上端用于平衡調(diào)節(jié)，確保爬架提升平穩(wěn)，并在底座的受力鋼梁頂面上安裝6個防偏導(dǎo)向滑輪。在快到達(dá)支承鋼棒位置時應(yīng)放緩爬架的上升速度，當(dāng)爬架上升就位后，將爬架穩(wěn)定，并將支承鋼棒放置固定，緩緩將爬架落下，確保放置平穩(wěn)，避免爬架與鋼棒相撞而變形，最后在模板和爬架的水平層之間設(shè)水平橫桿，將爬架臨時約束固定。

（3）拆除爬架?？招谋”诙帐┕ね瓿珊螅刹捎盟狡鹬貦C(jī)拆除爬架，應(yīng)先拆除墩身模板，然后從上到下逐層對腳手架系統(tǒng)進(jìn)行拆除（嚴(yán)禁上下層同步交叉拆除作業(yè)），最后用吊裝設(shè)備將爬架底座整體吊出墩身。

3.3 空心薄壁墩施工

（1）模板制作與安裝。外模采用5mm厚的A3鋼板制作，采用型鋼作為加勁肋提升模板剛度。模板豎向分為3節(jié)，每節(jié)1.5m，總長度為4.5m。模板的橫向長度分別為6m、2.6m。通常情況下，墩身混凝土澆筑按3m一個施工節(jié)段控制，因此模板每次只需翻轉(zhuǎn)3m，上一個墩身節(jié)段的1.5m高頂?？晒潭ú徊鸪?，直接作為下一個墩身節(jié)段的基模。墩身空心部分內(nèi)模一般可根據(jù)模板質(zhì)量、可使用次數(shù)選用木模或鋼模板，內(nèi)模的總高度控制為4.7m。澆注混凝土?xí)r，內(nèi)模由于自重而下滑走位，為避免出現(xiàn)這種情況，可采用Ф18mm圓鋼鉤頭螺栓將內(nèi)模與外模對穿拉緊固定。如果采用木模板作為內(nèi)橫隔板的底板，當(dāng)施工至距內(nèi)模底面標(biāo)高0.15m處時必須安裝預(yù)埋件，可在橋梁走向方向預(yù)埋5根10#角鋼用于支撐內(nèi)橫隔板的施工。實(shí)心墩頂段可采用類似的方式。該橋空心薄壁墩水平投影面為矩形，四個角為R10圓角，模板制作時應(yīng)考慮墩身邊角的貼合。模板固定可采用對拉鋼筋串聯(lián)起空心內(nèi)模箱室模板與墩身外模架，對拉鋼筋邊長6m的每排布置5根，間距為5cm×100cm，排間距為75cm。短邊為2.6m的模板每排布置2根，排距為75cm?；炷恋谋Ｗo(hù)層墊塊采用高強(qiáng)砂漿墊塊。

（2）鋼筋制作與安裝。傳統(tǒng)主筋連接主要采用焊接，樁基、立柱主筋主要采用主筋編號、墩粗直螺紋鋼筋套筒接頭連接。在進(jìn)行第一節(jié)空心箱室下半節(jié)施工時，按照鋼筋制作與安裝→安裝模板→混凝土澆筑的順序施工。在承臺頂面上對支架底框、空心墩根部實(shí)體部分、承臺和箱室的下半節(jié)預(yù)埋件進(jìn)行就地拼接安裝，使之成為一個整體。在首段施工完成裝好支架后，可繼續(xù)安裝空心薄壁墩墩身第一節(jié)箱室上半段的鋼筋，當(dāng)箱室隔墻和墩身四周的鋼筋安裝至箱室頂部后，再安裝該段的外側(cè)和內(nèi)側(cè)模板，澆注混凝土，后面依照此循環(huán)由下往上施工。

（3）混凝土澆筑。根據(jù)墩柱首件試驗(yàn)結(jié)果，混凝土的配合比最佳坍落度應(yīng)控制在75～115mm。混凝土澆筑采用泵車泵送混凝土（吊車配合）澆筑輔以人工振搗密實(shí)方式施工。混凝土澆筑時，接串筒下料，串筒離混凝土澆筑面高度小于2m，按照順序、試驗(yàn)厚度和方向分層澆筑，分層澆筑厚度為30cm，采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。振搗棒振搗上層混凝土?xí)r應(yīng)插入下層混凝土5～10cm，按照快插慢拔的原則，盡量避免碰撞到鋼筋、模板及其他預(yù)埋件，混凝土運(yùn)輸和澆筑應(yīng)連續(xù)，盡量當(dāng)次連續(xù)澆筑至分節(jié)頂面。側(cè)模可安裝附著式振搗器進(jìn)行振搗，如果采用振搗棒則應(yīng)與側(cè)模間隔一定距離，不應(yīng)過振或漏振，振搗某部位時該部位的混凝土不再下沉、不再冒氣泡、表面平整泛漿時，可拔出振動器。在混凝土澆筑完成后，可采用混凝土抹光機(jī)進(jìn)行精平和提漿，混凝土表面初凝后覆蓋復(fù)合土工布或采用一布一膜灑水養(yǎng)生。混凝土養(yǎng)護(hù)用水與拌和用水來源應(yīng)一致，并不得含有氯離子等有害物質(zhì)?；炷翞⑺疂耩B(yǎng)時間不得少于7d。

（4）施工測量與控制。①薄壁空心墩中心定位測量。該橋位地形復(fù)雜多變，首先使用全站儀在橋位附近或橋位內(nèi)布設(shè)平面控制網(wǎng)，并定期進(jìn)行復(fù)測。在每節(jié)模板安裝時，定期檢查墩身中心和邊角的位置，如果發(fā)生偏差應(yīng)立即糾正。每一節(jié)整體式提升支架應(yīng)按測定的位置固定牢固，墩身鋼筋也應(yīng)按照測量位置安裝。②空心薄壁墩高程測量。薄壁墩高程測量采用三角網(wǎng)點(diǎn)方式，根據(jù)勘察設(shè)計單位提供的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地形布設(shè)高程網(wǎng)，并定期進(jìn)行復(fù)測。每個墩的承臺施工完成后，依照相關(guān)測量規(guī)范的要求，布設(shè)臨時水準(zhǔn)點(diǎn)于承臺面以便隨時觀測墩身沉降，后期可根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。尤其要對薄壁墩頂部的高程進(jìn)行嚴(yán)格控制，要求將其偏差控制在相關(guān)規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)+10mm。

4 結(jié)束語

綜上所述，嚴(yán)格按照施工工藝順序和要求組織施工，全橋16根空心薄壁墩施工質(zhì)量和外觀質(zhì)量均滿足規(guī)范要求，施工節(jié)奏緊張有序，實(shí)踐表明該橋的空心薄壁墩輕型爬架結(jié)合翻模的施工工藝設(shè)計合理、安全可靠，施工簡單靈活，可節(jié)省成本。