主橋門式墩身大體積混凝土翻模施工技術(shù)研究

張玉明，邊靖，史曉濤 （安徽省交通航務(wù)工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

隨著我國道路交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，道路橋梁已不再純粹以滿足功能為目的，各類大跨度、造型獨(dú)特的橋梁不斷涌現(xiàn)。部分橋梁由于受規(guī)劃及地理環(huán)境的制約，使得橋梁建造的難度也越來越大，對于技術(shù)也提出了更高的要求[1]。對于陸上高、大橋梁墩柱，通常采用滿堂支架配合單一形式模板的施工方法，對于水中高大、異形墩柱，此法受制于鋼圍堰內(nèi)有限空間及圍檁干擾，施工難度大，進(jìn)度緩慢。通過研究分析水中主墩特點(diǎn)，總結(jié)了采用拱底花架支撐體系配合組合式鋼模板的翻模施工技術(shù)，提高施工效率[2]。

2 工藝原理

翻模施工工藝的實(shí)施原理是以具備一定早期強(qiáng)度的混凝土當(dāng)作固定支撐裝置，利用塔吊設(shè)備提升物料，因此不需要再搭設(shè)腳手架作為支撐體系。墩身造型與內(nèi)徑和外徑尺寸控制由定制的內(nèi)外鋼模板限定，墩壁采用連續(xù)澆注混凝土方式施工，每節(jié)鋼模的有效高度依據(jù)設(shè)計(jì)高度確定，循環(huán)使用鋼模。利用剪刀撐、對拉螺栓和拉索具等結(jié)構(gòu)固定鋼膜，以滿足設(shè)計(jì)要求。對每個(gè)階段混凝土澆筑過程中組合鋼模板面板、豎肋、背楞、對拉螺栓及吊鉤的強(qiáng)度和拱底花架支撐體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算，并得出單次最佳澆筑高度。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 起始點(diǎn)位及標(biāo)高精準(zhǔn)測放

為保證水中主墩起始點(diǎn)位及標(biāo)高精準(zhǔn)測放，利用全站儀精準(zhǔn)測放墩柱中線、邊線、拐點(diǎn)及圓弧頂點(diǎn)，并通過閉合導(dǎo)線多次復(fù)核；水準(zhǔn)儀配合標(biāo)定鋼卷尺，采用豎井高程聯(lián)系測量對鋼圍堰內(nèi)標(biāo)高進(jìn)行精準(zhǔn)測量，可有效減少轉(zhuǎn)站次數(shù)、降低測量誤差，提高精確度。墩身首節(jié)段起始點(diǎn)位的精準(zhǔn)測放為后續(xù)工序的施工提供了有效的參照基準(zhǔn)。

3.2 作業(yè)平臺(tái)及腳梯籠布設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件及組合式定型鋼模板，采用在每一段鋼模板上部四周用15角鋼作為牛腿，間距1m焊接，上部鋪設(shè)走道板形成施工平臺(tái)。平臺(tái)上預(yù)留90cm人工通道，不堆載材料工具，用于工人綁扎鋼筋，澆筑混凝土及翻模施工。施工作業(yè)平臺(tái)及人工通道設(shè)置臨邊防護(hù)，立桿采用1.2m高的φ50鋼管，間距1m焊接在牛腿上；橫桿采用φ50鋼管，上中兩道，搭接處均采用焊接；底部焊接[10#槽鋼為踢腳板；每一層平臺(tái)采用定型化梯籠連接，由于鋼圍堰內(nèi)空間有限，同時(shí)避免腳梯籠妨礙墩身施工，將其布置于門拱側(cè)邊，并與各層作業(yè)平臺(tái)搭接。

3.3 模板及拱底支撐施工

3.3.1 第一節(jié)段（起始段）模板的安裝

采用砂漿找平立模邊線，通過水平尺檢驗(yàn)矯正。待鋼筋、預(yù)埋件的施工完成，砂漿硬化后即可立模。模板采用汽車吊吊裝，人工輔助定位。先拼裝墩身一個(gè)直線段模板，然后是側(cè)邊圓弧段模（異形模）。相鄰模板就位后，用螺栓連成整體；依次組裝拼接完成墩身的第一節(jié)模板。

翻模施工時(shí)模板的主要約束力來自豎直方向的錨固構(gòu)件，因此在高空中調(diào)節(jié)模板的水平位移難度較大，這就需要將底節(jié)模板的頂面水平度控制到位，方可確保在翻模施工過程中鋼模板接縫密實(shí)平整，避免漏漿。通過四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)控制模板垂直度，保證墩身垂直度滿足要求。

