高速公路橋空心薄壁高墩翻模施工技術

李金亮

0 引言

隨著近幾年我國交通基礎設施的大力發展,尤其是高速公路建設在向山區延伸的過程中,受到山區公路線形指標控制、特殊地形地貌和地質條件限制,路線在傍山路段布設時,不可避免地要遇到地形高差大、橋梁受路線標高控制等技術難題。目前應用空心薄壁高墩橋梁進行穿越的方法是一種行之有效的方法。一般來說,空心薄壁高墩是指墩身高度大于30 m,墩身形式多為空心、薄壁、變截面矩形的橋墩。但高墩橋技術要求高,施工難度大,特別是模板施工工藝的選擇尤為重要,這將是關乎空心薄壁高墩橋梁工程質量的重要因素。

1 工程概況

雅(安)瀘(沽)高速公路C3合同段煙溪溝大橋位于四川雅安滎經縣境內,該橋為老虎石隧道雅安端左右分線上跨煙溪溝及機耕道而設置,本橋高墩聚集,最大橋高97.5 m,橋梁標高受路線標高控制。橋梁上部結構左、右橋均采用15-40 m預應力混凝土簡支T形梁,左、右橋均為四聯。下部結構采用半幅橋寬雙柱式鋼筋混凝土矩形變截面實心墩、空心薄壁墩,左、右幅 4號～12號橋墩高均在40 m以上,其中7號墩為全橋最高墩,橋墩高度為92 m,單幅從基頂起每20 m高設置高度為2.6 m的橫向系梁,將兩個空心薄壁墩聯接成一體。墩身平面尺寸:順橋向4.87 m(變截面80∶1坡度收坡),橫橋向2.6 m(等截面),壁厚為55cm。

2 施工方案的選定

空心薄壁墩是橋梁高墩結構中常見的墩柱構造形式,高墩的施工方法有滑升模板法、爬升模板法、提升翻模法以及使用液壓技術的液壓翻模法。上述施工方法都需要大型機械設備配合,如塔式起吊機、液壓提升、爬升設備等;采用滑升模板法施工極易產生支承桿彎曲、混凝土水平裂縫或被模板帶起、局部坍塌等多種問題,且模板耗鋼量大,一次性投資費用較多;采用爬升模板法施工,速度慢,安全性差。而吊機提升式翻模施工操作簡單,進度也可以滿足工期要求,在嚴格施工控制下,還可以減少模板錯臺等不利因素。因此,結合工程特點,以降低施工難度、提高操作的可行性以及降低成本為原則,通過綜合考慮,該大橋橋墩采用無支架塔吊翻模施工工藝。

3 翻模的設計參數及主要構成部分

3.1 外模的結構

為確保墩身外觀質量,墩身鋼模均采用精制的大塊定型鋼模在正規廠家進行加工制作。外模模板采用2 m標準節,兩節4 m,每次混凝土澆筑一節模板高2 m,為方便模板安裝及防止澆筑混凝土時漏漿,兩節模板間采用公母隼的方式連接,公隼嵌入母隼的深度為5cm。模板面板采用δ=6mm國標鋼板,橫肋及縱肋均用[10槽鋼,橫肋間距40cm,縱肋間距30cm,橫向龍骨采用兩根[10槽鋼,拉桿采用Φ 22精軋螺紋鋼筋,外加PVC套管。拉桿背肋采用兩根[16槽鋼,單幅兩個薄壁墩同步施工,每個循環架立模板高度為1節2 m,共需4節8 m。

3.2 內模的結構

內模與外模同步架立,由于墩身為變截面空心薄壁墩,墩身較高,內模采用組合鋼模,拉桿與外模連接。考慮到內模作業空間小,且拆除時無落點存放,只能隨著墩身混凝土不斷的提升,經精確計算各項荷載,制作時弱化其結構,與內井字架構成可拆分的整體結構。分節以能脫模為原則,底節固定在終凝混凝土上。

3.3 模板的固定

對拉桿的層距為100cm,水平間距為80cm,拉桿孔垂直位置設置在拉桿背肋上;通氣孔位均在拉桿位置,不再另行留設,非通氣孔位置的拉桿洞在拆模時及時堵好。每一節段順橋方向定型模、角模及層間均在拉桿背肋焊接鋼板螺栓聯接成一個整體。

3.4 支架系統及動力系統

支架系統由模板、人行爬梯、操作平臺和內支架組成。利用已有大模板在其背面加焊角鋼形成固結式施工操作平臺及安全護欄,內井字架作為內模安拆和鋼筋綁扎的支架。動力系統采用5 t手動倒鏈葫蘆配合塔吊吊運拆卸和安裝。

