空心薄壁墩翻模施工技术及质量控制

2014-06-06赵红燕

山西建筑 2014年15期

赵红燕

(山西运城路桥有限责任公司，山西运城 044000)

1 工程概况

临离公路横穿山西省吕梁山区，所过地区沟壑纵横，设计高程与原地面落差较大，桥梁多数为高墩施工。临离高速公路第一合同段前白沟大桥是太原—佳县高速公路经临县前白沟村附近的一座大桥。该桥位于分离式路基上，左线上部采用6-40 m装配式预应力混凝土连续T梁，中心桩号为ZK165+582，全长248 m;右线上部采用8-40 m装配式预应力混凝土连续T梁，中心桩号为K165+548，全长328 m。桥下部结构桥墩采用实体墩和空心墩，基础采用桩基础。主墩(空心墩)最大高度为40 m，外型尺寸为3 m×2.5 m，内部结构:下部2 m实心部分，上部为空心部分。

2 施工技术选择

根据以往的施工经验，结合施工现场及机械设备情况，初步拟定有滑模、爬模、翻模施工三种方法，根据三种方法的施工适用范围、优缺点，从经济投入、施工效率、质量控制难易程度、机械设备配置几方面进行分析、测算，经过综合分析比较，滑模和爬模施工速度快，但配套设备多，施工机具投入大，一般均需配备塔吊、电梯等设备。而翻模施工适用于地形条件比较复杂，大型机械设备无法进场的情况，同时能满足施工进度的要求。本桥桥墩施工选定塔吊配合翻模施工方案。

3 模板施工设计

翻模施工中的墩身模板施工设计是整个施工的关键步骤，直接影响施工的效率、墩身的质量，所以模板系统的施工设计质量至关重要。

3.1 受力分析

施工荷载的承重结构为墩身模板，墩身模板通过与墩身混凝土的包裹粘结及对拉螺杆的支撑来承重上节混凝土的荷载，因此，模板除具有一般的模板功能外，还应考虑模板的强度和刚度。模板是该体系中主要承力部分，所承受的作用力和反作用力分别是:荷载:上层模板的重力，挂架及操作人员的重力，小型施工机具的重力、混凝土的侧压力、振捣产生的荷载;反力:拉杆螺栓端头竖向支承力，模板自身束缚力，墩身混凝土对模板的摩擦力。

3.2 模板设计参数选定

模板由上中下3层组成一套，层高度2.0 m，单块模板的宽度根据墩身尺寸、外观质量要求等因素确定。为了使模板的自身刚度满足自承的要求，外模应选用大于5 mm冷轧钢板作面板，不小于63×6角钢作外框法兰，并用相同规格的角钢、扁钢、槽钢设置竖向及横向肋。上下及相邻模板用螺栓联结。模板加工时应注意:型钢间满焊，型钢与面板间间断焊，焊缝长30 mm，模板间的错台、接缝小于0.5 mm。螺栓孔间距偏差范围小于2 mm。平板模板对角线公差为1 mm，模板表面平整，模板加工完后，要对模板进行试拼，保证施工时接缝平整和垂直度。

内模:内模可用组合钢模或竹胶板组拼而成，槽钢或方木做背楞。外楞间距以及螺栓预留孔间距同墩身外模板。内模工作平台由角钢或碗口脚手架组拼，上铺木板。拐角模:外角模与内角模均采用定制的异形角模。

3.3 模板的强度与刚度计算

通过受力检算，均满足设计施工规范要求，可以使用。检算结果如下:1)墩身混凝土作用于模板的设计总荷载为52.3 kN/m2;2)面板最大应力为7.59 N/mm2＜13 N/mm2;3)模板挠度为0.35 mm ＜［w］=0.7 mm;4)木工字梁最大应力为 5.8 N/mm2＜13 N/mm2;5)面板和木工字梁的组合挠度为0.847＜［w］=3 mm。

4 垂直运输机械选择

前白沟大高墩施工的突出问题是垂直运输。由于高度和地形的限制，考虑到该桥主墩高，混凝土、钢筋用量大，同时为方便两岸材料倒运及现浇施工的需要，在每个主墩中间安装一台QTZ80A型塔吊，在高墩施工时，用塔吊解决材料和小型构件的垂直运输。

