黃垌河大橋空心薄壁墩施工工藝探討

王 元，鄭 斌

1.廣州市北二環交通科技有限公司，廣東 廣州 510101

2.中交四航局第七工程有限公司，廣東 廣州 510220

1 工程概況

根據該工程的特點，汕湛高速公路云浮至湛江段黃垌河大橋7#～14#墩位于丘陵間河谷，中部地勢低緩，兩側為山體斜坡。地面高程為72.50～113.50m，相對高差為41.00m，地形起伏較大。空心薄壁墩橫斷面外輪廓尺寸為6m×2.6m，壁厚0.6m，高度在35～48m，墩身采用C40混凝土，通氣孔每間隔5m設置一組。

2 方案比選

目前公路行業空心薄壁墩常用施工方法主要有翻模、滑模、爬模等施工工藝，需結合該項目實際情況做方案比選。

翻模作為一種傳統施工工藝，其可操作性強，施工簡便。但由于模板主要靠摩擦力承受豎向荷載，承載能力有限，焊接在模板外側的施工作業平臺通常較為狹窄，工人不便于操作，且模板頻繁拆裝，易導致操作平臺變形損壞，最為關鍵的是施工模板和作業平臺連接成為整體，人機同時混合作業的安全隱患較大。滑模施工連續性好、進度快、水平接縫少，但由于其整套滑動體系均通過支撐在支架上，支承桿單點受力易產生彎曲變形引發安全問題；同時由于滑模屬于“軟脫模”，易造成混凝土缺邊掉角、水平裂縫，混凝土外觀光潔度較差，施工完成后需進行裝飾、耗費工時；此施工工藝模板耗鋼量大、配套設備多，初期投入大，重復利用拆裝復雜，且需要連續施工，如遇雨季、斷電、機械故障等突發情況導致施工中斷則較難處理，混凝土施工質量也無法保證。爬模施工也存在滑模施工類似的問題，例如投入大、支架因剛度小而易產生變形，另外爬模施工的墩身模板較多，模板拼縫較多，極易造成錯臺、外觀質量差等病害。

結合該工程實際需求和上述三種施工工藝的優缺點，綜合考慮該項目對質量、成本、進度、安全等方面的要求，決定對黃垌河大橋空心薄壁高墩采用翻模與輕型整體式爬架組合方式施工，以提高施工的安全可靠性，同時便于工人操作。

3 施工工藝

3.1 輕型整體式爬架設計

輕型整體式爬架與翻模法組合式施工工藝的創新方案是利用吊裝設備在墩身外安裝一套整體式爬架，爬架與模板獨立工作，未固定成為一個整體，可利用爬架安裝模板和澆筑混凝土，另外可在爬架外裝設防護網、防墜落網以增加墩身施工時安全系數，其具體設計圖如圖1所示。整個爬架系統由底座、腳手架系統、支承系統三部分構成。

圖1 輕型整體式爬架施工平面布置圖

（1）底座。爬架底座采用4根鋼梁環抱墩身圍成“#”型框架形式，橫橋向×順橋向采用I36b×I25b鋼梁，鋼梁內側到墩身外側距離為50mm，且4根鋼梁搭接后向外懸挑。上部腳手架系統安裝在鋼梁上，鋼棒插入墩身固定后可用于支撐爬架底座，爬架底座平面圖如圖2所示。鋼棒的安裝與拆除通過在爬架底支承位置的下方安放吊籃進行。

圖2 爬架底座平面圖

（2）腳手架系統。采取直徑φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管作為主材制作輕型腳手架，鋼管和鋼管之間通過扣件或焊接進行聯結，并按照設計驗算位置安裝剪刀撐加固，增加系統穩定性，框架外側設置安全防護網，設置防墜落網于底座下。根據墩身斷面尺寸和混凝土運輸初定墩身節段澆筑高度為3m，為充分利用鋼筋、減少浪費，進場主筋長度通常為12m，因此1根鋼筋剛好可裁斷為2截長度為6m的鋼筋，以用于墩身鋼筋連接。爬架共6排，1～2層每層鋪木板，3～6層框架頂面上均鋪裝異形防滑網，每層框架之間設人梯作為上下墩柱操作平臺，整體結構總高度為（6×2.25）m+1.2m=14.7m。爬架沿水平橫橋向方向單側均布置兩排間距為1520mm的菱形防滑鋼網。框架環墩平面空間連通，以便于作業工人操作。腳手架安裝時，提前預留800mm到墩身的間隙以便于安裝模板。