模板組完成初步定位后，采用全站儀精確調(diào)位。測量每個(gè)接縫的點(diǎn)位確保接縫高程相同。可通過調(diào)整螺栓及對拉桿緊固程度矯正各模板的水平位置，模板調(diào)整結(jié)束后需固定全部螺栓同時(shí)完全收緊對拉桿。

3.3.2 第二節(jié)段模板安裝

待首節(jié)段混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到了規(guī)定強(qiáng)度且第二節(jié)段鋼筋綁扎完成后，將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段模板倒運(yùn)至第一節(jié)段模板頂部，對齊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)模板底面與第一節(jié)段模板頂面的螺栓孔位，采用高強(qiáng)螺栓緊固，隨后逐片組裝。第三節(jié)段的模板則在第二節(jié)段混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到了規(guī)定強(qiáng)度后，將第一節(jié)段模板翻升到第二節(jié)段模板頂面進(jìn)行安裝，以后照此循環(huán)完成全部模板翻模安裝工作。

為減少空中作業(yè)及安裝時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)模板視吊車情況，可將單塊模板在地面豎向拼成2m或2.5m的大平面模板整體安裝。

在安裝新一節(jié)段模板前，因混凝土凝固會(huì)產(chǎn)生一定的體積收縮，因此需先收緊下一段模板拉桿，同時(shí)用充填膠嵌填已澆節(jié)段頂面的混凝土與模板之間縫隙，防止新澆混凝土的漿液從新一節(jié)段模板底部流出，造成結(jié)構(gòu)表面污染。

3.3.3 模板的調(diào)位

采用高精度全站儀測量，通過標(biāo)高定位控制模板四個(gè)角點(diǎn)的高程、橋軸線、墩軸線、墩柱長寬和內(nèi)凈空尺寸，進(jìn)而完成模板調(diào)位。

3.3.4 拆模

即拆除下層2節(jié)模板往上翻用，留下最頂層的一節(jié)模板作為接高固定。

①本節(jié)段的模板拆除須滿足上一節(jié)段混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度的要求，通過再次收緊模板拉桿，再進(jìn)行拆除。

②模板拆除時(shí)按先底節(jié)后上節(jié)的順序進(jìn)行，在同一節(jié)上拆除順序?yàn)樾∶婺０宓酱竺婺０澹徊鸪０鍟r(shí)先用吊車鉤將模板提起，然后設(shè)置保險(xiǎn)繩，按設(shè)計(jì)的模板拆除順序依次拆除各塊模板的螺栓和拉桿。

③每次拆模前需清理干凈操作平臺(tái)上的雜物，必要時(shí)在拆模后立即進(jìn)行墩身表面的修飾。

④拆模完成后先清理干凈模板表面，然后均勻涂抹脫模劑于模板表面，防止鋼膜生銹。為確保墩身混凝土表面的光澤及混凝土觀感顏色一致，需采用同一品牌的脫模劑。

3.3.5 第三節(jié)段模板安裝

在第二階段混凝土強(qiáng)度滿足規(guī)范要求后即可進(jìn)行第三節(jié)段施工。

依此循環(huán)，形成鋼筋接長綁扎→拆模、清理模板→翻升模板、組拼模板→中線與標(biāo)高測量→灌注混凝土和養(yǎng)生的循環(huán)作業(yè)。

3.3.6 拱底花架支撐體系

本工程水中主墩為異形墩體，上部為變截面門型墩接加高墩帽，既要底部模板能承受上部施工荷載，又要保證異形門型墩線型，同時(shí)還要考慮圍堰內(nèi)有限作業(yè)空間，因此，采用花架支撐體系。

拱底花架支撐體系主要為下部鋼管立柱，中部搭設(shè)橫縱向工字鋼分配梁，上接槽鋼支架。立柱采用6根不低于φ 530的鋼管，中部采用[20#槽鋼焊接成剪刀撐進(jìn)行加固，柱底焊接在承臺(tái)預(yù)埋鋼板上，柱頂焊接30mm厚的鋼板做搭設(shè)平臺(tái)；分配梁采用40a型工字鋼；門拱支架共4片，可單片安裝亦可整體吊裝。采用現(xiàn)場拼裝焊接，水平及豎直桿件采用[14#槽鋼，斜桿及橫向聯(lián)系桿件采用[10#槽鋼，其中縱橋向的花架橫向聯(lián)系桿也可采用剪刀撐形式加固。

拱底花架支撐體系可看成組合式支架，在深大鋼圍堰有限作業(yè)空間內(nèi)，較滿堂支架，鋼管立柱可直接避開三層圍檁的干擾，支撐強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，方便安拆，易于施工，具有加快進(jìn)度、節(jié)約工期和成本的優(yōu)點(diǎn)。

