橋梁工程項目中的薄壁空心墩液壓滑模施工技術(shù)

王 科

(中交路橋北方工程有限公司，北京 012564)

1 工程概況

黃連沱特大橋主橋部分是整個工程的重點結(jié)構(gòu)，采用的是(90+160+90)m預應力混凝土連續(xù)箱梁形式，總體寬度13.99 mm。箱梁0#塊長度0，共使用到23個梁段，針對主橋結(jié)構(gòu)設(shè)置三向預應力體系，主墩為薄壁空心墩，是本次施工的重難點(工藝流程見圖1)。

圖1 空心薄壁墩施工工藝流程

2 總體施工方案

涉及到的工藝流程較多，主要有鋼管樁下沉、斜撐以及貝雷梁等結(jié)構(gòu)的搭設(shè)、橋面鋪筑施工等。各連接平臺與橋臺施工方法一致，為雙排Φ630×8 mm鋼管樁，基于斜撐連接的方式確保鋼管樁穩(wěn)定性。連接平臺與橋臺的背部施工作業(yè)，均使用到[20槽鋼，在此基礎(chǔ)上輔以Φ20加勁筋，在與鋼棧橋的連接區(qū)域設(shè)置施工便道，該處基于C25混凝土澆筑施工，所得結(jié)構(gòu)厚度20 cm。

3 薄壁空心墩液壓滑模施工工藝流程

主墩部分采用的是薄壁空心墩形式，基于液壓滑模技術(shù)展開施工作業(yè)，經(jīng)多次澆筑后所得墩身高度穩(wěn)定在4 m內(nèi)。交界墩為重要結(jié)構(gòu)，均設(shè)置為花瓶式墩，使用到定型鋼模板，此類結(jié)構(gòu)高度較大，遵循分區(qū)施工原則，高度在0 m以下的區(qū)域一次澆筑完成，其余部分分兩次澆筑。關(guān)于本工程主墩的施工流程，具體如圖1所示。

4 液壓滑模模體結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 滑模面板

模板是混凝土澆筑的重要支持，同時也是混凝土成型的必要條件，該材料質(zhì)量(體現(xiàn)在剛度、平整度等方面)將直接對脫模后的成型狀態(tài)造成影響。為確保結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，主墩施工作業(yè)中液壓滑模面板均以δ5 mm鋼板為原材料制作而得，增設(shè)∠50×5角鋼使其發(fā)揮出加勁肋的作用，所得模板高度保持在1.26 m。考慮到脫模操作的便捷性，內(nèi)模為錐度設(shè)計，上下口高差2 mm，但在外模施工時則設(shè)置為無錐度滑模。

4.2 桁架系統(tǒng)

桁架系統(tǒng)可提升模板穩(wěn)定性，將各個滑模模體連接成整體結(jié)構(gòu)。經(jīng)水平側(cè)壓力分析得知，滑模桁架的基本材料為矩形桁架梁，截面為邊長100 cm的方向狀，主肋為∠63×6角鋼，在此基礎(chǔ)上輔以∠50×5角鋼(亦是桁架與模板的連接材料)。要求滑模面板與桁架系統(tǒng)具備較強的剛度值，同時還要具有適當?shù)膹椥浴幕Ｊ┕そ嵌瓤紤]，為典型的“軟脫模”形式，若模板剛度過大，將喪失彈性，在脫模作業(yè)時易出現(xiàn)混凝土表面開裂問題；但是，若剛度過低，也無法確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.3 提升架

基于提升架裝置，可連接滑模體與千斤頂，有助于增強桁架穩(wěn)定性，避免變形等不良問題。大量工程經(jīng)驗表明，提升架以“F”型較為可行，以[18a槽鋼為基礎(chǔ)材料制作而得，整體高度2.0 m；考慮到千斤頂穩(wěn)定性要求，使用12 mm厚鋼板作為底座。

