218線那拉提至巴侖臺公路橋梁空心薄壁墩施工與質量控制

牙地卡爾·吾買爾

(新疆交投建設管理有限責任公司,新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

隨著公路橋梁建設事業(yè)的快速發(fā)展,空心薄壁墩施工技術已成為重要的建設手段,有效提升了橋梁的穩(wěn)定性和耐久性,可以極大地延長橋梁的使用壽命。為此,空心薄壁墩施工過程中質量控制顯得至關重要,只有確保高質量的施工才能為橋梁建設提供可靠保障。

1 工程概況

國道218那拉提至巴侖臺項目,是沿絲綢之路經(jīng)濟帶大通道,是自治區(qū)東西向的交通主干道,是連通南北疆便捷大通道,是霍爾果斯口岸后方輔助通道,是環(huán)天山旅游大通道。本標段路線全長13.06 km,主線采用雙向四車道一級公路標準建設,設計速度80 km/h,整體式路基寬度24.5 m。全線設置特大橋、大橋9座:其中特大橋2座(主線橋2座),大橋7座(主線橋3座、匝道橋4座),互通式立體交叉1處。全線薄壁空心墩206根,平均高度45 m,有6.3 m×3.5 m、6.3 m×3.0 m兩種尺寸。

2 橋梁空心薄壁墩施工技術

2.1 模板安裝及翻升

空心薄壁墩采用滑架翻模施工工藝,選擇“一托二”鋼模板。翻模(鋼模):空心薄壁墩設置3節(jié)模板,每節(jié)模板2.25 m高,每次翻2節(jié);包裹住原混凝土1節(jié),每次澆筑4.5 m,節(jié)段/6天提升速度(施工進度)?？招谋”诙斩丈砟０灏?.25 m 1節(jié)設計,3節(jié)為1套,每節(jié)模板共有外模14塊、內模12塊;內外模對拉,對拉拉桿設置12處。模板由外模、內模組成,之間通過Φ20精軋螺紋鋼對拉固定。模板設計所用材料為:模板面板采用6 mm普通鋼板;豎肋[100#槽鋼、橫肋(L100×10角鋼);法蘭為12×100扁鐵;背楞雙拼][160#槽鋼。模板連接螺栓為M20 mm×55 mm高強度螺栓,螺栓孔為Φ22 mm×32 mm(見圖1)。

圖1 6.3×3.5、6.3×3.0空心薄壁墩一般構造

在進行模板翻升作業(yè)時,需要使用車輛和塔吊進行吊裝,確保作業(yè)人員密切配合,以準確定位。在進行第一層模板安裝時,需要根據(jù)承臺頂部的墨線標識,將模板精確安裝到位,然后使用鋼板的4個角支墊調整模板頂面,以確保模板表面水平。此外,模板與承臺之間的空隙需要采用M10水泥砂漿填充。這種做法既可以防止混凝土澆筑時漏漿,又能為后續(xù)的拆模操作提供便利。

在墩身模板安裝過程中,豎直度的控制至關重要。為了確保豎直度符合要求,必須加強對豎直度的檢測和控制。在混凝土澆筑之前,需要對模板進行復檢,確保模板的位置、豎直度、頂部標高和鋼筋保護層厚度等參數(shù)均符合規(guī)定要求。經(jīng)過監(jiān)理工程師的認可并得到同意后,才能開始澆筑混凝土,以確保澆筑質量達到最佳狀態(tài)[1]。

2.2 翻模施工

在混凝土澆筑完成后,側模的混凝土強度必須達到10.0 MPa或以上才能進行拆模。只有當混凝土強度大于20 MPa時側模才能進行翻模施工。首先,使用塔吊將下面一節(jié)模板與上面一節(jié)模板上下掛緊。然后,將上面及左右連接螺栓進行拆除。接著,利用設置在模板上面的簡易脫模器,將下節(jié)的模板進行脫落。將拆下來的模板通過鋼絲繩將其掛至塔吊之上,利用塔吊將模板提升至安裝節(jié)。在提升過程中,必須安排專門的工人對模板表面進行去污、涂油和清潔,以確保模板的整潔和順利使用。同時,在提升過程中需要有人專門監(jiān)視,以防止模板與周邊固定物發(fā)生碰撞。當模板被拆下后,使用塔吊將其運到待澆筑混凝土頂面平臺上。然后,需要對模板進行清理,并涂刷脫模劑,以便后續(xù)的組裝和施工。最后,根據(jù)放線尺寸組裝模板,并按照安裝次序安裝其余部分[2]。