3.3.7 墩帽拱頂及擴(kuò)大端模板安裝

引導(dǎo)電信、移動(dòng)等通訊部門，著力推進(jìn)光纖入戶、無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋和功能性服務(wù)設(shè)施建設(shè)，提高光纖入戶率和網(wǎng)速，為全縣“互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)扶貧”提供保障。

利用第三階段混凝土柱體及模板以固定本階段側(cè)模，最后一段模板7.5m高一次成型。拱頂位置由承臺(tái)頂部搭設(shè)鋼管支撐，拱頂花架橫向采用型鋼焊接成整體，以緩解模板強(qiáng)度不足[3-4]。

3.4 混凝土施工

①墩身混凝土采用商品混凝土，由汽車泵泵送入模。

②澆筑新一節(jié)混凝土之前，預(yù)先檢驗(yàn)鑿毛情況，用清水充分潤濕下一節(jié)混凝土頂面，并不得余留積水。

③混凝土入模后的自由下落高度不能大于2m，超過2m布設(shè)串筒。

④墩柱混凝土按合理的層厚分層澆筑，對稱均勻下料，防止模板偏壓或側(cè)面荷載過大造成變形。

⑤混凝土用插入式振搗器振搗。振搗時(shí)移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，振動(dòng)器與側(cè)模、拉桿應(yīng)保持5cm以上的距離，插入下層混凝土5～10cm。使用時(shí)應(yīng)避免振搗器碰觸到模板、鋼筋和預(yù)埋件。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，防止漏振造成混凝土蜂窩、麻面，同時(shí)避免因過振而造成混凝土局部翻砂。

⑥澆筑混凝土?xí)r，確保支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件的穩(wěn)定，檢查模板接縫處、鉆孔處是否存在漏漿，若模板有異常傾斜、彎曲變形時(shí)，應(yīng)立刻停止?jié)仓⒉扇∮行Т胧┘m偏。

3.5 墩身養(yǎng)護(hù)

①混凝土澆筑完成后，應(yīng)在收漿后盡快采用專用養(yǎng)護(hù)材料包裹在構(gòu)件模板外側(cè)，予以養(yǎng)護(hù)，覆蓋時(shí)不得損傷或污染混凝土的表面。

②拆模后采用專用養(yǎng)護(hù)材料包裹保溫，接頭搭接密合，并捆扎或壓實(shí)至不透風(fēng)。

③在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，設(shè)專人負(fù)責(zé)測溫工作，應(yīng)每隔2-4h測溫一次，若發(fā)現(xiàn)溫度變化異常，及時(shí)采取措施。

④每節(jié)混凝土間的表面必須進(jìn)行鑿毛工作。鑿毛應(yīng)使骨料石子外露為原則，鑿毛時(shí)間控制在不超過澆筑混凝土初凝后三天，且強(qiáng)度不低于2.5MPa，后用清水清洗干凈。

3.6 外部修飾

由于墩身分多節(jié)段施工完成，模板脫模后可能出現(xiàn)氣泡、水紋及上節(jié)段流下的漿液等，為確保墩身混凝土表面的外觀質(zhì)量，需對觀感質(zhì)量較差的墩身混凝土表面進(jìn)行修飾。

4 材料與設(shè)備

主要施工機(jī)械設(shè)備如表1所示。

主要施工機(jī)械設(shè)備表 表1

5 質(zhì)量控制

水中主墩質(zhì)量檢測主控項(xiàng)目為混凝土強(qiáng)度，嚴(yán)格執(zhí)行《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1），一般實(shí)測項(xiàng)目為鋼筋間距、軸線偏位、墩身垂直度等，檢查方法和頻率如表2所示。

檢查項(xiàng)目 表2

6 安全措施

①做好技術(shù)、質(zhì)量、安全等的技術(shù)交底工作。

②加強(qiáng)安全施工教育，提高全員安全意識(shí)，分工種對作業(yè)班組進(jìn)行安全教育和崗前培訓(xùn)，落實(shí)好班前會(huì)制度。

③對操作人員實(shí)行培訓(xùn)持證上崗制度，不經(jīng)培訓(xùn)或無證者，不得進(jìn)行上崗操作。

④水上施工作業(yè)人員須嚴(yán)格遵守水上施工安全防護(hù)相關(guān)規(guī)定，進(jìn)入主墩區(qū)作業(yè)的人員均須戴好安全帽，穿好救生衣；高處作業(yè)人員須拴掛好安全繩。

⑤模板支架必須根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并配合格受力驗(yàn)算書。

⑥鋼棧橋及鋼圍堰外側(cè)布設(shè)防撞護(hù)樁，開啟航道警示燈，防止船舶發(fā)生誤撞，并配備現(xiàn)場值班人員。

⑦施工水域外側(cè)設(shè)立限寬、限高警告標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、爆閃燈及警示浮標(biāo)[5-6]。