空心薄壁墩施工技術初探

鄧自紅

1 概述

薄壁墩作為目前橋梁設計中廣泛采用的一種橋墩形式,相比其他橋墩形式,具有可達到較高高度、結構經濟、施工方便等顯著特點。韓家莊1號橋全長591 m,左半幅(3×40+3×50+8×40)m預應力 T形梁,右半幅(3×40+3×50+3×40+4×50)m 預應力T形梁,下部結構部分橋墩(左幅1號墩,2號～7號墩,10號～11號墩,左幅12號墩)采用了薄壁空心墩結構形式。

2 施工重點、難點

1)韓家莊1號橋地處太行山中麓,橋梁軸線方向跨越兩處山溝,原地貌標高在1 004.76 m～1 083.90 m,地形起伏較大、山谷呈“W”形,山坡地勢陡峭,且地質條件復雜,施工難度較大。2)涉及高空作業、起重吊裝,危險源集中,交叉作業多,安全形勢嚴峻。3)由于墩身是在動態中成型,且為高空作業,施工精度控制復雜,為保證橋梁性能和線形,必須做好墩身軸線和垂直度控制。

3 施工方案的選擇

1)滑升模板施工。滑升模板施工進度快、結構整體性好,能保證工程質量,安全可靠。但施工必須是動態連續的,不能間斷,且滑模結構復雜,設備投入量大,耗用大量滑升支承桿材料和測量施工定位的勁性骨架材料,成本較高而且工藝要求嚴格,混凝土質量難以控制,易使混凝土表面形成裂紋或出現變形。

2)爬模施工。爬升模板集工作平臺、支架、模板于一身,無需提升設備,無需為施工模板搭設工作平臺,也不需為模板搭設支架,依靠自身動力交替垂直或斜向爬升和下降,克服了滑模在動態下澆筑和在混凝土較低的狀態下脫模時容易發生中線水平偏高的缺點。但爬升結構體系復雜,工序較繁瑣,成本也較高。

3)翻轉模施工。翻轉模施工速度快,能夠隨時糾正墩身施工誤差,設備不復雜,經濟合理;拆模后的混凝土表面平整光潔,克服了滑模施工的不足,翻模對于薄壁空心墩施工來說是理想的施工方法,可節省模板,便于人工操作,確保混凝土的密實度。

4 翻轉模板、設備的選擇

4.1 模板的選擇

1)翻轉模是由三節段大塊組合模板及支架、內外工作平臺組合而成的成套模具。2)內外模板采用大面積鋼質模板,模板根據墩高度和鋼筋的定尺長度而定,一般模板高度取1.5 m,2 m,2.25 m等幾種高度,外模每層模板為4塊,高墩長寬各兩塊,內模由角模和大塊模板組成,內模帶有斜口,方便脫模。3)模板結構形式:設置穿墻拉桿,間距800 mm,內、外分別設置工作平臺支架,方便模組裝、拆卸和施工。4)用料:面板:5 mm厚的熱軋鋼板,肋:10號槽鋼,背楞:雙12號槽鋼,拉桿:D18-20精軋螺紋鋼。

4.2 設備的選擇

塔吊是薄壁墩施工垂直運輸的必備設備,塔吊的選擇要根據墩的高度、現場地形以及塔吊管轄薄壁墩的數量和模板的最大重量決定,一般D40塔吊不加輔助桿的獨立高度為30 m,D80塔吊不加輔助桿的獨立高度為45 m,D125塔吊不加輔助桿的獨立高度為47.5 m,D63塔吊不加輔助桿的獨立高度為40 m。由于翻轉模板在施工中采用手動葫蘆,所以手動葫蘆必須選用質量合格的產品,提升重量必須滿足提升模板的重量,保證葫蘆有50%的富余能力,定期檢查倒鏈的磨損程度,發現問題及時更換。

