空心薄壁墩无支架施工工艺及质量控制

刘洪波

在传统施工技术逐渐被新工艺、新技术取代的今天，如何因地制宜、使施工工艺更趋于机械化、自动化、集成化，既保证工程质量，又可使施工周期更短，创造更大的经济效益之目的，是众多单位不断探索的课题。我们在山西忻保高速公路西南沟大桥空心薄壁墩的施工中采用了无支架组合钢模板与塔式吊机垂直运输相结合的施工技术(以下简称无支架施工技术)，达到了加快施工进度，提高经济效益的目的。现结合西南沟大桥具体施工过程，将此施工技术阐述如下。

1 工程概况

西南沟大桥位于山西忻保高速公路K32+080.190～K32+291.400段，全长211.21 m。上部结构采用4×30 m+3×30 m预应力混凝土连续箱梁，下部3号，4号，5号墩均为矩形空心薄壁墩，墩身高达42.0 m，横桥向宽4.25 m，纵桥向宽2.4 m。空心薄壁墩中间段壁厚50 cm，其中上下部2.0 m为变截面段(50 cm渐变为100 cm)。

本桥平面位于缓和曲线长Ls=132.804 9 m的平曲线及直线上，布孔时以K32+191为基点按曲线内侧弦长控制，墩台径向布置。纵面位于i1=2.1%，i2=3.95%的竖曲线及i2=3.95%的直坡段上，变坡点桩号为K32+114.023。在0号台，7号台处分别设置一道D80型伸缩缝，在4号桥墩处设置一道D160型伸缩缝。

2 施工方案的提出

墩高、壁薄、施工场地狭窄、工期紧是本桥施工的特点。根据此特点结合现有施工设备状况提出:

1)传统搭设井字式脚手架翻模施工(下面简称传统施工方法)。

2)采用无支架施工。

3 施工方案的比选

对两种方案从以下几方面进行比较:

1)从材料用量方面:传统方法需要大量架杆及扣件，由于受施工场地及费用投入较高，此方案基本不可行。无支架施工不需用架杆，只需用一次性投入少量作为工作平台所用安全防护钢筋即可。

2)从施工进度方面考虑:传统方法施工由于墩身高，搭设架杆需要大量时间及人力，在施工完一个墩柱后施工另外墩柱，拆卸架杆同样需要大量时间及人力，即周转周期较长，并且耗费大量人力。无支架施工不需要搭设架杆，只需要塔式起重机配合垂直运输，在施工完一处墩柱施工另外墩柱时只需要用塔式起重机转移模板即可，不需要投入大量人力。

3)从安全角度分析:传统方法由于搭设支架较高，交叉施工人员多，需要的保证安全措施的费用相对较大，且安全环节相对较多。无支架施工只需要在施工平台上搭设一个封闭式的安全空间即可。

综合以上两种方案的优缺点本工程宜采用无支架施工方案。

4 施工方案

本桥采用无支架施工方案，施工现场通过修筑施工便道，解决地面水平运输问题，并在各个墩台位置平整出满足施工的场地。提升设备采用塔式起重机，根据桥高及跨径、起重机有效提升重量，采用50型塔吊，作业半径为50 m，在20 m处提升重量为2.5 t，这样可以同时兼顾两个墩位的施工。

4.1 模板设计

将外模施工平台支撑于外模板的横肋上，工作平台随外模标准节一起提升，施工人员在内外模施工平台上进行模板安拆、钢筋安装、混凝土施工等。

通过计算，模板高度为2.25 m，模板横向主肋采用[16槽钢，中竖向主肋采用[8槽钢，中横主肋采用10 mm扁钢，纵横向边主肋采用角钢80×80×8，面板采用6 mm钢板。内外模板通过φ20对拉杆连接，在稳定性方面主要通过拉杆的抗剪、混凝土与模板的粘结力、模板的整体受力来保证整个模板的稳定性。外模施工平台采用75×75×5角钢焊接成三角托架，焊接于外侧模横肋上，每个标准节外模安装一套，在支架位置处连续铺设，形成贯通通道，并在外模上安装施工人员上下通道。在三角托架顶面密排5 cm厚木板，供施工人员作业、行走，存放小型机具。

模板高度的选定:因墩身高，综合考虑了节段施工时间、机具长度及钢筋配料和混凝土施工缝的数量，确定模板分为3节，每节高度为2.25 m。每节由4块整体式大块模板组拼而成。施工时，每次浇筑2节模板的高度，即每次翻2节模板，浇筑4.5 m高的混凝土。

4.2 施工工艺

1)施工准备:在承台混凝土浇筑完成后及时测设墩柱轴线并弹好外模板线，模板支立位置用高标号砂浆找平，并在承台四个直角拐角处预设四个控制点，用以控制薄壁墩的垂直度(用垂准仪测设)。

2)钢筋绑扎:按规范要求考虑到本桥施工进度，竖向钢筋采用直螺纹丝扣接头形式连接，这样较大程度加快了钢筋绑扎进度。高处钢筋绑扎采用定位架作为工作平台及钢筋固定。定位架与墩柱模板采用高强度螺栓进行连接固定。

