復雜環境下鐵路圓端形薄壁空心橋墩施工技術

董曉瑜

(山西一建集團有限公司，山西侯馬 043000)

1 工程概況

新建張禮至臺頭線地方鐵路第四A標段位于襄汾縣呂梁山東側中山區，鐵路走向多變，地勢險要。大部分位于山區，跨越溝壑、山谷地段較多，該段龍澍峪大橋2號、3號、4號橋墩均為圓端形變截面薄壁空心墩，墩身外坡為46∶1、內坡為65∶1，墩身高度分別為:31 m，39 m，31 m;三道河大橋的6號、7號、8號橋墩均為圓端形變截面薄壁空心墩，墩身外坡為45∶1、內坡為75∶1，墩身高度分別為:46 m，49 m，43 m。

2 施工工藝流程

模板設計與制作→垂直運輸機械布設→測量放線→墩身鋼筋安裝→墩身模板安裝→墩身混凝土澆筑(留置混凝土試塊)→模板翻升、混凝土養護→封頂施工(空心薄壁墩身施工完畢后)→結束。

3 主要施工方法

3.1 模板設計與制作

圓端形空心墩外模系統包括平面模板和圓端形模板，圓端形模板采用由墩底至墩頂配備整套成型模板，一套模板到頂;墩身模板加工高度不為2 m的倍數時，加工相應高度的非標圓弧端模板及平模。

空心墩內外模板均采用鋼結構，標準節段高2 m，面板采用6 mm厚鋼板，模板對稱布置。橫向背肋采用雙［10槽鋼，間距0.6 m，法蘭采用L100×100×5 mm角鋼，拉桿采用Φ20圓鋼;圍帶采用2根［12b槽鋼背靠背焊接而成，圍帶內穿拉桿。

3.2 垂直運輸機械布設

垂直運輸機械選用塔吊，按一臺塔吊負責3個橋墩的原則布設。橋墩位于山谷風口處，考慮墩高風大，塔架設附著固定于墩身上，即在墩身做鋼牛腿，與墩身預埋鐵件焊接牢固。鋼牛腿端部設封板，在封板中心焊附著耳板，附墻件與耳板間用銷子連接牢固。墩身預埋件及鋼牛腿按圖1，圖2控制。

3.3 測量放線

在墩身首節澆筑段鋼筋綁扎完成后，于立模部分抹上一層砂漿并用水準儀找平，并于其上測量放樣墩身幾何尺寸關鍵點，并報驗檢驗合格后使用墨線彈出立模邊線，最后安裝首節澆筑段模板。

3.4 墩身鋼筋安裝

1)墩身鋼筋上下搭接采用單面焊，搭接長度不小于10d，焊縫寬度不小于0.8d。同一截面內主筋接頭面積不應大于總截面面積的50%，相鄰接頭應交錯公開，上下錯開的距離應滿足不小于0.5 m且不小于35d。在接頭長度區段內，同一根鋼筋不得有兩個接頭。

圖1 塔吊位置示意圖

2)薄壁空心墩每節澆筑4 m，為保證鋼筋在大風時不致過分搖擺及避免鋼筋安裝時工作量過大，每節受力主筋的長度控制在4.5 m以內。

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3.5 墩身模板安裝

1)模板進場后，首先進行模板預拼裝，檢查模板各部分尺寸、模板接縫及平整度。首次使用模板要把與混凝土相接觸的表面打磨光滑平整，并涂刷脫模劑，涂刷時要輕、薄、均勻，全橋采用同一種脫模劑，以保證混凝土表面顏色一致。

2)模板安裝采用塔吊吊裝，人工輔助。先拼裝外模板，然后吊裝內模板，最后上拉桿。每節模板安裝時，可在兩節模板間的縫隙間塞填0.5 mm～1 mm厚薄鋼板糾偏。

3)空心墩壁厚用拉桿控制，拉桿處的內外模板之間套PVC管，以便拉桿抽拔再次利用。

4)模板分節支設，每節支設4 m后澆筑混凝土一次，拆除時拆2 m，留2 m不拆用于支托上節模板。最上一節墩身澆筑后，剩余模板整體拆除完。模板安裝應穩固，接縫嚴密，不得漏漿。

5)模板外側作業平臺加工。墩身外部作業平臺依靠每節外模板上端的三角桁架加寬解決。加寬桁架選擇楔形模桁架，加寬后上鋪竹排作為行走通道，外掛安全網作為防護，防護網底部兜至最底端模板上形成封閉，如圖3所示控制。

6)模板內側作業平臺。a.施工時在墩身內部搭設腳手架作為作業平臺，內腳手架立于實心段混凝土之上。腳手架作為作業平臺的同時考慮作為墩頂實心段支架，搭設時采用鋼管扣件式滿堂腳手架。b.施工空心墩第一節模板時，墩身預留1 m×1 m的孔洞，方便施工人員出入，最后內部腳手架通過該孔洞運出。c.為便于內模的拆除以及鋼筋的連接與綁扎，內腳手架局部位置臨時搭設長竹排或木板，在作業完成后拆除。在每次墩身將要施工的頂部位置，在腳手架上搭設作業平臺，作為混凝土施工的作業平臺，混凝土澆筑作業工人于平臺上進行作業。d.考慮到內模拆除以及輸送泵管工作時對架子的震動，在內模未拆除的部位，橫向鋼管端部應離內模500 mm，內模拆除后，再用較長鋼管和墩身內壁鎖定，確保腳手架的穩定。立一節內模搭設一節腳手架，直到設計規定高度。

