空心薄壁墩無支架施工工藝及質量控制

劉洪波

在傳統施工技術逐漸被新工藝、新技術取代的今天，如何因地制宜、使施工工藝更趨于機械化、自動化、集成化，既保證工程質量，又可使施工周期更短，創造更大的經濟效益之目的，是眾多單位不斷探索的課題。我們在山西忻保高速公路西南溝大橋空心薄壁墩的施工中采用了無支架組合鋼模板與塔式吊機垂直運輸相結合的施工技術(以下簡稱無支架施工技術)，達到了加快施工進度，提高經濟效益的目的。現結合西南溝大橋具體施工過程，將此施工技術闡述如下。

1 工程概況

西南溝大橋位于山西忻保高速公路K32+080.190～K32+291.400段，全長211.21 m。上部結構采用4×30 m+3×30 m預應力混凝土連續箱梁，下部3號，4號，5號墩均為矩形空心薄壁墩，墩身高達42.0 m，橫橋向寬4.25 m，縱橋向寬2.4 m。空心薄壁墩中間段壁厚50 cm，其中上下部2.0 m為變截面段(50 cm漸變為100 cm)。

本橋平面位于緩和曲線長Ls=132.804 9 m的平曲線及直線上，布孔時以K32+191為基點按曲線內側弦長控制，墩臺徑向布置。縱面位于i1=2.1%，i2=3.95%的豎曲線及i2=3.95%的直坡段上，變坡點樁號為K32+114.023。在0號臺，7號臺處分別設置一道D80型伸縮縫，在4號橋墩處設置一道D160型伸縮縫。

2 施工方案的提出

墩高、壁薄、施工場地狹窄、工期緊是本橋施工的特點。根據此特點結合現有施工設備狀況提出:

1)傳統搭設井字式腳手架翻模施工(下面簡稱傳統施工方法)。

2)采用無支架施工。

3 施工方案的比選

對兩種方案從以下幾方面進行比較:

1)從材料用量方面:傳統方法需要大量架桿及扣件，由于受施工場地及費用投入較高，此方案基本不可行。無支架施工不需用架桿，只需用一次性投入少量作為工作平臺所用安全防護鋼筋即可。

2)從施工進度方面考慮:傳統方法施工由于墩身高，搭設架桿需要大量時間及人力，在施工完一個墩柱后施工另外墩柱，拆卸架桿同樣需要大量時間及人力，即周轉周期較長，并且耗費大量人力。無支架施工不需要搭設架桿，只需要塔式起重機配合垂直運輸，在施工完一處墩柱施工另外墩柱時只需要用塔式起重機轉移模板即可，不需要投入大量人力。

3)從安全角度分析:傳統方法由于搭設支架較高，交叉施工人員多，需要的保證安全措施的費用相對較大，且安全環節相對較多。無支架施工只需要在施工平臺上搭設一個封閉式的安全空間即可。

綜合以上兩種方案的優缺點本工程宜采用無支架施工方案。

4 施工方案

本橋采用無支架施工方案，施工現場通過修筑施工便道，解決地面水平運輸問題，并在各個墩臺位置平整出滿足施工的場地。提升設備采用塔式起重機，根據橋高及跨徑、起重機有效提升重量，采用50型塔吊，作業半徑為50 m，在20 m處提升重量為2.5 t，這樣可以同時兼顧兩個墩位的施工。

4.1 模板設計

將外模施工平臺支撐于外模板的橫肋上，工作平臺隨外模標準節一起提升，施工人員在內外模施工平臺上進行模板安拆、鋼筋安裝、混凝土施工等。

通過計算，模板高度為2.25 m，模板橫向主肋采用[16槽鋼，中豎向主肋采用[8槽鋼，中橫主肋采用10 mm扁鋼，縱橫向邊主肋采用角鋼80×80×8，面板采用6 mm鋼板。內外模板通過φ20對拉桿連接，在穩定性方面主要通過拉桿的抗剪、混凝土與模板的粘結力、模板的整體受力來保證整個模板的穩定性。外模施工平臺采用75×75×5角鋼焊接成三角托架，焊接于外側模橫肋上，每個標準節外模安裝一套，在支架位置處連續鋪設，形成貫通通道，并在外模上安裝施工人員上下通道。在三角托架頂面密排5 cm厚木板，供施工人員作業、行走，存放小型機具。

模板高度的選定:因墩身高，綜合考慮了節段施工時間、機具長度及鋼筋配料和混凝土施工縫的數量，確定模板分為3節，每節高度為2.25 m。每節由4塊整體式大塊模板組拼而成。施工時，每次澆筑2節模板的高度，即每次翻2節模板，澆筑4.5 m高的混凝土。

4.2 施工工藝

1)施工準備:在承臺混凝土澆筑完成后及時測設墩柱軸線并彈好外模板線，模板支立位置用高標號砂漿找平，并在承臺四個直角拐角處預設四個控制點，用以控制薄壁墩的垂直度(用垂準儀測設)。

2)鋼筋綁扎:按規范要求考慮到本橋施工進度，豎向鋼筋采用直螺紋絲扣接頭形式連接，這樣較大程度加快了鋼筋綁扎進度。高處鋼筋綁扎采用定位架作為工作平臺及鋼筋固定。定位架與墩柱模板采用高強度螺栓進行連接固定。

