高大模板大體積混凝土在橋梁施工中的應用

【摘要】本文以海外某互通橋橋臺、翼墻施工為具體實例，詳述了高大模板大體積混凝土在橋梁施工中的應用。具體簡述了該項施工的優(yōu)缺點及應用前景，詳述了高大模板的連接構(gòu)造及加固措施，重點闡述了大體積混凝土施工水化熱的控制措施，并取得了顯著的成效，為今后高大模板大體積混凝土施工組織積累了經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】高大模板；施工技術(shù)；大體積混凝土；水化熱

1、工程概況

某海外項目，主要施工內(nèi)容包含三座橋梁施工、路基路面施工、暴雨排水系統(tǒng)和管道管線施工等。本文主要介紹互通橋的橋臺、翼墻施工，該橋地基是鉆孔灌注樁，下部結(jié)構(gòu)是擴大基礎（承臺），承臺上面銜接橋臺、翼墻和墩柱，上部結(jié)構(gòu)由連續(xù)后張法預應力現(xiàn)澆梁和橋面系組成。其中橋臺、翼墻，最高高度9.669m，最低高度8.555m，墻體周長73.25m，沿橋梁橫向方向是5.5%的坡，沿縱向方向是5%的坡，具體如下圖1所示。

2、施工方案比選

2.1施工方案的選擇

（1）方案一：按照傳統(tǒng)的施工工藝，分層澆筑，依次澆筑至設計頂標高。由于業(yè)主對施工要求比較高，混凝土養(yǎng)護必須28天后方可進行下道工序；模板使用2次就必須更換，模板損耗率大；鋼筋綁扎不能一次性到位，必須采取多次搭接，鋼筋損耗率大，結(jié)構(gòu)整體性不強。

（2）方案二：采用高大模板一次性澆注完成，回填工作同路基一起進行。該方案不僅加快施工進度，而且節(jié)約了施工成本，但該方案施工難度比較大，技術(shù)要求比較高。因此，必須以“安全為紅線，質(zhì)量為主線”嚴格把控全程施工。

2.2施工要點

（1）鋼筋綁扎標準高。鋼筋施工采用環(huán)氧扎絲同心搭接綁扎，翼墻高達11.66m，鋼筋的自重作用和支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接影響著工程的安全與質(zhì)量。

（2）模板施工的陰陽角拼縫處理需科學謹慎。

（3）樓梯的設計與施工要重視。樓梯是施工的唯一安全通道，樓梯位置的選擇及設計，直接關(guān)系著人員安全的保障。

（4）施工條件相對復雜。模板吊裝、混凝土澆注都是從地面運輸?shù)礁呖眨┕ぜ夹g(shù)要求高、難度大。

（5）混凝土施工技術(shù)要求嚴格。大體積混凝土澆注不僅要控制好混凝土的和易性和塌落度，還要保證混凝土連續(xù)澆筑，保證澆注接縫的質(zhì)量。

（6）混凝土用量大。保證混凝土源源不斷的供應和時效性是連續(xù)澆注的前提。因此，混凝土罐車的數(shù)量及調(diào)度和時間間隔的控制是非常關(guān)鍵的。

（7）混凝土容易產(chǎn)生裂縫。由于混凝土體積大，在澆注的過程中水泥的水化熱較大，形成內(nèi)外溫差，產(chǎn)生了應力，應力的產(chǎn)生是加速了混凝土裂縫的形成。因此，大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生直接影響著工程的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的外觀。

3、高大模板大體積混凝土施工

3.1工藝流程

3.2腳手架搭設

對腳手架搭設的基礎進行整平，保證腳手架的平穩(wěn)性。采用扣件式腳手架，腳手架搭設必須由專業(yè)架子工程師在現(xiàn)場指導監(jiān)督，嚴格按照設計要求搭設，最高一層必須設置防護欄桿。

3.3橋臺、翼墻鋼筋綁扎

（1）所有鋼筋都采用環(huán)氧扎絲綁扎搭接，豎向鋼筋必須是同心搭接，直徑25mm的環(huán)氧鋼筋搭接長度1.8m。

（2）相鄰兩排鋼筋搭接錯差不小于1m，主筋搭接接長時在同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)量不超過該斷面主筋數(shù)量的50%。

