宜萬鐵路趙家嶺大橋薄壁空心墩施工技術

馬 驥

(中鐵十八局集團第三工程有限公司,河北涿洲 072750)

宜萬鐵路趙家嶺大橋薄壁空心墩施工技術

馬 驥

(中鐵十八局集團第三工程有限公司,河北涿洲 072750)

重點闡述趙家嶺大橋薄壁空心高橋墩翻模施工及支架系統以及泵送混凝土施工工藝。采用翻模施工,可用于不同直徑的墩和收坡,且內外模可互換,自下而上反復倒用;內模預埋U形鋼筋,作為內模支撐的支架;模板支撐除傳統的“內拉外頂”外,另加鋼箍支撐,內外模間加內支撐,防止澆筑中模板變形。采用泵送混凝土技術,有效控制坍落度,保證混凝土質量。本施工技術不僅操作方便,經濟效益明顯,而且墩身外觀質量可與大塊模板相媲美。

宜萬鐵路;鐵路橋墩;薄壁空心墩;雙曲可調模板;泵送混凝土;施工

1 工程概況

1.1 橋梁結構

宜萬鐵路6標段位于湖北省宜昌市點軍區和長陽縣境內,線路里程:DK39+114～DK48+840,全長9.726km。本標段橋梁7座,其中趙家嶺大橋為雙線曲線橋,中心里程DK39+230.11,全長231.92m;橋跨結構為(60+100+60)m連續梁;1號和2號墩為鉆孔樁(柱樁設計)基礎,樁徑2m,最長樁48m,墩身為雙線圓端型空心墩,墩高54m;橋臺設計為雙線T形橋臺,擴大基礎;宜昌臺與堰灣二號隧道出口和萬州臺與趙家嶺隧道進口皆為橋隧相連結構。

1.2 工程特點及難點

橋址區巖溶強烈發育,表現為溶巖、溶洞發育;地勢陡峭,薄壁高墩,施工難度大,且便道坡度較大;兩臺皆在山體上施工。

2 施工方案

趙家嶺大橋墩樁基礎采用沖擊鉆成孔作業;兩橋臺采用明挖基礎;墩身混凝土采用翻模施工,混凝土澆筑采用高壓泵送。

3 施工工藝

3.1 模板設計與工藝

3.1.1 模板的特點

(1)可通過調弧、拼接用于各種不同直徑的墩和收坡,適應性強。內外模間可互換,自下而上反復倒用,和加工大塊模板相比,能節省大量模板,有明顯的經濟效益。

(2)小塊模板拼裝方便,便于調整,易于加工。和滑模、爬模相比,結構簡單、操作方便、零部件損耗小、便于加工,具有明顯的優越性。

(3)通過在模板間加梯形木條調節坡率,并可在梯形木條上釘鐵皮環繞整個模板內側,使每節2m只有1條豎向縫,且不漏漿,提高墩的美觀性。和滑模、爬模相比,墩身外觀質量有明顯提高,可與大塊模板施工質量相媲美。

(4)通過預埋U形鋼筋作為內模支撐的支架,可以大大減少腳手架用量。

3.1.2 模板的制作

根據施工圖紙制作定型鋼模板。模板每節高度2m設3層共6m,分內、外模板。每節外模由4塊角模、8塊平模組成。內模由8塊角模、8塊平模組成。內外模板的面板用6mm厚的鋼板制做,模板肋筋采用[10型鋼,水平間距60cm一道,以保證模板的牢固性。模板頂面及底面與面板之間用10mm厚的鋼板焊接,眼孔間距30cm,眼孔直徑24mm的橢圓孔,螺栓采用φ22mm的螺桿連接。模板節數根據施工速度、氣溫情況及脫模要求強度而定,一般3～6節循環作業。

3.1.3 模板的支撐加固

除傳統的“內拉外頂”外,內模在預埋鋼筋上搭鋼管架支撐,每節模板外側另加1個鋼箍支撐;外模每節模板外側加3個鋼箍,并在最頂一個鋼箍上前后左右各加1條拉索斜拉以保證軸線豎直。內外模之間加對拉螺栓,在澆筑混凝土面的上方按墩壁厚加上木條支撐,防止澆筑中漲模或模板內縮,造成墩徑過大或過小。待混凝土澆至木條高度時拆除木條。鋼箍采用φ20mm圓鋼,拉索采用φ30mm鋼絲繩,保證有足夠的加固強度。鋼箍先用拉緊器大致拉緊,再通過在鋼箍和模板間嵌入木條來收緊,模板支撐加固見圖1。