圖2 牛腿位置平面示意圖

圖3 加寬作業平臺示意圖

7)模板安裝完后對模板進行檢查，首先檢查模板的接縫及錯臺，模板的接縫控制在1 mm以內，模板的錯臺控制在2 mm以內;施工中嚴格控制軸線偏差在10 mm以內。如果有不合格的情況，用手拉葫蘆和千斤頂進行調整。

8)混凝土澆筑完成后，待工作層混凝土強度達到3 MPa，支撐層混凝土強度達到10 MPa，用吊機拆除支撐層模板并吊至地面打磨除銹涂脫膜劑，待鋼筋加工完成經檢驗合格后用以工作層模板為新的支撐受力點安裝模板。如此循環直至墩身施工完成。

3.6 墩身混凝土澆筑

混凝土澆筑按三大階段施工，即墩底實體段、墩身空心段、墩頂實體段。墩底實體段、墩頂實體段均一次性澆筑成型。

2)澆筑前，對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查，將模板內的雜物、積水和鋼筋上的污垢清理干凈;模板縫隙填塞嚴密，模板內面涂刷脫模劑;檢查混凝土的均勻性和坍落度;澆筑混凝土使用的操作平臺，便于人員與料具上下，并保證安全。

3)混凝土分層澆筑厚度不超過300 mm;控制混凝土澆筑的速度在1 m/h。混凝土澆筑連續進行，如因故必須間斷時，其間斷時間小于前層混凝土的初凝時間，允許間斷時間經試驗確定，若超過允許間斷時間，按工作縫處理。

4)在混凝土澆筑過程中，隨時觀察所設置的預埋螺栓、預留孔、預埋支座的位置是否移動，若發現移位及時校正。澆筑全過程有專人進行觀察、測量(坍落度、混凝土入模溫度)記錄。澆筑時必須有專人監護模板、拉筋的變化。

5)采用振動器振動搗實。振搗棒在振搗過程中與側模應保持在50 mm～100 mm的距離;插入下層混凝土深度控制在50 mm～100 mm;振搗時間以混凝土表面呈水平不再顯著下沉、無大量氣泡、表面浮出灰漿為準。振搗完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒;要避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預埋件。

3.7 模板翻升、混凝土養護

1)模板翻升。

模板支立和拆除均采用塔吊進行，模板拆除前先用吊機掛鉤吊住模板并使吊機保持受力狀態，在作業平臺下部掛吊籃，人員下至吊籃進行豎向螺栓拆除，然后上至平臺拆除橫向螺栓，模板拆除時先松開拉筋，但不能取出，以防止模板與混凝土突然脫落而引起模板掉落;拆除時先外模后內模，最后再行拆除拉筋，拆除過程中安排專人觀察模板動向，如出現模板位移則停止施工，重新調整吊鉤位置后再行拆除。

模板拆除完畢后，重新對模板進行打磨及涂刷脫模劑處理，處理完畢吊至上層模板后再行連接支立。

2)混凝土養護。

混凝土完畢后，及時按溫控技術措施的要求進行保溫養護，用塑料薄膜、棉氈作為保溫材料覆蓋混凝土和模板。混凝土澆筑完畢，混凝土強度達到2.5 MPa后，即可從下至上拆除墩身模板，頂端一節模板暫不拆除以便于下一循環模板連接。

3.8 封頂施工

模板翻升至墩頂封閉段底模設計起點標高時(最后一段空心段)應注意，混凝土應澆筑至上部倒角處，即墩頂實心段以下。然后拆除內模從上部孔洞內吊出。

空心墩部分內模全部拆除完后，延用內模搭設的滿堂支架，作為墩頂實心段的模板支架。支架上部鋪設上下兩層方木，方木上部鋪竹膠板作為底模。

底模安裝完成后，安裝墩頂實體段鋼筋并安裝外模板，搭設外側施工平臺和安裝防護欄、掛安全網，安裝預埋件，一切驗收合格后澆筑墩頂封閉段混凝土。

4 質量控制

1)模板安裝允許偏差見表1。

表1 墩身模板允許偏差和檢驗方法

2)鋼筋安裝允許偏差見表2。

表2 鋼筋安裝及鋼筋保護層厚度允許偏差和檢驗方法

3)墩身混凝土允許偏差見表3。

表3 墩身混凝土允許偏差和檢驗方法

5 實施效果

施工完，墩身混凝土表面平整、色澤均勻，接槎平整，無跑模現象;外形整體輪廓清晰，圓弧平順，線角順直、清晰。