在翻模施工過程中,落模后需要將其向外滑動然后才能起吊。在每塊模板的底部橫桿上配備了簡單的滾輪滑軌,這樣就可以輕松地進行滑動操作。然后,再利用塔吊將模板向上翻轉到所需的高度。翻模時,需要首先對最頂層的模板進行操作,將其作為上層模板的支撐部分。之后,將下面兩層模板拆卸并向外滑動,使用塔吊將這些模板吊起,并將它們放在頂層模板相應的平面位置上。最后,將模板與周圍模板進行連接,以完成整個翻模過程。

2.3 墩柱混凝土澆筑

拌和混凝土要求混凝土有良好的和易性,坍落度控制在16～20 cm。混凝土澆筑前,先清理干凈墩身內雜物。經(jīng)監(jiān)理工程師認可后,再進行混凝土澆筑工作。為了保證混凝土灌注不出現(xiàn)離析現(xiàn)象,有下列要求:首先在進行混凝土澆筑時,采用分層策略,每一層的厚度大約為30 cm。為了更高效地運輸混凝土,使用泵車進行垂直運輸,以提高效率和質量。其次,在開始振搗前,將振搗棒以垂直或略傾斜的角度插入混凝土。這種傾斜需要保持在適度的范圍內,因為過度傾斜可能會減少振搗棒的插入深度,不利于振搗的效果。最后,在插入振搗棒時,應做到迅速進行;而在提出振搗棒時,應稍微減速。同時,在提出的過程中,應同時進行振搗,避免混凝土存在空洞問題。

在振搗棒作業(yè)期間,要控制其移動距離應在振搗器作用半徑的1.5倍以內,即保持在25～35 cm的范圍內;同時,與模板保持5～10 cm的距離。當插入下層混凝土時,插入深度應確保在5～10 cm,以保證上下層混凝土緊密結合。在混凝土澆筑完成后,應立即進行振搗作業(yè)。在每一層混凝土澆筑時,首先應將混凝土均勻攤開,然后再開始振搗。振搗作業(yè)的順序是至關重要的。首先是角落處,然后從兩邊同時向中間振搗。具體來說,振搗時間應不少于30 s,直到混凝土表面變得光滑,沒有氣泡冒出,混凝土不再下沉,并充分填充模板的邊緣和角部為止。

2.4 墩身封頂段施工

空心墩墩身頂部封頂段混凝土底模采用6塊預制C40鋼筋混凝土預制構件拼接而成,單塊預制鋼筋混凝土板尺寸為200 cm×99 cm×15 cm。墩頂實心段施工,為避免在墩柱箱室內搭設鋼管支架或型鋼支架不便于拆除支架及模板的問題,同時也為提高墩頂實心段施工速度,預制厚度為15 cm的C40鋼筋混凝土板作為底模,每塊板寬度99 cm。因墩柱寬度不一致,最后一塊根據(jù)空心墩長邊長度計算確定,預制板吊裝安裝完畢后在其上綁扎鋼筋、支模澆筑墩頂實心段混凝土。鋼筋混凝土配筋圖只給出3.5 m寬度薄壁墩,2.5 m、3.0 m寬度薄壁墩配筋圖參照圖2設置,預制塊預制時注意預埋吊環(huán),吊環(huán)采用φ16的光圓鋼筋冷彎。