圖1 模板的支撐加固

3.1.4 模板的拆卸

當澆筑混凝土的強度達到2.5MPa時方可拆除側模板。拆除模板時動作要輕,并保證其表面及棱角混凝土不致因拆模而受損壞。拆完下節模板后,內外模即可移至上節使用,混凝土頂面以下至少要留2節模板以保證上節模板的穩定。

3.2 鋼筋的制作

由于墩柱比較高,鋼筋不可能一次焊好,因此鋼筋的制作成型,一般都在鋼筋場完成,成型后采用分段焊接、綁扎的方法施工,鋼筋定位通過上下預埋定位筋來保障鋼筋位置的準確性。在焊接過程中,要保證鋼筋的焊接質量、綁扎質量,鋼筋制作安裝要滿足鋼筋的技術規范要求。

3.2.1 鋼筋配料

(1)熟悉施工圖,了解工程概況,檢查圖紙各編號是否齊全,記住每一個構件中各鋼筋之間的相互關系,通曉鋼筋與模板、腳手架配置等多方面的聯系。

(2)審查構件各部位尺寸是否吻合,每一個構件中所有鋼筋編號的數碼是否存在重復現象,核對各編號鋼筋的直徑、長度、根數是否存在施工圖與材料表不相符的情況,如果不符及時上報監理進行更正。根據施工圖經嚴格計算確定各種鋼筋的配料長度。

3.2.2 鋼筋加工

為了防止鋼筋銹蝕,必要時可用抹布試擦浮銹,陳銹采用手工或機械除銹方法必須清除干凈,保證鋼筋和混凝土之間的嚙合力。對直徑粗的鋼筋手工調直, φ10mm、φ8mm采用數控調直機調直切斷。鋼筋彎曲成型前應根據鋼筋的配料編號長度分別切斷。并在工作臺上根據配料表和圖紙上標明的形狀、尺寸,將各彎曲點的位置標定。第一根鋼筋成型后應與圖紙上標明的形狀尺寸進行復核,經核實無誤后再成批生產。

3.2.3 鋼筋的綁扎與安裝

(1)綁扎前的準備工作。根據施工需要,鋼筋的焊接綁扎分層進行,并按質量標準控制焊接、綁扎的尺寸,根據每一次的焊接、綁扎的高度,利用碗扣支架,采用塔吊提升法架設相應的操作平臺。

(2)鋼筋的焊接。根據現場的焊接設備,采用搭接焊搭接時應先對鋼筋預彎,使兩鋼筋的軸線位于同一直線上,用兩點加以固定,搭接長度要符合規范要求,單面焊大于10d(d為鋼筋直徑),鋼筋接頭同一斷面按其占截面積的50%設置。

(3)鋼筋的綁扎操作。在薄壁空心墩主筋上劃出鋼筋的位置線,用十字花扣和反十字花扣進行綁扎,綁扎中注意調整主筋的位置,各交叉點用鐵絲綁扎結實,必要時亦可點焊焊牢。為了確保鋼筋骨架的豎直度,骨架四角豎筋必須用垂直找正,以免綁扎成型骨架傾斜。

3.2.4 保護層的控制

為了保證保護層的厚度,應在鋼筋與模板間設置異型砂漿墊塊和鋼筋綁扎牢固并互相錯開或在鋼筋頂面用木楔做支墊,當澆筑完混凝土后拆除木楔,并保證混凝土拆模后表面不顯示墊塊痕跡。

3.3 混凝土施工

空心墩墩身混凝土強度等級有C20、C25兩種,混凝土配合比由項目部試驗室根據原材料自身特點及天氣情況適時調整,并對坍落度進行控制。空心墩壁較薄,最薄處為60cm,對混凝土的和易性和水灰比要求較高,由2臺JS500式強制式攪拌機和1臺PLW1200式三倉配料機組成,混凝土的坍落度控制在14～16cm,以免堵管,并嚴格控制混凝土攪拌時間在1.0～1.5min。

3.3.1 施工準備

在施工前應對水泥標號、品種、凈重進行復驗,是否符合設計要求和標準,校核砂、石料的含水率進行配比換算,并做好試驗調整出合適的配合比。檢修攪拌設備的運轉情況,調試配料機的稱量系統,保證用料準確。檢查鋼筋、模板的位置和高程及垂直度,確保準確無誤。

