高速公路高墩滑模工字型系梁快速施工技術研究

吉永麗

本文結合宜彝高速公路3標管段內(nèi)墩高超過35m的高墩墩柱施工，介紹了一種墩間工字型系梁快速施工的方法。該方法通過在墩柱內(nèi)側整體模板上對應系梁的位置設置一處活動模板，配合在下方墩柱上預埋鋼棒形成托架平臺進行系梁施工，可實現(xiàn)該節(jié)墩柱與工字型系梁混凝土同時澆筑，有效提高系梁施工速度和整體施工質(zhì)量，可供類似工程參考。

隨著我國高速公路的飛速發(fā)展，高墩柱在高速公路建設，特別是在山區(qū)高速公路和城市高架建設中的應用越來越廣泛。高墩柱高度通常大于30m，為了改善橋梁墩柱的受力結構，通常在兩個墩柱之間設置起拉桿作用的系梁，系梁能夠?qū)蓚€墩柱連成整體受力，使墩柱的整體剛度得到加強。

目前，公路橋墩系梁在施工時大多采用先澆筑墩柱，待墩柱施工完畢后，再在兩墩柱間搭設系梁施工作業(yè)平臺，最終完成系梁模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工序。然而該施工方法存在施工速度緩慢、工序繁瑣、墩柱與系梁分開澆筑連接整體性差的問題，尤其是當兩墩柱間需設置多根工字型系梁時，將增加較多的施工周期。宜彝高速公路3標段由宜賓城市過境高速公路西段（XK0+000-XK7+250段）及宜彝高速公路K0+000-K35+094段兩部分組成，管段橋梁墩高大于35m的墩柱共計197根，高橋墩間均采用工字型系梁連接，工字型系梁施工數(shù)量較多，施工難度較大。為確保工字型系梁安全快速施工，建設過程中管理人員通過技術攻關研究，創(chuàng)新性地在高墩滑模系統(tǒng)中增加了系梁施工活動模板，并通過在墩柱上焊接牛腿，以牛腿為基礎搭建系梁托架平臺，有效解決了傳統(tǒng)工字型系梁施工工藝復雜、施工速度慢、系梁與墩身混凝土整體連接性差的問題，提高了高墩工字型系梁施工速度和質(zhì)量，取得了良好的工程應用效果。

一、工藝原理

高墩滑模工字型系梁快速施工具體是指在墩柱模板上增加工字型系梁施工活動模板，在正常墩柱段施工時，活動模板不拆除，模板為常規(guī)整體性結構；在帶系梁的墩柱段施工時，首先拆除活動模板，并在下節(jié)的墩柱上焊接牛腿，以牛腿為基礎搭建系梁托架平臺，在托架平臺上安裝工字型系梁底模、系梁鋼筋，然后同步向墩柱模板與工字型系梁模板中澆筑混凝土，待混凝土的強度達到設計強度后，拆除橫系梁側模、橫系梁底模及托架平臺，再安裝系梁活動模板施工上節(jié)墩柱。該方法在高墩墩柱模板上增加系梁施工活動模板，系梁模板可拆卸連接于墩柱固定模板，并可隨墩柱模板共同提升，在工字型系梁施工時，拆除主墩系梁施工活動模板，并輔以在墩柱上焊接牛腿，以牛腿為基礎搭建系梁托架平臺，可快速實現(xiàn)墩柱與系梁混凝土的同時澆筑，大大提高工字型系梁施工速度和質(zhì)量，有效降低工程成本投入。高墩滑模工字型系梁快速施工原理見圖1。

圖1 高墩滑模工字型系梁快速施工原理圖

二、施工工藝流程及操作要點

1.施工工藝流程

高墩滑模工字型系梁快速施工工藝流程：施工前準備→支架搭設→底模安裝→鋼筋制安→側模安裝→砼澆筑→養(yǎng)生→模板支架拆除。

2. 關鍵工序施工工藝及操作要點

（1）施工準備

①施工前應認真閱讀設計文件，對設計圖紙中各部位尺寸、標高及所有材料進行認真核對并測定蓋梁中心軸線、標高、預埋件位置。測量放樣完畢后，監(jiān)理工程師復核、簽認手續(xù)。

②待墩柱混凝土達到設計強度的75%以上后，對墩柱進行鑿毛處理，鑿除頂部的水泥砂漿和松弱層，鑿毛至新鮮混凝土，并用空壓機吹干凈。

③蓋系梁支架進場構配件應有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗報告。構配件表面應平直光滑，不應有裂縫、結疤、分層、錯位、硬彎、毛刺、壓痕和深的劃道。