（3）鋼筋保護層厚度是75mm，采用混凝土墊塊，確保每平方米墊塊數(shù)量不少于4個，現(xiàn)場施工圖如下圖2所示。

3.4高大模板拼裝與吊裝加固

（1）模板的拼裝構(gòu)造

整塊模板是豎向鋼龍骨通過扣件和橫向鋁制梁連接在一起，再將竹膠板裝訂在鋁制梁上面，形成一個整體。單排豎向鋼龍骨之間通過螺栓錨固在一起，其間距根據(jù)受力大小從400mm～1525mm之間變化；鋁制梁之間通過扣件牢靠的固定在鋼龍骨上，間距從205mm～425mm之間變化；竹膠板用釘子裝訂在鋁制梁上。

（2）模板吊裝

模板吊裝之前，必須了解當前風速，風速小于25km/h才可以吊裝。同時，吊裝整個過程有專業(yè)的信號工指揮，模板上栓纜繩控制定位，防止模板擺動。起吊和下落時要慢而輕，防止損壞模板和碰撞腳手架，現(xiàn)場施工圖如下圖3所示。

（3）模板加固

1）模板底部與基礎承臺的連接選用高強度的膨脹螺栓加固。膨脹螺栓承受抗拔力和抗傾覆的力，材質(zhì)要求高，必須通過受力驗算才能夠使用；采用膨脹螺栓連接模板與基礎，施工速度快，對承臺基礎破壞比較小，連接強度比較大。

2）相鄰兩排鋼龍骨之間的加固通過對拉螺桿和橫撐墊板連接，螺桿兩端擰上蝶形螺母固定，增加了模板之間的穩(wěn)定性，提高了模板的整體性。

3）相鄰鋁制梁之間通過對拉螺桿和卡扣連接，卡扣固定在兩側(cè)鋁制梁上，螺桿從卡扣中間穿過，螺桿兩端擰上錐形螺母或蝶形螺母鎖緊卡扣，增加了相鄰模板之間的側(cè)向支撐力，有效的保證了模板的安全性，現(xiàn)場施工圖如下圖4所示。

4）橋臺翼墻兩側(cè)模板之間的連接，采用穿對拉螺桿和墊片，對拉螺桿兩端擰上蝶形螺母鎖緊墊片，有效的控制了混凝土對模板的側(cè)壓力。螺桿兩側(cè)端頭套上塑料安全帽，模板內(nèi)側(cè)的螺桿套上PVC管，不僅提高了對拉螺桿的利用率，而且減少拆模對混凝土的損壞。

5）橋臺與翼墻內(nèi)外拐角處的模板加固。模板拐角處應力集中最明顯，受力最薄弱的地方，必須采取加固措施。內(nèi)側(cè)拐角處的模板，在模板拼縫兩側(cè)分別安裝鋼龍骨，再通過對拉螺桿連接加固；外側(cè)拐角處的模板，在每層鋁制梁之間通過直角鐵鎖角加固，再穿對拉螺桿加固，具體設計圖如下圖5所示。

6） 斜支撐加固。按照設計間距，沿模板高度方向布置兩排斜支撐，底端固定在水平放置的鋼龍骨上，頂端固定在模板的鋼龍骨上。同一平面內(nèi)，構(gòu)成兩個同一直角的三角形構(gòu)架，三角形的穩(wěn)定性，大大提高了模板的抗壓極限。

7）模板垂直度和平整度的調(diào)整。模板的垂直度和平整度出現(xiàn)偏差，不僅影響結(jié)構(gòu)尺寸和施工質(zhì)量，而且也影響受力的分布。

8）模板拼縫及底部處理。模板的拼縫直接影響著混凝土質(zhì)量和施工安全，所以豎向相鄰兩塊模板的錯縫誤差控制在1.5～3mm之內(nèi)，并且每條拼縫都用模板膠帶密封，以免漏漿。

3.5大體積混凝土施工

3.5.1混凝土施工可能出現(xiàn)的問題及處理措施

（1）半密閉空間作業(yè)，容易缺氧，作業(yè)人員呼吸困難，存在人身安全隱患。

措施：從橋臺、翼墻的頂部各放置兩臺高壓吹風機，不斷的將外界空氣輸送到底部。同時，在橋臺、翼墻中間位置的模板處鑿開小窗口，與外界保持暢通。

（2）拆模后出現(xiàn)麻面、爛邊現(xiàn)象。

措施：在混泥土澆筑前，清理干凈接觸面和模板，并使模板濕潤，但不能積水，存在漏漿的情況應及時封堵；振動棒振搗時，混泥土表面平坦泛漿，沒有氣泡產(chǎn)生，振動棒傾斜快速插入，緩慢拔出。