3.3.2 混凝土的拌制

混凝土的拌制就是根據混凝土的配合比,把水泥砂石和水通過攪拌的手段,變成勻質的混凝土。投料順序是先加入石再加入水泥,最后加入砂。混凝土攪制時間以1～3min為宜,以達到混合均勻,顏色一致。同時要保證攪拌出的混凝土的和易性和坍落度等符合規范要求。

3.3.3 混凝土的運輸與澆筑

混凝土運輸設備采用機動翻斗車、吊車和塔式起重機。混凝土澆筑前對模板、鋼筋進行檢查,模板要平整、光潔,鋼筋要干凈、順直。澆筑時分層均勻對稱澆筑,厚度根據澆筑速度及日常工程量而定,一般30cm左右為宜,并將混凝土澆筑至模板平齊,使施工縫與模板縫在同一位置上,不允許超出模板,一般低于模板1mm為宜。混凝土自由傾落度大于2m時均采用串筒,以防混凝土離析。

3.4 混凝土的振搗

混凝土振搗要充分、密實,振搗按操作規范要求進行,不得漏振過振和撞擊模板。基礎采用70型插入式振搗棒,墩身采用50型插入式振搗棒,振搗插入點的次序采用交錯式、深度插入下層5～10cm、時間每點20～30s和每層混凝土的厚度為振搗棒長度的1.25倍。

3.5 脫模及養護

脫模應該掌握好時間,過早會使混凝土發生裂紋或喪失強度,過晚會造成脫模困難,甚至使混凝土局部損傷,同時不利于模板的周轉,一般當混凝土強度達到2.5MPa時,開始拆模。混凝土的養生:混凝土的初級養生是保證混凝土早期強度的重要措施,由于墩柱高,采用薄膜覆蓋的方法,進行前期養生,后期采用自然養生。

3.6 托盤頂帽施工

托盤頂帽結構尺寸變化較大,預埋件預留孔較多,施工時應加以重視。對托盤頂帽結構尺寸變化處,盡量采用定制整體異型模板,以減少模板塊數,增強模板整體性。托盤頂帽模板加固、調整采用交叉斜拉桿配以頂部水平內撐,以使整個加固系統受力明確,結構穩定。墩臺托盤外伸較多時,設置三角形托架做底模支撐。頂帽預埋件包括檢查設備及懸灌梁托架用預埋件等,施工中應提前對模板位置進行復測,根據軸線位置在模板上鉆出孔洞,安放預埋件,必要時與墩臺頂鋼筋焊接定位。認真閱讀圖紙,統計預留孔數量、尺寸及位置,制作內模,立模時按記錄逐個安裝內模,加固牢靠。

4 施工時注意事項

搭設臨時操作平臺高度能夠保證每一次澆筑模板組裝高度即可(大于4.5m,小于5m)。模板接縫要調至密貼平順,必要時可在接縫處安裝2mm回力橡膠條或5mm海綿條。混凝土澆筑時嚴禁輸送泵管與模板、肋帶等接觸,以防模板受沖擊變形。

5 安全保障措施

(1)各級施工負責人必須明確“管生產必須管安全”的安全生產管理原則。在施工的全過程中,應將“安全第一,預防為主”的方針,落實到有關工作中去。

(2)特殊工種的操作人員,必須通過安全技術培訓,至考試取得合格證后,方可上崗工作。其他人員也應進行安全技術培訓和考核。

(3)凡進入施工場地的人員,均應按先行的《工廠安全生產規程》和《建筑安裝工程安全技術規程》的規定穿戴安全防護用品。

(4)夜間施工作業應有照明設備。工作燈應使用安全電壓。

(5)工地應平整,并經常保持排水通暢。土地應按各種建筑設施的需要,設置消防、防洪、防臺風、防雷電等設施。

6 結語

薄壁空心墩在施工中采用了翻模施工,收到了良好的效果。翻模施工可以節省人力、物力,并解決了墩身過高而造成的施工困難,同時也能夠保證墩身的內在和外觀質量,使墩身的施工連續有序,不影響施工工期。此項技術在橋梁施工中積極推廣運用,以促進鐵路橋梁事業的飛速發展。

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U445.55+9

B

1004 -2954(2010)08 -0187 -03

2010 05 17

馬 驥(1984—),男,助理工程師,2010年畢業于天津大學。