4.4 操作平臺

操作平臺是尤為關(guān)鍵的受力構(gòu)件，可為滑模施工提供基礎(chǔ)空間，所用構(gòu)件要具備一定強度和足夠剛度[1]。為了給施工提供穩(wěn)定環(huán)境，在提升架上設(shè)置有豎直桿件，操作平臺需要與此部分相連，從而將提升架與模板構(gòu)成穩(wěn)定整體，以支撐鋼模。設(shè)置鋼桁架操作平臺，為避免施工墜物問題，對平臺采取加密措施，且底板要足夠平整，在四周增設(shè)鋼護欄，實際高度1.2 m，并安裝安全網(wǎng)。

4.5 輔助操作平臺

為給施工人員提供便捷化操作條件，使其能夠輕松檢查脫模質(zhì)量并做好表面修整工作，需要在操作平臺下方2 m處額外增設(shè)一個輔助平臺，以∠50×5角鋼為基本材料構(gòu)成骨架，寬度0.7 m，使用到δ50 mm木板將底部完全鋪設(shè)好，在四周設(shè)置護欄與安全網(wǎng)。

4.6 液壓系統(tǒng)

本工程使用到Y(jié)KT-36型液壓控制臺，在此基礎(chǔ)上輔以HM-100液壓千斤頂?shù)戎苓呍O(shè)備，在確保管路足夠順暢且不發(fā)生漏油的前提下展開組裝作業(yè)。

5 液壓滑模施工

5.1 液壓滑模施工流程

嚴格遵循特定流程有序推進各環(huán)節(jié)，具體為：設(shè)置承臺→前期準備工作→墩身放線→墩結(jié)構(gòu)底部鋼筋綁扎作業(yè)→設(shè)置操作平臺并適配卷揚機等設(shè)備→混凝土澆筑施工→初滑→持續(xù)滑升并到達橫隔板→暫停滑模與橫隔板施工作業(yè)→再次滑升并達到主墩橫系梁底→暫停滑模作業(yè)→最后一次滑升并到達0#塊底→完成整個墩身施工作業(yè)。

5.2 鋼筋綁扎

結(jié)束墩身的測量放線作業(yè)后，便進入到鋼筋安裝環(huán)節(jié)，豎向主筋施工單節(jié)高度4.5 m，在此基礎(chǔ)上持續(xù)向上接長。關(guān)于水平鋼筋施工，應從承臺頂部開始最終到達橫梁下部，隨之完成模體的安裝作業(yè)。順利起滑后，遵循邊滑邊升的方式準確安裝鋼筋，要求水平鋼筋的安裝作業(yè)高度達到混凝土頂面上方30 cm處，且全程保持該狀態(tài)。在指定加工廠制作鋼筋，使其成為半成品，通過垂直運輸?shù)姆绞睫D(zhuǎn)移到現(xiàn)場，在卷揚機等設(shè)備輔助下隨之提升，在此過程中嚴格遵循既定規(guī)范綁扎鋼筋[2]。

關(guān)于支撐桿的施工作業(yè)，需合理控制接頭數(shù)量，即在同一高度內(nèi)接頭總量應當保持在桿件總量的1/4以內(nèi)。考慮到模體安全運行需求，所用的支撐桿應達到平整且不存在銹蝕的狀態(tài)，分析千斤頂滑升高度，在與支撐桿頂端間距達到350 mm時，施工人員應隨即接長支撐桿，要求接頭足夠平整，否則使用角磨機加以處理；此外，確保支撐桿剛度，通過焊接的方式連接于支撐桿。

5.3 混凝土入倉與便捷施工通道

經(jīng)罐車將所需混凝土運輸至施工區(qū)域，在卷揚機輔助下將1 m3料斗提升到工作面并順利倒入倉內(nèi)。在操縱平臺上設(shè)置鋼筋爬梯，考慮到施工作業(yè)安全性，需要給鋼筋爬梯增設(shè)防護圈，并使用安全網(wǎng)全面封閉。每間隔20 m設(shè)置休息臺；除此之外，主墩施工過程中還需要設(shè)置矩形鋼管爬架，以便給施工人員提供便捷行走通道。

