空心薄壁墩施工技术初探

2010-08-15邓自红

山西建筑 2010年14期

邓自红

1 概述

薄壁墩作为目前桥梁设计中广泛采用的一种桥墩形式,相比其他桥墩形式,具有可达到较高高度、结构经济、施工方便等显著特点。韩家庄1号桥全长591 m,左半幅(3×40+3×50+8×40)m预应力 T形梁,右半幅(3×40+3×50+3×40+4×50)m 预应力T形梁,下部结构部分桥墩(左幅1号墩,2号～7号墩,10号～11号墩,左幅12号墩)采用了薄壁空心墩结构形式。

2 施工重点、难点

1)韩家庄1号桥地处太行山中麓,桥梁轴线方向跨越两处山沟,原地貌标高在1 004.76 m～1 083.90 m,地形起伏较大、山谷呈“W”形,山坡地势陡峭,且地质条件复杂,施工难度较大。2)涉及高空作业、起重吊装,危险源集中,交叉作业多,安全形势严峻。3)由于墩身是在动态中成型,且为高空作业,施工精度控制复杂,为保证桥梁性能和线形,必须做好墩身轴线和垂直度控制。

3 施工方案的选择

1)滑升模板施工。滑升模板施工进度快、结构整体性好,能保证工程质量,安全可靠。但施工必须是动态连续的,不能间断,且滑模结构复杂,设备投入量大,耗用大量滑升支承杆材料和测量施工定位的劲性骨架材料,成本较高而且工艺要求严格,混凝土质量难以控制,易使混凝土表面形成裂纹或出现变形。

2)爬模施工。爬升模板集工作平台、支架、模板于一身,无需提升设备,无需为施工模板搭设工作平台,也不需为模板搭设支架,依靠自身动力交替垂直或斜向爬升和下降,克服了滑模在动态下浇筑和在混凝土较低的状态下脱模时容易发生中线水平偏高的缺点。但爬升结构体系复杂,工序较繁琐,成本也较高。

3)翻转模施工。翻转模施工速度快,能够随时纠正墩身施工误差,设备不复杂,经济合理;拆模后的混凝土表面平整光洁,克服了滑模施工的不足,翻模对于薄壁空心墩施工来说是理想的施工方法,可节省模板,便于人工操作,确保混凝土的密实度。

4 翻转模板、设备的选择

4.1 模板的选择

1)翻转模是由三节段大块组合模板及支架、内外工作平台组合而成的成套模具。2)内外模板采用大面积钢质模板,模板根据墩高度和钢筋的定尺长度而定,一般模板高度取1.5 m,2 m,2.25 m等几种高度,外模每层模板为4块,高墩长宽各两块,内模由角模和大块模板组成,内模带有斜口,方便脱模。3)模板结构形式:设置穿墙拉杆,间距800 mm,内、外分别设置工作平台支架,方便模组装、拆卸和施工。4)用料:面板:5 mm厚的热轧钢板,肋:10号槽钢,背楞:双12号槽钢,拉杆:D18-20精轧螺纹钢。

4.2 设备的选择

塔吊是薄壁墩施工垂直运输的必备设备,塔吊的选择要根据墩的高度、现场地形以及塔吊管辖薄壁墩的数量和模板的最大重量决定,一般D40塔吊不加辅助杆的独立高度为30 m,D80塔吊不加辅助杆的独立高度为45 m,D125塔吊不加辅助杆的独立高度为47.5 m,D63塔吊不加辅助杆的独立高度为40 m。由于翻转模板在施工中采用手动葫芦,所以手动葫芦必须选用质量合格的产品,提升重量必须满足提升模板的重量,保证葫芦有50%的富余能力,定期检查倒链的磨损程度,发现问题及时更换。

4.3 施工工艺

1)在承台施工前,首先放出墩身十字线,做好型钢支架,将墩身预埋钢筋准确定位,并确保在整个施工过程中墩身钢筋不移位、不偏斜。2)绑扎钢筋和安装模板。用全站仪放出基顶中心线和立模边线,在基础顶面设计位置开始绑扎钢筋,待第一节钢筋绑扎完毕后,安装第一节模板,立模边线外用砂浆找平,找平层用水平尺分段抄平,待砂浆硬化后由线路中心向两侧立模。第一节段模板安装后检查模板垂直度,并用水准仪和全站仪检查模板边线是否与墩身设计位置吻合,符合标准后进行下道工序。然后安装防护栏杆和安全网,搭设外作业平台,浇筑薄壁墩实心段,然后继续绑扎第二节、第三节钢筋,并安装第二节、第三节模板及模板的防护栏杆和安全网,搭设内外作业平台,验收完成后,浇筑第二节、第三节混凝土。当第二、三节段混凝土强度达到3 MPa时,即可进行第四节、五节的钢筋绑扎,绑扎完成后,并且第二、三节段混凝土强度达到10 MPa时,拆除第一节、二节段模板,用塔吊吊装安装第四、第五节模板,此时荷载由已硬化的墩身混凝土传至基顶。依此循环向上形成拆模、翻升立模、模板组拼、搭设内外工作平台、钢筋焊接绑扎、灌注混凝土、养生和测量定位、标高测量的不间断作业,直至达到设计高度。

5 影响高墩施工精度的因素及预防措施

影响高墩施工精度的因素可分为自然因素和人为因素两类,自然因素主要指风载、太阳辐射及升温、降温造成的温度荷载;人为因素主要指施工过程中工人的操作不当等,以及材料、施工设备等的不对称放置,从而对墩身产生不对称荷载,致使墩身产生挠曲变形,从而使墩身轴线发生偏差,影响墩身的施工质量。

5.1 自然因素引起的墩身轴线偏差控制方法

墩身轴线放样时选择在无风或微风时刻,以减小因风载引起的轴线偏差;为了避开日照温差效应引起的墩身弯曲变形,应选择在日照强度低的时刻,如在早晨太阳升起之前,傍晚日落后墩身温差比较小的时刻,也可采用水雾降温法以减小由日照温差引起的轴线偏差。水雾降温法:在滑模结构底部安装周向喷水管,在日照强烈的天气间断地向墩身喷水,从而在墩身周围形成一层水雾,降低壁板的日照温差,减小因日照引起的墩身轴线偏差,同时为墩身混凝土提供养生水。

5.2 人为因素引起的墩身轴线偏差控制方法

施工中为尽量减小由于人为因素引起的质量问题,采取以下措施:1)对施工人员进行逐级交底,尽量避免由于操作不当以及材料、施工设备等的不对称放置对墩身产生不对称荷载,致使墩身产生挠曲变形。2)测量控制。a.为了防止墩中心偏位和桥墩扭转,混凝土浇筑前后须反复用全站仪检查桥墩横、纵向中心线与设计位置的偏差,以及时纠正。b.浇筑混凝土前,用铅垂线检查模板垂直度,检查各部支撑是否牢固,经检查合格后,浇筑混凝土。

6 质量、安全控制措施

6.1 混凝土质量控制措施

1)混凝土采用搅拌站集中拌和由搅拌车运输到现场,用机械吊运混凝土入模,分层浇筑混凝土,分层厚度为30 cm。用插入式振动器捣固,注意不要漏捣、重捣和捣固过量,在振捣过程中,应尽量避开拉杆,并派专人检查,发现有松动螺母及时紧固。2)模板在安装及拆卸过程中严禁碰撞,以免变形,并经常检查其表面及肋带,及时修整,以确保拆模后表面平整度和外形尺寸满足要求。