3)模板安裝:鋼筋綁扎完成后即開始安裝模板。無支架施工原理即每次以混凝土澆筑完成的上層模板作為下次混凝土澆筑模板的基礎，作為上層模板的支撐(包括內外模板)。內外模板連接用兩層φ20拉桿連接，沿橋橫向每層3根，均勻排列，沿橋縱向每層2根，均勻排列。將要安裝的模板用塔吊運至安裝位置進行合模。合模時用垂球對模板垂直度進行初控。合模后用垂準儀對垂直度進行終控，直至各項指標符合設計規范要求。

4)混凝土澆筑:混凝土在拌和站集中拌和，拌和機均配備電子計量設備，各種計量衡器經常標定以保持準確。拌和時對骨料的含水率經常進行檢測，以調整骨料和水的用量。上料程序:砂→石→水泥→水，在整個拌和過程中，嚴格控制水灰比和混凝土坍落度。模板支好報檢監理工程師檢驗合格后開始混凝土澆筑。混凝土使用混凝土攪拌運輸車運輸至澆筑現場。為避免模板發生偏移，混凝土下料時應沿周邊對稱下料，并為了保證外觀質量，用附著式振搗器對模板四周同時進行振搗。每次混凝土澆筑量為4 m～6 m。

5)拆模:混凝土強度達到設計強度70%時即可拆除下層模板。外模及工作平臺拆成四大片，內模拆成小片后由人工配合塔吊吊出。

6)翻模:拆除的外模及內模人工打磨涂油后，由人工配合塔吊重新翻至未拆模板上方安裝就位，準備下道混凝土澆筑。

7)養護:拆模后的墩身混凝土要及時灑水養護，由于墩身較高，灑水不易，故要求墩身采用塑料薄膜包裹覆蓋。

5 施工質量的控制

5.1 原材料控制

1)砂主要做顆粒分析及含泥量試驗，選用顆粒堅硬、強度高、耐風化的天然砂。在混凝土配制時考慮砂的細度模數和級配情況。

2)施工所用碎石要進行級配及壓碎值試驗，碎石最大粒徑不超過結構物最小尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4。

3)水泥主要做凝結時間、強度試驗。水泥運至工地后應盡快使用，對于不合格材料嚴禁進場。

4)水的化學分析應按JTJ 056-2000公路工程水質分析操作規程進行，飲用水可不進行試驗。

5)所采用的外加劑，必須是經過有關部門檢驗并附檢驗合格證明的產品，其質量應符合GB 8076-1997混凝土外加劑的規定，使用前應復驗其效果。

5.2 混凝土質量控制

混凝土嚴格按照配合比設計，對碎石、砂含水量測定并對碎石、砂重量進行調整后拌制混凝土，嚴格控制拌合時間，保證混凝土的和易性。對混凝土坍落度進行測定，以保證混凝土的和易性及強度。嚴格控制混凝土振搗方式、位置、時間、層厚。

5.3 外觀質量控制

1)采用同一廠家的水泥、砂石、外加劑、摻合料，確保外觀的一致性。

2)針對混凝土和易性差、顏色灰白的問題，調整混凝土配合比，在保持原來配合比、坍落度的前提下，采用“雙摻”技術，增加適量粉煤灰和減水劑，這使得混凝土的顏色更均勻，和易性更好。

3)水平施工縫鑿毛處理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平施工縫，當混凝土終凝前，即可由人工在內外模外側，由近及遠繞周圈鑿混凝土表面浮漿。待再立模前清掃干凈即可。

4)澆筑混凝土前，先對上次施工頂面人工鑿毛，對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查、整理，清除雜物，用高壓水沖洗干凈，模板間和下部嵌塞海綿條以防漏漿。

5)混凝土應按一定厚度、順序和方向分層澆筑，每層30 cm，采用插入式振搗棒星形振搗，要求移動間距不超過振動器作用半徑的1.5倍;與側模應保持5 cm～10 cm的距離;插入下層混凝土5 cm～10 cm，操作嚴格遵守快插慢拔要求，避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預埋件。

6)提高立模精度，改用厚10 mm的海綿膠皮處理接縫，保證接縫嚴密。

7)盡可能安排在下午或夜晚溫度較低時安排混凝土澆筑施工，減小混凝土的坍落度損失。

8)混凝土澆筑時，混凝土面低于模板面10 cm，保證混凝土面的連續性。

9)為確保墩身外觀質量，模板翻升到位后，必須對模板進行徹底的清理、調直、修補和加固。

10)混凝土澆筑完成后，未拆模前，應在養護期間經常使模板保持濕潤，拆模后立即進行薄膜覆蓋，以保持混凝土表面濕潤，養護期不少于7 d。

11)拆模后及時修復表面缺陷，保證墩身顏色一致。

6 施工總結

高墩施工中除了進行嚴密的勞動組織外選用合理的施工工藝十分重要。我們由于采用了無支架施工技術，大大縮短了西南溝大橋施工工期，并為施工企業帶來巨大的經濟效益。在本工程施工過程中，進度和質量均達到了很好的效果。

[1]程多波.阿山河特大橋空心薄壁墩翻模施工技術[J］.山西建筑，2011，37(15):161-162.