空心薄壁墩翻模施工技術及質量控制

趙紅燕

(山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000)

1 工程概況

臨離公路橫穿山西省呂梁山區，所過地區溝壑縱橫，設計高程與原地面落差較大，橋梁多數為高墩施工。臨離高速公路第一合同段前白溝大橋是太原—佳縣高速公路經臨縣前白溝村附近的一座大橋。該橋位于分離式路基上，左線上部采用6-40 m裝配式預應力混凝土連續T梁，中心樁號為ZK165+582，全長248 m;右線上部采用8-40 m裝配式預應力混凝土連續T梁，中心樁號為K165+548，全長328 m。橋下部結構橋墩采用實體墩和空心墩，基礎采用樁基礎。主墩(空心墩)最大高度為40 m，外型尺寸為3 m×2.5 m，內部結構:下部2 m實心部分，上部為空心部分。

2 施工技術選擇

根據以往的施工經驗，結合施工現場及機械設備情況，初步擬定有滑模、爬模、翻模施工三種方法，根據三種方法的施工適用范圍、優缺點，從經濟投入、施工效率、質量控制難易程度、機械設備配置幾方面進行分析、測算，經過綜合分析比較，滑模和爬模施工速度快，但配套設備多，施工機具投入大，一般均需配備塔吊、電梯等設備。而翻模施工適用于地形條件比較復雜，大型機械設備無法進場的情況，同時能滿足施工進度的要求。本橋橋墩施工選定塔吊配合翻模施工方案。

3 模板施工設計

翻模施工中的墩身模板施工設計是整個施工的關鍵步驟，直接影響施工的效率、墩身的質量，所以模板系統的施工設計質量至關重要。

3.1 受力分析

施工荷載的承重結構為墩身模板，墩身模板通過與墩身混凝土的包裹粘結及對拉螺桿的支撐來承重上節混凝土的荷載，因此，模板除具有一般的模板功能外，還應考慮模板的強度和剛度。模板是該體系中主要承力部分，所承受的作用力和反作用力分別是:荷載:上層模板的重力，掛架及操作人員的重力，小型施工機具的重力、混凝土的側壓力、振搗產生的荷載;反力:拉桿螺栓端頭豎向支承力，模板自身束縛力，墩身混凝土對模板的摩擦力。

3.2 模板設計參數選定

模板由上中下3層組成一套，層高度2.0 m，單塊模板的寬度根據墩身尺寸、外觀質量要求等因素確定。為了使模板的自身剛度滿足自承的要求，外模應選用大于5 mm冷軋鋼板作面板，不小于63×6角鋼作外框法蘭，并用相同規格的角鋼、扁鋼、槽鋼設置豎向及橫向肋。上下及相鄰模板用螺栓聯結。模板加工時應注意:型鋼間滿焊，型鋼與面板間間斷焊，焊縫長30 mm，模板間的錯臺、接縫小于0.5 mm。螺栓孔間距偏差范圍小于2 mm。平板模板對角線公差為1 mm，模板表面平整，模板加工完后，要對模板進行試拼，保證施工時接縫平整和垂直度。

內模:內模可用組合鋼模或竹膠板組拼而成，槽鋼或方木做背楞。外楞間距以及螺栓預留孔間距同墩身外模板。內模工作平臺由角鋼或碗口腳手架組拼，上鋪木板。拐角模:外角模與內角模均采用定制的異形角模。

3.3 模板的強度與剛度計算

通過受力檢算，均滿足設計施工規范要求，可以使用。檢算結果如下:1)墩身混凝土作用于模板的設計總荷載為52.3 kN/m2;2)面板最大應力為7.59 N/mm2＜13 N/mm2;3)模板撓度為0.35 mm ＜［w］=0.7 mm;4)木工字梁最大應力為 5.8 N/mm2＜13 N/mm2;5)面板和木工字梁的組合撓度為0.847＜［w］=3 mm。

4 垂直運輸機械選擇

前白溝大高墩施工的突出問題是垂直運輸。由于高度和地形的限制，考慮到該橋主墩高，混凝土、鋼筋用量大，同時為方便兩岸材料倒運及現澆施工的需要，在每個主墩中間安裝一臺QTZ80A型塔吊，在高墩施工時，用塔吊解決材料和小型構件的垂直運輸。