（2）支架設計

雙柱系梁支撐體系采用45b工字鋼+鋼棒支架施工方法，支撐體系由上至下為：I20b分配梁+45b工字鋼+雙拼20b工字鋼橫梁+砂箱+預埋鋼棒。其中預埋鋼棒直徑90mm，單根長3m，墩身范圍內(nèi)通長布置，現(xiàn)場安裝；每個預埋牛腿上部設置落梁砂箱，便于底模拆除，砂箱內(nèi)裝干燥砂子，每一個砂箱設置卸漏口，砂箱與牛腿間采用點焊固定，防治滑移，砂箱封底、封頂鋼板厚度2cm，最大可調(diào)節(jié)高度H按40cm控制。沙箱上放置雙拼20b工字鋼作為橫梁，雙拼工字鋼上下翼板采用1cm厚鋼板滿焊加強；腹板位置采用1cm厚鋼板豎向加強。為防止橫梁出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，橫梁與砂箱采用點焊固定；橫梁上部縱向放置45b工字鋼，汽車吊吊裝，工字鋼間距90cm；45b二次主梁上方設置I20b工字鋼分配梁。分配梁間距0.5m、單根長度6m。分配梁兩端設Φ48mm鋼管護欄，護欄外側安裝防護網(wǎng)。系梁支撐體系結構圖見圖2。

圖2 系梁支撐體系結構圖

（3）支架搭設

①所有構件均由吊車吊裝，人工配合就位，每個構件就位后，立即在其上標出下一構件的位置，保證每次構件能夠準確就位。

②所有參與高空作業(yè)的人員必須系安全帶作業(yè)，安全帶掛在牢固的部位，并保證施工過程中不脫鉤。吊運構件時，必須聽從指揮工的統(tǒng)一指揮，構件吊運至施工平面上方1m以內(nèi)時，人員方可接近，就位時，必須慢放。

③所有型材構件就位后應采用點焊固定，防止墜落。

④底模模板就位時，由測量人員復合模板高程和平整情況，及時調(diào)整。

⑤所有人員均由墩柱施工爬梯到達托架施工平臺。支架搭設現(xiàn)場施工見圖3，爬梯試拼裝見圖4。

圖3 支架搭設完成效果圖

圖4 人行爬梯試拼裝

（4）模板安裝

待墩身模板滑升至施工工字型系梁部位時，固定墩身模板，安裝牛腿并拆除墩身內(nèi)側與系梁連接處的活動模板。然后將系梁模板采用塔吊吊離至地面，于墩身模板連接安裝。吊裝過程中要安排專人指揮，拆卸至地面的模板要統(tǒng)一堆放，避免模板彎曲變形及現(xiàn)場污染。模板現(xiàn)場安裝效果見圖5。

圖5 模板現(xiàn)場安裝效果圖

（5）鋼筋綁扎

鋼筋集中在加工場內(nèi)制作，保證制作鋼筋的精度。鋼筋采用現(xiàn)場綁扎法，應嚴格控制鋼筋保護層厚度。

①鋼筋安裝時鋼筋的規(guī)格、數(shù)量及間距應符合設計的規(guī)定。

②鋼筋交叉點應雙絲綁扎結實，必要時點焊焊牢，扎絲綁扎時絲頭朝結構內(nèi)彎，防止絲頭進入混凝土保護層。

③預埋鋼筋應增設臨時定位鋼筋等輔助措施進行定位，保證其定位準確、牢固，并應對預留外露鋼筋進行防腐處理。

④鋼筋安裝時鋼筋不得隨意切斷，當鋼筋遇到預埋件時，盡量采取避讓措施，若必須切斷時，需經(jīng)現(xiàn)場技術人員及監(jiān)理人員同意并采取加強措施處理。

⑤鋼筋保護層控制應采用梅花形墊塊，墊塊的強度不得低于設計混凝土強度，綁扎或焊接應牢固可靠，每平米數(shù)量不得少于4個。

（6）系梁混凝土澆筑

系梁混凝土由攪拌站集中拌制，由混凝土運輸車運至墩位處，人工配合塔吊采用漏斗進行混凝土的澆注?；炷翝沧⒉捎貌迦胧秸駬v器振搗，采用水平分層逐層灌注逐層振搗的方法施工?；炷琳駬v棒使用直徑50mm插入式振動棒，緊隨下料及時振搗，振動器移動距離不大于其作用半徑的1.5倍，且振動器插入下層混凝土內(nèi)50～100mm。模板角落以及振搗器不能達到的地方，輔以人工插搗，以保證混凝土密實。當振搗部位混凝土停止下沉表面平坦泛漿不再冒氣泡后，即可徐徐提出振動棒。