3)模板安装:钢筋绑扎完成后即开始安装模板。无支架施工原理即每次以混凝土浇筑完成的上层模板作为下次混凝土浇筑模板的基础，作为上层模板的支撑(包括内外模板)。内外模板连接用两层φ20拉杆连接，沿桥横向每层3根，均匀排列，沿桥纵向每层2根，均匀排列。将要安装的模板用塔吊运至安装位置进行合模。合模时用垂球对模板垂直度进行初控。合模后用垂准仪对垂直度进行终控，直至各项指标符合设计规范要求。

4)混凝土浇筑:混凝土在拌和站集中拌和，拌和机均配备电子计量设备，各种计量衡器经常标定以保持准确。拌和时对骨料的含水率经常进行检测，以调整骨料和水的用量。上料程序:砂→石→水泥→水，在整个拌和过程中，严格控制水灰比和混凝土坍落度。模板支好报检监理工程师检验合格后开始混凝土浇筑。混凝土使用混凝土搅拌运输车运输至浇筑现场。为避免模板发生偏移，混凝土下料时应沿周边对称下料，并为了保证外观质量，用附着式振捣器对模板四周同时进行振捣。每次混凝土浇筑量为4 m～6 m。

5)拆模:混凝土强度达到设计强度70%时即可拆除下层模板。外模及工作平台拆成四大片，内模拆成小片后由人工配合塔吊吊出。

6)翻模:拆除的外模及内模人工打磨涂油后，由人工配合塔吊重新翻至未拆模板上方安装就位，准备下道混凝土浇筑。

7)养护:拆模后的墩身混凝土要及时洒水养护，由于墩身较高，洒水不易，故要求墩身采用塑料薄膜包裹覆盖。

5 施工质量的控制

5.1 原材料控制

1)砂主要做颗粒分析及含泥量试验，选用颗粒坚硬、强度高、耐风化的天然砂。在混凝土配制时考虑砂的细度模数和级配情况。

2)施工所用碎石要进行级配及压碎值试验，碎石最大粒径不超过结构物最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。

3)水泥主要做凝结时间、强度试验。水泥运至工地后应尽快使用，对于不合格材料严禁进场。

4)水的化学分析应按JTJ 056-2000公路工程水质分析操作规程进行，饮用水可不进行试验。

5)所采用的外加剂，必须是经过有关部门检验并附检验合格证明的产品，其质量应符合GB 8076-1997混凝土外加剂的规定，使用前应复验其效果。

5.2 混凝土质量控制

混凝土严格按照配合比设计，对碎石、砂含水量测定并对碎石、砂重量进行调整后拌制混凝土，严格控制拌合时间，保证混凝土的和易性。对混凝土坍落度进行测定，以保证混凝土的和易性及强度。严格控制混凝土振捣方式、位置、时间、层厚。

5.3 外观质量控制

1)采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂、掺合料，确保外观的一致性。

2)针对混凝土和易性差、颜色灰白的问题，调整混凝土配合比，在保持原来配合比、坍落度的前提下，采用“双掺”技术，增加适量粉煤灰和减水剂，这使得混凝土的颜色更均匀，和易性更好。

3)水平施工缝凿毛处理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平施工缝，当混凝土终凝前，即可由人工在内外模外侧，由近及远绕周圈凿混凝土表面浮浆。待再立模前清扫干净即可。

4)浇筑混凝土前，先对上次施工顶面人工凿毛，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查、整理，清除杂物，用高压水冲洗干净，模板间和下部嵌塞海绵条以防漏浆。

5)混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，每层30 cm，采用插入式振捣棒星形振捣，要求移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍;与侧模应保持5 cm～10 cm的距离;插入下层混凝土5 cm～10 cm，操作严格遵守快插慢拔要求，避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

6)提高立模精度，改用厚10 mm的海绵胶皮处理接缝，保证接缝严密。

7)尽可能安排在下午或夜晚温度较低时安排混凝土浇筑施工，减小混凝土的坍落度损失。

8)混凝土浇筑时，混凝土面低于模板面10 cm，保证混凝土面的连续性。

9)为确保墩身外观质量，模板翻升到位后，必须对模板进行彻底的清理、调直、修补和加固。

10)混凝土浇筑完成后，未拆模前，应在养护期间经常使模板保持湿润，拆模后立即进行薄膜覆盖，以保持混凝土表面湿润，养护期不少于7 d。

11)拆模后及时修复表面缺陷，保证墩身颜色一致。

6 施工总结

高墩施工中除了进行严密的劳动组织外选用合理的施工工艺十分重要。我们由于采用了无支架施工技术，大大缩短了西南沟大桥施工工期，并为施工企业带来巨大的经济效益。在本工程施工过程中，进度和质量均达到了很好的效果。

[1]程多波.阿山河特大桥空心薄壁墩翻模施工技术[J］.山西建筑，2011，37(15):161-162.