5 墩身施工流程及高墩翻模施工要點

1)測量放樣。根據墩身中心線放出內外模邊線及鋼筋的平面位置，并進行校核、報驗。設定垂直度檢測基準點。2)墩身鋼筋制作與安裝。鋼筋在加工棚內制作，要保證鋼筋的制作精度。形狀和尺寸已確定的鋼筋可采用經常拉尺檢查的辦法對精度進行有效的控制。加工好的鋼筋分類存放，掛牌標識(標識內容包括規格、型號、安裝位置等)。鋼筋安裝:主筋為螺紋鋼筋，為保證鋼筋的連接質量與進度，采用直螺紋套筒進行機械連接，主筋支立起后利用在內支架上進行定位，可做到防止鋼筋傾覆及保證主筋間距準確的作用。箍筋綁扎時，首先在主筋上標出箍筋的間距，按此間距綁扎可保證箍筋的水平(見圖1)。3)首節模板安裝。由于是翻模施工，在高空中調整模板垂直度的難度較大，且費時費力，只有在保證底節模板頂面水平的條件下，才能有效保證在整個翻模施工過程中，接縫平整、緊密，墩身的垂直度符合施工規范的要求。模板的垂直度通過四個角的坐標來控制，平面位置偏差控制在5 mm以內。由于內、外模板連接成一體，截面較大，因此截面模量較大，在高空作業，不易用拉繩調整模板的垂直度，在高空調整模板垂直度時，宜采用墊高的方法調整模板的垂直度。4)混凝土澆筑。采用拌合站集中拌合，輸送泵運送，插入式振搗器振搗的施工方法。澆筑混凝土前要檢查模板，鋼筋以及預埋件的位置，尺寸和保護層厚度，確保其位置準確，保護層足夠。采用C50高性能混凝土，配合比按照規范、規程設計和試驗確定，控制混凝土緩凝時間3 h～5 h。按照泵送混凝土規程設置混凝土泵和泵管，進行泵送施工，配備混凝土提升斗作為備用(如圖2所示)。5)模板拆除及翻升。澆筑完第二節2 m混凝土后，根據現場制作的同步養生試塊，待第二節段混凝土強度大于3 MPa，第一節段混凝土強度大于15 MPa時，鑿毛清理第二節段混凝土表面，準備第三節段墩身施工。待第一節混凝土強度不小于15 MPa時，即可拆除第一節混凝土的外模。每一節翻升模板主要由內外模板及縱橫肋、剛度加強架與工作平臺、模板拉筋、安全網等組成。模板之間用螺栓連接，用［12槽鋼支撐拉筋墊板，［12槽鋼間距不超過1 m，拉桿用的光圓鋼筋。在拉筋處的內外模板之間設硬管，以便拉桿筋抽拔及再次利用。6)墩頂封閉。當模板翻升至墩頂封閉段底模設計起點高程時，暫停施工。在內外側模板上安裝封閉段底模板，拼縫要嚴密，刷脫模劑后綁扎鋼筋。安裝外模板、圍帶、模板固定架，搭設外側施工平臺和安裝防護欄桿。掛好安全網，灌注墩頂封閉段混凝土，養生達到規定強度。

圖1 鋼筋安裝

圖2 澆筑完第一節混凝土

6 薄壁空心墩的質量控制

6.1 薄壁空心墩的測量監控措施

施工難度大，技術要求高，如何控制高墩的垂直度就成為控制施工質量的重中之重。由于墩身是在動態中成型，而且是高空作業，施工精度控制十分復雜，墩身過大的偏差勢必對該橋的性能和線形有著較為顯著的影響。為此必須對高墩施工的精度給予足夠的重視。根據項目的實際情況，采用激光垂儀+全站儀聯合測量控制方法。具體使用的儀器為拓普康GTS-602L型全站儀和索佳PD3型激光鉛垂儀。在施工中需注意:激光鉛垂儀需每半月進行一次校核;每1月～2月需對大橋控制網進行一次復核。