（3）支承系統。爬架的支承系統由長1m、直徑80mm的6根鋼棒組成，爬架支承系統示意圖如圖3所示。墩身預留孔直徑不小于Φ85mm，鋼棒插在墩身預埋孔內并設限位裝置于兩端以與墩身鎖定。墩身節段澆筑時均需在模板頂60mm以下設置預留孔，預留孔設置為2層，上層和下層預留孔的中心垂直距離為360mm，設橫橋向預留孔于下層，在上層設橋梁走向方向預留孔。

圖3 爬架支承系統示意圖

3.2 整體式爬架現場施工

（1）爬架拼接、安裝。爬架施工俯視圖及立面圖分別如圖4、圖5所示。首節墩身混凝土澆筑采用傳統模板進行，強度達到后可著手安裝爬架。但整體式爬架體量較大，吊裝或整體轉運不易，因此可在承臺上直接組合拼裝。首先，在承臺上安裝一個操作臺并用鋼板加墊塊進行調平，然后利用操作臺拼裝爬架底座，采用法蘭連接或焊接固定底座。在橋梁走向方向底座型鋼上兩側安裝腳手框架的主要支撐橫梁，材料采用2×I22mm鋼梁，橫橋向底座同樣在每側各安裝2×I22mm的鋼梁。采用焊接方式對鋼梁支承處進行處理，再逐層拼裝鋼管腳手架系統。拼裝鋼管腳手架的工藝流程為立桿、縱橫桿、水平小橫桿、外側鋼管加固。采用十字扣作為立、縱水平桿鋼管的連接件，連接時要采用測力扳手擰緊，扣件的抗滑力不小于8.5kN。

圖4 爬架施工俯視圖（單位：cm）

圖5 爬架施工立面圖（單位：m）

（2）爬架提升。第二節墩身混凝土澆筑完畢后，開始第一次爬架提升。均勻設置8～10個吊點于底座型鋼上，采用8～10個5000kg的手拉葫蘆提升爬架，手拉葫蘆下方鋼絲繩連接在爬架的底座吊點上，用千斤繩將上方掛鉤掛在基模的豎向龍骨上。為避免出現爬架在提速不一致出現的傾斜、偏移等突發情況，采用4個1500kg的手拉葫蘆在爬架上端用于平衡調節，確保爬架提升平穩，并在底座的受力鋼梁頂面上安裝6個防偏導向滑輪。在快到達支承鋼棒位置時應放緩爬架的上升速度，當爬架上升就位后，將爬架穩定，并將支承鋼棒放置固定，緩緩將爬架落下，確保放置平穩，避免爬架與鋼棒相撞而變形，最后在模板和爬架的水平層之間設水平橫桿，將爬架臨時約束固定。

（3）拆除爬架。空心薄壁墩施工完成后，可采用塔式起重機拆除爬架，應先拆除墩身模板，然后從上到下逐層對腳手架系統進行拆除（嚴禁上下層同步交叉拆除作業），最后用吊裝設備將爬架底座整體吊出墩身。