圖2 墩頂封頂混凝土模板安裝

2.5 滑架安裝及提升

2.5.1 滑架安裝

滑架的制造過程是首先將工字鋼底板部分分為兩半進行加工,待墩身澆筑至第一節(jié)高度(6 m)后,拆除第一節(jié)上下兩層模板。之后,通過塔吊把底板吊到墩身周邊,并且利用焊接形式將底板和墩身焊接成一個整體。在底板上焊接鋼管支架,以形成完整的滑架?；艿母鞑课缓附討獔怨?轉角處使用三角鋼板焊接。對于鋼管支架,采用直徑為32 mm的鋼筋,長度為20～25 cm,將其焊接在工字鋼上,再用立桿套上并圍焊架管。在進行焊接時,特別需要注意的是,提升掛點需用2 cm厚的鋼板割孔,孔內需打磨光滑,接觸面使用木方支墊,以免割斷鋼絲頭。在提升時,使用的葫蘆應采用長鏈新葫蘆,禁止使用螺紋鋼筋作為吊環(huán),以免發(fā)生脆斷。在鋼管的焊接頭方面,采用套管式設計,并在支架頂上面利用橫向聯(lián)結鋼管形成一個整體,側面利用斜撐鋼管進行交叉連接。剪刀撐布置合理。同時,鋼絲繩和電動葫蘆的上下掛點需牢固。

2.5.2 滑架提升

滑架的提升過程主要依賴于一個電動葫蘆。葫蘆的上部有一個掛點,通過一個直徑為Ф36 mm、長度為80 cm的鋼筋橫栓連接在內側主筋上作為上掛點。下掛點則鉤住滑升架下部的框架起吊環(huán),通過同時勻速收緊葫蘆,逐步往上提升。當提升到預留孔時,使用一根直徑為Ф90 mm的圓鋼穿入墩身進行固定,以此完成提升工作。每次澆筑4.5 m高的墩柱混凝土后,完成上次澆筑節(jié)段的外觀修飾,即可提升滑架;且要保證鋼棒預埋孔洞埋設的高程相差值應控制在小于±2 mm,確保各根鋼棒受力的均衡性,避免集中受力問題。

3 橋梁空心薄壁墩施工質量控制措施

3.1 原材料保證措施

為了確保施工質量,需要對使用的所有水泥進行嚴格管理。首先,必須要求提供水泥的材質化驗單,以驗證其技術性能指標是否符合要求。同時,還需要對水泥進行抽樣檢驗,以確保其質量。此外,還要注意水泥的使用期限,任何水泥的使用期限不得超過出廠日期之后的3個月,一旦超過3個月,需要對該批水泥進行再次檢查,以確保其質量。對于細碎骨料也有一些要求,所有的細碎骨料粒徑應小于5 mm。在選擇細碎骨料時,推薦使用天然的河砂。但是需要注意的是,這些細碎骨料的泥質含量不應超過3%。另外,還需關注這些細碎骨料中的化學成分,它們的硫酸鹽、硫化物和輕質物質的含量應該低于1%,顏色應符合標準要求,有機物含量也應符合標準要求。

為了確保生產(chǎn)質量,生產(chǎn)廠家必須將添加劑放在適當?shù)娜萜鲀?準確標注名稱、含量和用途,并隨附合格證書。在使用鋼筋之前,應提供質量證明報告單,以便確認其品質。此外,應保證每一批次鋼筋的爐號、重量和截面一樣,且不能超出60 t。在對鋼筋進行尺寸和質量檢查后,需要進行冷彎和拉力試驗。只有通過這些試驗并符合要求后,才能對鋼筋進行加工和安裝。為了確保凝結速率的適當性,混凝土添加劑的添加需滿足澆筑和運輸?shù)男枨?。設計的模板應遵循大板鋼模型的原則;模板加工、拼裝及施工應具備結構清晰、簡單、易于安裝和可拆卸多次使用等特點,為了方便拆除,需要在模板表面涂刷隔離劑。

3.2 橋梁高墩垂直度控制措施

在墩身施工的過程中,垂直度是其關鍵的質量指標,與普通的墩身施工方法有著顯著的不同。因此,為了控制垂直度,必須針對本次施工的具體情況采用有效的策略,以實現(xiàn)對于空心薄壁墩垂直度的精確控制。由于空心薄壁墩的高度較高,需進行多次翻模,以確保垂直度的精準性并提高中心位置的準確性[3]。