1)建立橋梁施工測量控制網。薄壁高墩控制測量根據設計院交樁樁點進行大地四邊形網控制，該控制網能滿足二等導線網聯測的要求。高墩墩身控制采用在承臺頂面放出墩身四個角點進行模板控制點，模板安裝完后，再對四個角點、軸線控制測量點檢查測量，根據理論放線坐標進行放線，求出實際的偏差值Δx，Δy，要求滿足Δx≤2 mm，Δy≤2 mm，每節測量消除測量誤差積累。

2)為確保高墩施工的質量，在施工過程中，應做好墩身的測量和監控。在承臺施工時預埋墩身鋼筋由測量人員放出墩身邊線，根據墩身鋼筋布置放好點將豎向束筋預埋好，確保了墩身鋼筋位置精確。第一節墩身施工是控制垂直度的關鍵，要求大模板的底座首先必須調平。每次立模和澆筑后都使用全站儀對模板的四個角點定位檢查，一旦發現有偏差必須校正后方可進行澆筑，對墩身混凝土澆筑采取準許制度即澆筑之前要有測量人員的模板檢查報告和質檢員的鋼筋檢查報告報施工負責人批準澆筑。

3)墩身隨高度的增加，日照影響引起的搖擺擺幅越來越大，為避免日照的影響，混凝土澆筑前的模板檢驗與精確定位一般安排在早晨日出之前進行。

6.2 薄壁空心墩的外觀質量控制

為了提高外觀質量，經多次探索，施工中采取了以下措施:

1)針對混凝土泵送難，和易性差，顏色灰白的問題，施工中優化了混凝土配合比，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。

2)提高立模精度，采用玻璃膠處理接縫，保證接縫嚴密。

3)夏季施工應限制混凝土出料溫度不得大于30℃，規定混凝土內外溫差不超過20℃，以保證混凝土的澆筑質量。嚴格規定澆筑時間，以此控制混凝土內外溫差。

4)混凝土澆筑完成后，未拆模前，應在養護期間使模板保持濕潤，拆模后立即用薄膜覆蓋，采用高壓水霧噴技術，確保混凝土表面濕潤。

5)拆模后及時修復表面缺陷，保證墩身顏色一致，棱角分明。

7 墩身施工的安全

空心薄壁墩屬于高空作業，安全措施非常重要。建立健全安全生產管理體系，認真落實安全交底、監督檢查、考核獎懲制度，由專職安全員監督各個部門的安全職責和監督檢查、考核，定期召開安全生產小組會議決定重大問題，并由各部門執行，安全員將此增列入監督檢查內容，進行日常管理。根據危險源辨識的結果，制定安全交底卡，將模板安裝拆除、鋼筋定位安裝、混凝土澆筑等安全規程逐項進行安全交底。安全員對檢查出的安全隱患跟蹤整改結果，不達到要求不許施工。

1)工程大型機具較多，由于工期緊迫，將會采取多班作業，各種機械操作人員變換頻繁，因此要建立健全機械的操作責任制以及交接班制度，并加強管理，避免失誤，確保安全生產。

2)現場施工中，必須做好安全防護用品及安全防護設施的配置工作。

3)采取氣象預警管理，遇有5級(含5級)以上大風、濃霧、雷雨、冰雪等惡劣天氣，提前告之，提醒相關作業班組不得進行露天高空作業。加大惡劣氣象后如大風、雷雨、冰雪過后，應及時對高處作業安全的檢查制度，對所有設施逐一加以清掃、檢查，發現有松動、變形、脫落和損壞現象時，應及時進行修理加固，隱患消除后方可繼續作業。

4)操作平臺欄桿外必須牢掛安全立網，多張立網連接使用時，相鄰部分應靠緊或重疊，立網底部全部封嚴。

8 結語

通過前白溝大橋實踐證明，翻模施工是高墩施工方法中一種較為科學、合理的方法，它特別適用于地形條件比較復雜，大型機械設備無法進場施工的地方，在同類工程量不是太大的情況下，它具有操作方便，易掌握，成本低，工期短，安全，質量易于管控等特點。

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