5.4 滑升施工

1)利用混凝土澆筑施工，所得厚度10 cm。

2)分層厚度控制在30 cm內(nèi)，結(jié)束第3層澆筑后總厚度在70 cm左右。

3)初滑環(huán)節(jié)，滑升距離以7.5 cm為宜，脫模后分析混凝土狀態(tài)，看是否達到工程提出的凝固標準。

4)澆筑第4層混凝土時，滑升距離以7.5 cm為宜。

5)進一步澆筑第5層，此環(huán)節(jié)滑升距離7.5 cm。

6)展開第6層澆筑施工，單次滑升距離30 cm。

具體施工流程為：持續(xù)綁扎水平鋼筋并使其到達桁架橫梁下方(要求豎向鋼筋單節(jié)高度均為4.5 m)→澆筑混凝土使得厚度為70 cm→初滑(單次7.5 cm，共持續(xù)三次)→檢查混凝土與模板→持續(xù)澆筑50 cm→再次滑升3個行程→持續(xù)澆筑并到達模板上口→進入到正常滑升環(huán)節(jié)，單次操作長度為30 cm→以分層方式綁扎鋼筋→澆筑30 cm混凝土→進一步滑升30 cm→遵循后4道流程持續(xù)施工。

在上述操作中，初次滑模需要控制好速度，以緩慢行進為主，為確保施工質(zhì)量，應檢測并保證液壓裝置、模板等設(shè)備的質(zhì)量。澆筑環(huán)節(jié)對工藝要求較高，應確保各層厚度均控制在30 cm內(nèi)。后續(xù)進入到正常滑升環(huán)節(jié)，應持續(xù)作業(yè)，安排專員分析脫模質(zhì)量，確定最為合適的滑升速度以及持續(xù)時間，在后續(xù)施工中靈活調(diào)整[3]。通常而言，單個工作日滑升進度控制在3.5～5 m。為確保滑模澆筑質(zhì)量，施工之前應做好混凝土試配工作，材料的緩凝時間穩(wěn)定在6～10 h。此外，拌制所得混合料的和易性應足夠良好，否則將提升混凝土與模板的粘結(jié)程度，阻礙正常的滑模作業(yè)，甚至出現(xiàn)死模事故，最終破壞混凝土整體品質(zhì)。

保證混凝土的泌水性、和易性等指標的合理，以便混凝土順利入倉，此環(huán)節(jié)坍落度以16～18 cm為宜。為確保脫模質(zhì)量，要求表面不可出現(xiàn)流淌或是拉裂等不良問題。經(jīng)脫模作業(yè)后混凝土表面應達到足夠平整的狀態(tài)，此時無需采取處理措施；若混凝土表面存在缺陷，需要隨即修補，通常可使用抹子加以處理，但所用漿液需與原材料一致。滑模過程中遵循持續(xù)性原則，各項工序要在特定的時間內(nèi)完成，非特殊情況下不可出現(xiàn)停滑等問題。每滑升30 cm，施工人員使用千斤頂限位器卡平一次，合理調(diào)節(jié)水平偏差，交由專員做好滑升記錄工作，每行進1.5 m記錄一次。此外，滑升過程中若垂直度偏差達到了3 mm，需及時糾正。

5.5 混凝土修補與養(yǎng)生

待混凝土出模后，若受到滑升模板的影響而引發(fā)混凝土表面缺陷問題，應當采取修補措施。通常而言，需要使用到混凝土原漿并有效抹平，經(jīng)處理后所得混凝土表面應達到足夠光潔的狀態(tài)，結(jié)束表面修正作業(yè)后，在第一時間刷涂養(yǎng)護劑。

6 結(jié)束語

橋梁工程施工復雜度高，液壓滑模施工技術(shù)在其中得到廣泛應用，是一種適用于主墩施工的先進技術(shù)，在此基礎(chǔ)上所得的建筑物結(jié)構(gòu)更為完整，可縮減施工時間，保證施工過程的安全性。本文則針對液壓滑模施工技術(shù)做了系統(tǒng)性探討，以期給相關(guān)橋梁工程提供指導。

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