在安裝模板后,需要使用全站儀進行坐標測量,以便確定準確的位置,如果發(fā)現(xiàn)偏差,需要對模板進行適當調整。在調整過程中,可以使用厚度為0.5～1 mm的鋼板來進行填充,以校正偏差。這樣做可以確保坐標誤差在10 mm以內,從而降低對整個施工過程的影響。

3.3 規(guī)范施工管理與控制

橋梁空心薄壁墩建設施工期間,應設立項目管控機構部門,由專人負責管理、監(jiān)督。為了提升管理的質量與效率,可以采用分層管理體系,保證各級管理部門信息與溝通的及時性。針對不同的施工承包方,需要實施專業(yè)化的管理機制,以便更好地監(jiān)督和控制施工過程。

每個施工隊伍都應配備專業(yè)的質量檢測人員,主要職責是嚴格監(jiān)督施工材料、設備的質量,并且確保現(xiàn)場安全防護設施符合高質量標準,以此保證施工符合嚴格的質量檢測標準。此外,項目管理人員需要接受相關的專業(yè)技術培訓,提高他們的綜合管理能力和了解所負責項目的施工技術。這樣可以發(fā)揮管理者的優(yōu)勢,實施有意義的監(jiān)督工作,提高整個監(jiān)管質量。

項目管理可以分為3個層次:一線、中層及領導層管理。這種管理結構模式主要體現(xiàn)在對于項目的現(xiàn)狀與進度要求,領導層和中層管理人員必須時刻掌握,以便提升管理者的管理經(jīng)驗,規(guī)避外行指導內行的尷尬場面。在交叉施工作業(yè)期間,各工種之間應提前協(xié)調,以規(guī)避施工時發(fā)生矛盾,努力營造出一個良好的施工作業(yè)環(huán)境,保證項目能按照預期時間保質保量完成。

3.4 混凝土澆筑質量控制

混凝土的灌注應該采用分層連續(xù)推進的方式進行,灌注間隙時間不得超過90 min。在澆筑過程中,混凝土的一次攤鋪厚度不宜過大,最好不要超過400 mm,以避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。在施工過程中,應經(jīng)常檢查模板、鋼筋及預埋件的位置和保護層的尺寸,確保其位置正確不發(fā)生變形。在夏天灌注混凝土時,應采取措施避免模板和新澆混凝土直接受陽光照射,如搭建遮陽設施等。同時,要確?；炷寥肽Ｇ澳０搴弯摻畹臏囟纫约案浇木植繗鉁鼐怀^40 ℃。盡可能安排在傍晚進行混凝土灌注,以減少溫度對混凝土質量的影響。混凝土養(yǎng)護期間,應采取適當?shù)谋卮胧?如覆蓋草簾、使用保溫涂料等,以確?；炷羶炔孔罡邷囟炔怀^65 ℃,同時滿足混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差均不大于25 ℃的要求。

在進行混凝土分層澆筑時,對接縫的處理應嚴格遵守混凝土接縫的處理要求。首先,需要清除表面的浮漿,并確保接口處無雜物。在進行鑿毛作業(yè)時,需注意混凝土結構達到足夠的強度后方能進行,以避免對混凝土結構造成損害。在鑿毛時,不能破壞混凝土的強度,并且要將它的表面全部鑿毛,而面積不能低于90%。另外,鑿毛的深度需控制在5～10 mm,到骨料露出三分之一左右。

4 結語

空心薄壁墩技術在橋梁工程建設中已得到廣泛應用,且具有許多優(yōu)勢。但是在施工過程中,制定一份科學合理的施工計劃至關重要,以確保工程符合實際情況,并強化對各個步驟的質量控制,力求提升整體項目施工的品質。為此,應引進精細化管理模式來保證橋梁空心薄壁墩的施工質量,提升其在施工過程中的質量控制能力,且注重環(huán)保施工、高效管理及充分應用各項技術。這不僅有利于施工單位提高品牌形象,還能促進橋梁行業(yè)的文明建設和快速發(fā)展。