4 翻模的施工工藝

4.1 翻模施工

工藝原理:各模板連接形成整體,以墩柱混凝土墻體作為固定支承體,施工中,支架和模板同時由塔吊提升循環依次向上翻動,由于無支架支承施工平臺,每2 m高模板上均設施工平臺。

翻轉模是由2節大塊組合模板及支架、內外工作平臺、塔式起重機、手動倒鏈葫蘆組合而成的成套模具,每節模板高2 m。第1節段翻轉模主要由內外模板、拉桿、內外模板固定架、作業平臺組成。翻模施工工藝流程見圖1。

4.2 施工要點

1)測量放樣。在承臺混凝土澆筑之前,先進行墩身部位的測量放樣,以便在承臺內預埋墩身勁性骨架和墩身鋼筋。在承臺混凝土施工完成后墩身施工之前,再次采用高精度全站儀進行墩身精確放樣。測量時操作人員需按要求進行換人復測,計算數據需采用多人復核,以保證墩身定位放樣精確。

2)勁性骨架安裝。勁性骨架按設計圖紙要求,通常采用角鋼在加工場分節焊接。長度為6 m/節,每節焊接成形后,采用塔吊吊至墩身工作面與原有勁性骨架對接,以完成勁性骨架的安裝接長。勁性骨架各節點的焊接與每節之間的對接采用鋼板連接,以保證節點的連接強度。

3)鋼筋施工及安裝。鋼筋的下料與加工在鋼筋加工場進行,加工完畢后將鋼筋運至墩身旁,用塔吊吊至墩身工作面進行安裝綁扎成形。豎向主筋采用滾軋直螺紋車絲技術,用直螺紋套筒連接。在車絲前必須對機器進行調試,樣品合格后再批量加工。鋼筋安裝時先安裝豎向主筋,主筋連接時應用工作扳手將絲頭在套筒中央位置頂緊,再將豎向主筋臨時固定在勁性骨架上,然后綁扎水平箍筋。鋼筋綁扎完成后,在鋼筋籠內、外側按一定間距安裝鋼筋保護層塑料墊塊,以利下一步安裝模板。

4)模板安裝。模板在加工完成后按要求進行檢驗,質量合格的模板進場后要進行刨光處理,并按編號堆碼整齊。安裝前用電動鋼絲刷對模板表面進行打磨清理,對模板涂刷脫模劑。上一節模板高度鋼筋綁扎完成后,即可安裝模板,模板的拆、安均使用塔吊來完成。模板分節吊裝,測量放樣后利用塔吊將下節模板吊起并初步就位,再將上節模板吊起與下節模板用螺栓連接緊密。

5)模板校正。模板在安裝完成后在徹底加固之前,需對模板的安裝位置進行檢查校正。模板校正采用鉛垂儀及全站儀雙復核方法進行,即每次混凝土澆筑前,采用鉛垂儀對墩身模板進行檢查、校正;并采用全站儀進行坐標復核,使模板實測四角坐標與設計坐標的偏差在允許偏差(10mm)以內,以保證墩身的垂直度;當模板校正完成后,把模板全面徹底加固。

6)混凝土澆筑。薄壁高墩混凝土澆筑時混凝土提升方法,可根據每次混凝土澆筑數量及塔吊的提升能力來確定?；炷翝仓捎盟椒謱庸嘧?每層厚度一般為50cm,用插入式振動器振搗(主要控制不出現漏搗、重搗和過搗的現象),為保證橋梁薄壁空心高墩的質量,混凝土的配置、輸送及灌注的速度不得小于13 m3/h。在灌注過程中用測量儀器隨時觀測預埋件的位置是否移動,若發現位移要及時校正;模板、支架等支撐情況,如有變形或深陷要立即校正并加固。

7)混凝土養護。薄壁高墩混凝土養護采用灑水養護的方法進行,冬季施工或施工用水困難的現場,則可采用專用混凝土養護劑進行養護;當混凝土初凝完成后,即可進行灑水養護;混凝土的養護派專人負責,灑水養護的時間不應小于10 d。

8)模板翻升。當上一次的下面兩節模板混凝土澆筑完成并達到一定強度后,即可進行下一次上面一節墩身勁性骨架和鋼筋的安裝綁扎,然后將最下面一節模板拆除、打磨、翻升到上面安裝,進行下一循環上面一節模板混凝土的施工。這樣反復循環翻升澆筑,直至墩頂。

5 結語

通過這一工程實例,采用無支架塔吊翻模施工工藝施工,簡單易行,可操作性強,效果顯著。并具有機械配置簡單,適用性較強,機械利用率高,施工進度快,提高了施工工效,墩身模板就位準確,墩柱表面混凝土光潔,墩身線形好等優點,可為橋梁工程質量提供有力保證。

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