3.3 空心薄壁墩施工

（1）模板制作與安裝。外模采用5mm厚的A3鋼板制作，采用型鋼作為加勁肋提升模板剛度。模板豎向分為3節，每節1.5m，總長度為4.5m。模板的橫向長度分別為6m、2.6m。通常情況下，墩身混凝土澆筑按3m一個施工節段控制，因此模板每次只需翻轉3m，上一個墩身節段的1.5m高頂模可固定不拆除，直接作為下一個墩身節段的基模。墩身空心部分內模一般可根據模板質量、可使用次數選用木模或鋼模板，內模的總高度控制為4.7m。澆注混凝土時，內模由于自重而下滑走位，為避免出現這種情況，可采用Ф18mm圓鋼鉤頭螺栓將內模與外模對穿拉緊固定。如果采用木模板作為內橫隔板的底板，當施工至距內模底面標高0.15m處時必須安裝預埋件，可在橋梁走向方向預埋5根10#角鋼用于支撐內橫隔板的施工。實心墩頂段可采用類似的方式。該橋空心薄壁墩水平投影面為矩形，四個角為R10圓角，模板制作時應考慮墩身邊角的貼合。模板固定可采用對拉鋼筋串聯起空心內模箱室模板與墩身外模架，對拉鋼筋邊長6m的每排布置5根，間距為5cm×100cm，排間距為75cm。短邊為2.6m的模板每排布置2根，排距為75cm。混凝土的保護層墊塊采用高強砂漿墊塊。

（2）鋼筋制作與安裝。傳統主筋連接主要采用焊接，樁基、立柱主筋主要采用主筋編號、墩粗直螺紋鋼筋套筒接頭連接。在進行第一節空心箱室下半節施工時，按照鋼筋制作與安裝→安裝模板→混凝土澆筑的順序施工。在承臺頂面上對支架底框、空心墩根部實體部分、承臺和箱室的下半節預埋件進行就地拼接安裝，使之成為一個整體。在首段施工完成裝好支架后，可繼續安裝空心薄壁墩墩身第一節箱室上半段的鋼筋，當箱室隔墻和墩身四周的鋼筋安裝至箱室頂部后，再安裝該段的外側和內側模板，澆注混凝土，后面依照此循環由下往上施工。

（3）混凝土澆筑。根據墩柱首件試驗結果，混凝土的配合比最佳坍落度應控制在75～115mm。混凝土澆筑采用泵車泵送混凝土（吊車配合）澆筑輔以人工振搗密實方式施工。混凝土澆筑時，接串筒下料，串筒離混凝土澆筑面高度小于2m，按照順序、試驗厚度和方向分層澆筑，分層澆筑厚度為30cm，采用插入式振搗棒進行振搗。振搗棒振搗上層混凝土時應插入下層混凝土5～10cm，按照快插慢拔的原則，盡量避免碰撞到鋼筋、模板及其他預埋件，混凝土運輸和澆筑應連續，盡量當次連續澆筑至分節頂面。側模可安裝附著式振搗器進行振搗，如果采用振搗棒則應與側模間隔一定距離，不應過振或漏振，振搗某部位時該部位的混凝土不再下沉、不再冒氣泡、表面平整泛漿時，可拔出振動器。在混凝土澆筑完成后，可采用混凝土抹光機進行精平和提漿，混凝土表面初凝后覆蓋復合土工布或采用一布一膜灑水養生。混凝土養護用水與拌和用水來源應一致，并不得含有氯離子等有害物質。混凝土灑水濕養時間不得少于7d。

（4）施工測量與控制。①薄壁空心墩中心定位測量。該橋位地形復雜多變，首先使用全站儀在橋位附近或橋位內布設平面控制網，并定期進行復測。在每節模板安裝時，定期檢查墩身中心和邊角的位置，如果發生偏差應立即糾正。每一節整體式提升支架應按測定的位置固定牢固，墩身鋼筋也應按照測量位置安裝。②空心薄壁墩高程測量。薄壁墩高程測量采用三角網點方式，根據勘察設計單位提供的水準基準點，結合現場實際地形布設高程網，并定期進行復測。每個墩的承臺施工完成后，依照相關測量規范的要求，布設臨時水準點于承臺面以便隨時觀測墩身沉降，后期可根據情況進行調整。尤其要對薄壁墩頂部的高程進行嚴格控制，要求將其偏差控制在相關規范規定的標準+10mm。

4 結束語

綜上所述，嚴格按照施工工藝順序和要求組織施工，全橋16根空心薄壁墩施工質量和外觀質量均滿足規范要求，施工節奏緊張有序，實踐表明該橋的空心薄壁墩輕型爬架結合翻模的施工工藝設計合理、安全可靠，施工簡單靈活，可節省成本。