4.3 施工工藝

1)在承臺施工前,首先放出墩身十字線,做好型鋼支架,將墩身預埋鋼筋準確定位,并確保在整個施工過程中墩身鋼筋不移位、不偏斜。2)綁扎鋼筋和安裝模板。用全站儀放出基頂中心線和立模邊線,在基礎頂面設計位置開始綁扎鋼筋,待第一節鋼筋綁扎完畢后,安裝第一節模板,立模邊線外用砂漿找平,找平層用水平尺分段抄平,待砂漿硬化后由線路中心向兩側立模。第一節段模板安裝后檢查模板垂直度,并用水準儀和全站儀檢查模板邊線是否與墩身設計位置吻合,符合標準后進行下道工序。然后安裝防護欄桿和安全網,搭設外作業平臺,澆筑薄壁墩實心段,然后繼續綁扎第二節、第三節鋼筋,并安裝第二節、第三節模板及模板的防護欄桿和安全網,搭設內外作業平臺,驗收完成后,澆筑第二節、第三節混凝土。當第二、三節段混凝土強度達到3 MPa時,即可進行第四節、五節的鋼筋綁扎,綁扎完成后,并且第二、三節段混凝土強度達到10 MPa時,拆除第一節、二節段模板,用塔吊吊裝安裝第四、第五節模板,此時荷載由已硬化的墩身混凝土傳至基頂。依此循環向上形成拆模、翻升立模、模板組拼、搭設內外工作平臺、鋼筋焊接綁扎、灌注混凝土、養生和測量定位、標高測量的不間斷作業,直至達到設計高度。

5 影響高墩施工精度的因素及預防措施

影響高墩施工精度的因素可分為自然因素和人為因素兩類,自然因素主要指風載、太陽輻射及升溫、降溫造成的溫度荷載;人為因素主要指施工過程中工人的操作不當等,以及材料、施工設備等的不對稱放置,從而對墩身產生不對稱荷載,致使墩身產生撓曲變形,從而使墩身軸線發生偏差,影響墩身的施工質量。

5.1 自然因素引起的墩身軸線偏差控制方法

墩身軸線放樣時選擇在無風或微風時刻,以減小因風載引起的軸線偏差;為了避開日照溫差效應引起的墩身彎曲變形,應選擇在日照強度低的時刻,如在早晨太陽升起之前,傍晚日落后墩身溫差比較小的時刻,也可采用水霧降溫法以減小由日照溫差引起的軸線偏差。水霧降溫法:在滑模結構底部安裝周向噴水管,在日照強烈的天氣間斷地向墩身噴水,從而在墩身周圍形成一層水霧,降低壁板的日照溫差,減小因日照引起的墩身軸線偏差,同時為墩身混凝土提供養生水。

5.2 人為因素引起的墩身軸線偏差控制方法

施工中為盡量減小由于人為因素引起的質量問題,采取以下措施:1)對施工人員進行逐級交底,盡量避免由于操作不當以及材料、施工設備等的不對稱放置對墩身產生不對稱荷載,致使墩身產生撓曲變形。2)測量控制。a.為了防止墩中心偏位和橋墩扭轉,混凝土澆筑前后須反復用全站儀檢查橋墩橫、縱向中心線與設計位置的偏差,以及時糾正。b.澆筑混凝土前,用鉛垂線檢查模板垂直度,檢查各部支撐是否牢固,經檢查合格后,澆筑混凝土。

6 質量、安全控制措施

6.1 混凝土質量控制措施

1)混凝土采用攪拌站集中拌和由攪拌車運輸到現場,用機械吊運混凝土入模,分層澆筑混凝土,分層厚度為30 cm。用插入式振動器搗固,注意不要漏搗、重搗和搗固過量,在振搗過程中,應盡量避開拉桿,并派專人檢查,發現有松動螺母及時緊固。2)模板在安裝及拆卸過程中嚴禁碰撞,以免變形,并經常檢查其表面及肋帶,及時修整,以確保拆模后表面平整度和外形尺寸滿足要求。

6.2 安全控制措施

1)高墩上下方案主要采用內外爬梯法和搭設雙排腳手架法。2)塔吊、吊車等重型起重設備嚴格遵守“起重吊裝十不準”。3)現場做好防風、防火、防雷電、防高空墜落等措施,并制定各項安全預案,確保施工安全。4)加強對塔吊鋼絲繩的檢查,發現問題及時處理,吊模板用的電葫蘆也要經常檢查倒鏈,發現問題及時更換。

7 結語

韓家莊1號大橋薄壁墩利用翻轉模法施工,確保多個墩同時進行施工,提高了塔吊和混凝土設備等的利用效率。該方法沒有復雜的機電系統,易操作、實用可靠、速度快,有利于混凝土質量的控制。另外,由于模板可以重復使用,因此大大降低了工程成本,經濟效益顯著,可供類似施工參考。

[1] 姜艷霞.薄壁墩的滑模施工工藝及控制要點[J].山西建筑,2008,34(7):343-344.