薄壁空心墩施工技術在橋梁中的應用分析

■孫中陽，孫旭峰 ■河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司，河南 鄭州 450052

1 工程概況

桑樹壩大橋全線長1652．48m，分左右兩幅，左幅長1347．92m，右幅長304．56m。左幅平面由直線、緩和曲線和三個圓曲線(R=550m和R=850)組成，縱坡為2．85%、4%、和2．796%;右幅平面由緩和曲線(A=275．913)加緩和曲線(A=239．924)和圓曲線(R=550m)加緩和曲線(A=225．188m)組成，縱坡為2．85%。本橋墩身結構分別為空心墩共15個，C40墩身混凝土8084m3;柱式礅41個，其中Ф1600圓柱墩49個，Ф1800圓柱墩4個，C30混凝土8505m3。最大墩高達72．2m，0#橋臺采用肋板臺，樁基礎，51#橋臺采用U臺擴大基礎;右幅上部采用2×30m+3×40m+2×30m預應力空心板，先簡支后結構連續，右幅下構橋墩采用雙柱墩，樁基礎，橋臺采用肋板臺樁基礎。大橋橋址區位于大型巖溶槽谷附近，巖溶為場地主要不良地質現象，地表見有溶洞。右幅位于槽谷北側斜坡上，左幅則跨越槽谷及谷中的恩利公路，止于槽谷南側斜坡，各橋臺均處于陡坡部位，自然坡度30°左右。地勢險峻，施工難度巨大。

2 施工方案

橋梁施工前結合設計方案、施工時間、施工環境等一系列因素相比較之下，進行薄壁空洞開鑿的時候選擇翻模，它是由組合的模板、支撐架子、工作平臺、塔式起重機、手動葫蘆組合而成的成套模具。每一節段翻模主要由內外模板、模板固定架、斜拉索、內外拉環、對拉螺栓、拆模吊籃等構成。由于橋墩最大高度達74．184m，墩身太高，施工分墩底段→中間段→墩頂段三步進行。為了確保設計墩身的模板光潔度和平整度相一致，需要依據墩身設計的第一段高度，用與翻模施工的同一種模板立模，在完成墩底段施工后即開始翻模拼裝，實施翻模段施工，墩頂段從墩底開始計算調整，按每節模板高度將墩頂段調整為整米整節施工。

3 施工工藝(如圖1)

圖1 薄壁空心墩翻模施工工藝框圖

3．1 模板施工

(1)模板特點。此次施工共定制模板36套，模板設置分兩塊，內外模之間可以相互互換，自下而上反復倒用。相對于爬模、滑模可以節量大量模板，并且模板調整方便，易于加工，并且零部件損砂小、操作簡便、結構更加簡單。采用大塊模板施工時在墩內設橫隔板調節坡率，并在隔板上釘鐵皮環繞整個模板內側，不但減少了豎向縫，并且不漏漿，使墩身外觀的美觀性有了很大的提高。為減少腳手架使用量，施工中采用預埋U形鋼筋作為內模支撐的支加，提高了工程的經濟性。

(2)模板制作。根據施工圖紙制作定型鋼模板。外模每節高3m，內模每節高3．4m，采用6mm鋼板、∠100角鋼，后背加設肋板，兩側設翼板，內模和外模都是有角膜和平模組建而成，差異就在角膜的數量不同。水平距離為60cm，模板頂面及底面與面板之間用10mm厚的鋼板焊接，砼空心支撐采用與墩身混凝土相同標號的混凝土進行預制，斷面為10×10cm，中間預留Φ25圓孔，長度與空心墩壁厚相同。眼孔間距30cm，對拉螺栓對應的螺桿鏈接由Φ25圓鋼加工而成，還給其配螺帽和墊圈。施工的快慢、施工環境及其脫模強度直接影響模板節數的選定，大約進行3至6次作業。

(3)翻模支撐。在預埋的U型鋼筋上反搭設由鋼管支架來支撐內膜，鋼箍支撐加在三節模板外，再在模外的每節繼續增加鋼箍，使得最頂端的鋼箍的各個方向都有一條繩索來確保軸線足夠垂直。采用Φ25螺栓對內外模板對拉。混凝土澆注時在澆筑面上方增加隔板支撐(大于50m時，每20m設橫隔板一道，當墩高小于50m時，每15m設橫隔板一道)，隔板采用托架施工。為防止混凝土澆筑過程中模板內縮或產生漲模，造成墩徑變形。混凝土澆至隔板高度時拆除隔板。為保證模板足夠的支撐強度拉索采用直徑＜30mm鋼絲繩，鋼箍＜20mm圓鋼。先采用拉緊器將鋼箍大致拉緊，再通過模板來收緊。翻模支撐結構見圖2。

圖2 翻模支撐結構圖

(4)模板拆除。按設計要求當混凝土強度達到當澆筑混凝土的強度達到1．2Mpa時可綁扎鋼筋，并將掛籃提吊節段的上一節支架上后開始拆除側模板，下節內外模板拆除后可即移至上一節繼續使用。在拆模過程中確保澆筑的混凝土棱角和表面不被破壞，在拆模時還應注意在每個節段中要保留兩節模板以確模上節模板的穩定。