（7）測量監(jiān)控

①平面位置控制測量。施工時在系梁模板上適當位置選取控制點作為模板檢查依據(jù)，以便及時檢查模板的相對位置。由于墩身滑模與系梁同步澆筑，采用重錘法檢驗墩身垂直度，并用激光鉛垂儀校正。

②高程控制測量。用懸掛鋼尺配合水準儀法放樣于模板外側，逐段向上傳遞。為了控制誤差累積，可用三角高程法進行檢核。

四、質(zhì)量驗收控制

1.支架質(zhì)量控制標準

序號 項目 質(zhì)量要求 檢驗方法 檢查數(shù)量型號、數(shù)量、位置 符合設計 查看、尺量 全部加勁肋設置間距符合設計 尺量 全部加勁肋焊縫 符合設計 查看 全部1 型鋼側向彎曲矢高 ≤L/1000，且不大于10mm 尺量 全部扭曲 ≤h/250，且不大于5mm 尺量 全部縱、橫向連接系符合設計 查看 全部焊縫外觀質(zhì)量 符合設計 尺量、查看 全部

2.鋼筋制安質(zhì)量控制標準

序號 檢查項目規(guī)定值或者允許偏差檢查方法和頻率兩排以上排距 ±5 1尺量：每構件檢查2個斷面同排梁、板、拱肋 ±10基礎、錨碇、墩臺、柱 ±20受力鋼筋間距（mm）2 箍筋、橫向水平鋼筋、螺旋筋間距（mm） ±10尺量：每構件檢查5-10個間距3 鋼筋骨架尺寸（mm）長 ±10 尺量：按骨架總數(shù)30%抽查寬、高或直徑 ±5 4彎起鋼筋位置（mm) ±20 尺量：每骨架抽查30%5 保護層厚度（mm）柱、梁、拱肋 ±5 尺量：每構件沿模板周邊檢查8處基礎、錨碇、墩臺 ±10

3.砼結構質(zhì)量控制標準

序號 檢查項目 規(guī)定值或允許偏差檢查方法1 混凝土強度（MPa） 在合格標準內(nèi) 按規(guī)定試驗2 軸線偏位（mm） 10 用經(jīng)緯儀檢查每跨5處3 頂面高程（mm） ±10 用水準儀檢查每跨5處高度 +5，-10 4頂寬 ±30每跨用尺量5個斷面斷面尺寸（mm）頂、底、腹板厚 +10，0 5 長度（mm） +0,-10 用尺量6 平整度（mm） 8 用2m直尺檢查

五、工藝優(yōu)點分析

1.高速公路高墩墩柱施工時，在高墩墩柱模板上創(chuàng)新性地增加工字型系梁施工活動模板，當施工到帶系梁的墩柱節(jié)段時，拆除活動模板并在下方墩柱上焊接牛腿，以牛腿為基礎搭建系梁托架平臺，系梁模板與墩柱活動模板處連接為一體，可實現(xiàn)墩柱與工字型系梁混凝土同時澆筑施工，大大提高系梁施工速度。

2.工字型系梁模板可拆卸連接于墩柱固定模板缺口處，其具有安拆方便，可隨墩柱模板共同提升的特點，與傳統(tǒng)系梁施工工藝相比，系梁施工工藝簡單，施工成本投入較小。

3.采用墩身與工字型橫系梁整體澆筑施工工藝，在工字型系梁施工時，可充分利用墩身大塊模板和其操作平臺，施工作業(yè)面較大，施工安全性系數(shù)較高；同時和解決系梁與墩身混凝土整體連接性差的問題，保證整體施工質(zhì)量。

六、結語

針對管段內(nèi)高墩橋梁工字型系梁施工數(shù)量較多、施工風險較高的實際情況，宜彝高速公路3標段在施工過程中通過創(chuàng)新攻關，創(chuàng)新性地在高墩滑模系統(tǒng)中增加了系梁施工活動模板，并通過在墩柱上焊接牛腿，以牛腿為基礎搭建系梁托架平臺，有效解決了傳統(tǒng)工字型系梁施工工藝復雜、施工速度慢、系梁與墩身混凝土整體連接性差的問題，提高了公路橋梁高墩墩間工字型系梁施工速度和質(zhì)量，效益顯著，具有較高的推廣應用前景和價值。