（3）澆筑速度過快，模板跑模、漲模、跑漿、漏漿現(xiàn)象。

措施：嚴格控制澆筑速度0.66m/h，澆筑砼時安排6人檢查對拉螺栓及龍骨的螺栓情況，及時加固；若發(fā)現(xiàn)漏漿、跑漿應及時用土工布堵塞。

3.5.2混凝土的溫度控制措施

（1）優(yōu)化混凝土的配合比。在滿足設計強度的前提下，盡量減少水泥的用量，水化熱絕熱溫升在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（2）采用雙摻技術(shù)。混凝土拌合料的粉煤灰要超過30%。同時，為了降低混凝土絕熱升溫，可采用外加劑來達到減緩水化熱的效果。

（3）改善骨料級配。在保證工程質(zhì)量的前提下，使用較大粒徑的骨料，減少砂率。

（4）調(diào)整施工時間。施工日期選在低溫天氣，并且夜間施工，第二天早上開始澆筑表面混凝土，很好的改進了外界溫度對混凝土水化熱的影響。

（5）降低原材料溫度。提前讓水泥入灌，使水泥自然冷卻；混合料攪拌時使用冰水；運輸時加快速度，白天運輸在混凝土灌上覆蓋保溫布，灑水降溫，夜間移走降溫布，讓混凝土散熱。

（6）混凝土養(yǎng)護，主要采取保溫、保濕的措施。混凝土初凝后，立即在混凝土上表面采取蓄水滴管養(yǎng)護，以減小表面溫差。同時，覆蓋麻袋片和塑料薄膜，保持混凝土表面的水分，降低溫度差。

4、工藝實施效果

4.1工程效果

（1）該工藝的提出和實施，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，具有創(chuàng)新價值，突破了傳統(tǒng)的分層澆注模式，提出了高大模板大體積混凝土施工的新工藝。

（2）對于高大模板的連接構(gòu)造及加固，采用鋼龍骨、鋁制梁、竹膠板裝訂在一起，通過地腳螺栓、斜支撐、對拉螺桿及拐角處角鐵抱箍的方式對模板加固，使整個模板成為一個剛性體，很好的改善了模板的受力。

（3）采用風壓機和模板上開孔，與外界保持暢通，有效的解決了半密閉空間施工的安全隱患。

（4）優(yōu)化混凝土的配合比、調(diào)整骨料級配和施工時間、降低原材料溫度等措施，有效地控制了混凝土的水化熱，并取得了明顯的效果。

（5）采用蓄水滴管養(yǎng)護、麻袋片塑料薄膜保溫保濕的措施，很好的控制了水化熱，保證了結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

（6）通過本次施工的應用及創(chuàng)新，高大模板大體積混凝土施工工藝形成一套完整的理論，贏得了業(yè)主的高度贊賞，為今后施工積累了豐富的經(jīng)驗。

4.2實踐經(jīng)驗及教訓

（1）混凝土對模板巨大側(cè)壓力的危險性

由于模板高度比較高，大體積混凝土對模板的側(cè)壓力很大。混凝土澆注速度、模板的加固程度直接影響模板的穩(wěn)定性和施工的安全性。因此，在今后的施工中嚴格按照設計參數(shù)進行混凝土澆注，安排專人反復檢查模板的加固程度，從而降低風險，保障施工的安全性。

（2）大體積混凝土質(zhì)量的不可控性

在施工過程中，勞務人員對混凝土振搗不規(guī)范的操作，很容易形成接縫、蜂窩麻面的現(xiàn)象。同時，外界對混凝土溫度的影響和后期養(yǎng)護的不科學性導致混凝土水化熱散失慢，混凝土表面形成裂縫，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（3）高空和半密閉空間作業(yè)，安全的隱患性。整個施工過程都在高空作業(yè)，一不留神就會造成安全事故。因此，在加固防護結(jié)構(gòu)的同時，嚴格要求現(xiàn)場人員佩戴安全帽和安全帶，并進行專業(yè)安全知識講座指導。

結(jié)語：

高大模板大體積混凝土施工，造價低、工期短、施工自動化高。本文通過對高大模板大體積混凝土的施工與研究，不僅加快的施工進度，還保證了施工質(zhì)量，取得了明顯的成果。因此，為今后施工積累了經(jīng)驗，開創(chuàng)了新局面。但是，高大模板大體積混凝土施工的安全和質(zhì)量是關(guān)鍵，在今后的施工中要不斷的創(chuàng)新優(yōu)化，總結(jié)出一套優(yōu)質(zhì)高效的施工體系，更好的應用到建筑行業(yè)。

參考文獻：

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