3．2 鋼筋綁扎

根據設計要求，鋼筋綁扎與模板安裝、混凝土灌注配合進行，空心墩采用分段綁扎、焊接，柱式墩鋼筋籠預先綁扎好后用吊車吊裝就位。墩身鋼筋從承臺接長時注意調整鋼筋的長度，鋼筋綁扎時隨時要調整主筋位置，防止鋼筋骨架傾斜。搭接焊接時必須對鋼筋預變，使連接的兩根鋼筋軸線位于同一水平線上，在鋼筋鋼焊接過程中鋼筋的焊接接頭長度在同一截面內要大于等于鋼筋直徑的30倍但不小于30cm并且鋼筋接頭要小于等于鋼筋直徑的一半。為保證鋼筋保護層厚度，要在模板與鋼筋之間安裝異形砂漿墊塊，墊塊與鋼筋之間要綁扎牢固。

3．3 混凝土施工

結合該橋施工環境復雜和墩身條件，考慮混凝土的水平運輸和垂直運輸等因素，混凝土采用商品混凝土，配備兩個拌和站集中拌和由罐車直接送泵送入模，振搗用φ75的插入式振動器。由于墩身分三段施工，第一段及調平段澆注的砼，預留接縫鋼筋與上段砼牢固粘結，表面要做拉毛處理。澆注混凝土的過程中要做好灌注的記錄，澆注時要分層進行澆注，每層的厚度要控制在30cm以內。搗固時候要細心，不要太用力，也不要漏搗。搗固棒應與模板等保持一定距離，不能相接觸。泵應該對準模板口順利入模，防止外灑砸傷人。

3．4 墩頂封閉及脫模養生

當墩身頂部節段按要求施工至最后一個整米整段并達到設計起點標高時，開始進行墩頂封閉施工，內側模改裝封閉段木制模板。模板采用5cm厚刨光木板，刷脫模劑后綁扎鋼筋，底模支架用鋼管支架焊接，安裝外模板、護欄、安全網、拆模吊籃后灌注封閉段混凝土。當混凝土強度達到2．15MPa時即可以脫模。由于墩身高，混凝土灌注量大，為防止混凝土因內部溫度過高而產生收縮裂縫而影響墩身美觀。前期養生采用水泵抽水灑水養生，每個墩身由一個水泵供水，間斷的灑水，確保整個墩身從上到下總有水養生。后期可使其自然養生。

4 施工質量的保證

4．1 墩身線型控制

因為墩身的柔韌性好，薄壁空心洞技術容易受到環境因素及一些機械誤差的影響，墩身的線性極易發生彎曲及其晃動，使得墩身本來的面目發生改變，所以關于墩身線型控制成為施工質量控制的重點。

(1)此次墩身模板采用了大剛度模板(面板為6mm鋼板，筋板為∠100×63mm的角鋼，以此來提高控制墩身模板線型，提高對環境及其它因素的抵抗力。

(2)在進行混凝土澆筑時，應該從兩側進行均勻的澆注，以防止兩側壓強不同。為確保施工能夠連續進行，墩身的整潔度及軸線的垂直，在施工的過程中，應該與其它儀器相結合使用，有一個完美的方案。在施工后，利用全站儀在頂部對拉縱橫向軸線。混凝土澆注過程中，每一模混凝土澆筑完成后，用全站儀對墩身軸線進行控制測量外，并測出墩身的具體高程，計算四角的坐標，進行四角位置的監控;并且安排在每天上午6：30到8：00鐘之間，以消除溫差造成的墩身變形和儀器誤差。高墩施工的過程中采用卷尺丈量法和三角控制法進行高程控制。

4．2 墩身質量的保證措施

墩身質量主要是鋼筋和混凝土兩個方面。

(1)鋼筋必須要有生產廠家質量證明書或試驗報告單，進場前必須按規范要求檢驗，不合格一律不準入場。鋼筋在工地必須架離地面分類放置，不得亂堆亂扔，出現銹蝕的鋼筋必須除銹。綁扎和焊接過程程必須嚴格照規范和設計要求作業

(2)混凝土澆注如何將對墩身的整潔度等外形有著重要的影響。經常就會出現氣泡、好多蜂窩孔、色澤相差大等質量問題，要做到嚴格按配合比施工;盡量降低含砂率和水灰比;拌和時間要達到求，要確保持續灌筑，在灌注混凝土的過程中，要規范操作，來確保每層混凝土的厚度及其時間，使其上下層能夠形成一體，拆模后混凝土表面出現“千層餅”現象;經試驗掌握振搗的尺寸，要想獲得混凝土較好的密實度，振動時間保持到混凝土表面汽包消失為止;混凝土自由坍落高度超過2米時必須采用串筒、滑槽等措施;在進行分層澆注時，要確保澆注的厚度及在上一層未凝固前進行澆注，以便能更牢固的黏結在一起;要掌握好混凝土澆注時間，避免在高溫時段澆注。

5 結束語

翻模技術是由滑模技術改良產生的，在薄壁空心墩施工中，它以優越的技術合理性和工程經濟性已被作為橋梁下部結構施工中的一項重要施工工藝而廣泛應用，但不可忽視的是在工程應用中因對施工精度、質量要求和安全性的高標準而要求施工管理和技術人員必須提高對施工中細節的掌控才能達到安全、優質、高效、低耗的目標。

［1］楊文淵．橋梁施工工程師手冊(第二版)［M］．北京:人民交通出版社．2003．

［2］姚玲森主編．橋梁工程［M］．北京:人民交通出版社，2002．