5 墩身施工流程及高墩翻模施工要点

1)测量放样。根据墩身中心线放出内外模边线及钢筋的平面位置，并进行校核、报验。设定垂直度检测基准点。2)墩身钢筋制作与安装。钢筋在加工棚内制作，要保证钢筋的制作精度。形状和尺寸已确定的钢筋可采用经常拉尺检查的办法对精度进行有效的控制。加工好的钢筋分类存放，挂牌标识(标识内容包括规格、型号、安装位置等)。钢筋安装:主筋为螺纹钢筋，为保证钢筋的连接质量与进度，采用直螺纹套筒进行机械连接，主筋支立起后利用在内支架上进行定位，可做到防止钢筋倾覆及保证主筋间距准确的作用。箍筋绑扎时，首先在主筋上标出箍筋的间距，按此间距绑扎可保证箍筋的水平(见图1)。3)首节模板安装。由于是翻模施工，在高空中调整模板垂直度的难度较大，且费时费力，只有在保证底节模板顶面水平的条件下，才能有效保证在整个翻模施工过程中，接缝平整、紧密，墩身的垂直度符合施工规范的要求。模板的垂直度通过四个角的坐标来控制，平面位置偏差控制在5 mm以内。由于内、外模板连接成一体，截面较大，因此截面模量较大，在高空作业，不易用拉绳调整模板的垂直度，在高空调整模板垂直度时，宜采用垫高的方法调整模板的垂直度。4)混凝土浇筑。采用拌合站集中拌合，输送泵运送，插入式振捣器振捣的施工方法。浇筑混凝土前要检查模板，钢筋以及预埋件的位置，尺寸和保护层厚度，确保其位置准确，保护层足够。采用C50高性能混凝土，配合比按照规范、规程设计和试验确定，控制混凝土缓凝时间3 h～5 h。按照泵送混凝土规程设置混凝土泵和泵管，进行泵送施工，配备混凝土提升斗作为备用(如图2所示)。5)模板拆除及翻升。浇筑完第二节2 m混凝土后，根据现场制作的同步养生试块，待第二节段混凝土强度大于3 MPa，第一节段混凝土强度大于15 MPa时，凿毛清理第二节段混凝土表面，准备第三节段墩身施工。待第一节混凝土强度不小于15 MPa时，即可拆除第一节混凝土的外模。每一节翻升模板主要由内外模板及纵横肋、刚度加强架与工作平台、模板拉筋、安全网等组成。模板之间用螺栓连接，用［12槽钢支撑拉筋垫板，［12槽钢间距不超过1 m，拉杆用的光圆钢筋。在拉筋处的内外模板之间设硬管，以便拉杆筋抽拔及再次利用。6)墩顶封闭。当模板翻升至墩顶封闭段底模设计起点高程时，暂停施工。在内外侧模板上安装封闭段底模板，拼缝要严密，刷脱模剂后绑扎钢筋。安装外模板、围带、模板固定架，搭设外侧施工平台和安装防护栏杆。挂好安全网，灌注墩顶封闭段混凝土，养生达到规定强度。

图1 钢筋安装

图2 浇筑完第一节混凝土

6 薄壁空心墩的质量控制

6.1 薄壁空心墩的测量监控措施

施工难度大，技术要求高，如何控制高墩的垂直度就成为控制施工质量的重中之重。由于墩身是在动态中成型，而且是高空作业，施工精度控制十分复杂，墩身过大的偏差势必对该桥的性能和线形有着较为显著的影响。为此必须对高墩施工的精度给予足够的重视。根据项目的实际情况，采用激光垂仪+全站仪联合测量控制方法。具体使用的仪器为拓普康GTS-602L型全站仪和索佳PD3型激光铅垂仪。在施工中需注意:激光铅垂仪需每半月进行一次校核;每1月～2月需对大桥控制网进行一次复核。

1)建立桥梁施工测量控制网。薄壁高墩控制测量根据设计院交桩桩点进行大地四边形网控制，该控制网能满足二等导线网联测的要求。高墩墩身控制采用在承台顶面放出墩身四个角点进行模板控制点，模板安装完后，再对四个角点、轴线控制测量点检查测量，根据理论放线坐标进行放线，求出实际的偏差值Δx，Δy，要求满足Δx≤2 mm，Δy≤2 mm，每节测量消除测量误差积累。

2)为确保高墩施工的质量，在施工过程中，应做好墩身的测量和监控。在承台施工时预埋墩身钢筋由测量人员放出墩身边线，根据墩身钢筋布置放好点将竖向束筋预埋好，确保了墩身钢筋位置精确。第一节墩身施工是控制垂直度的关键，要求大模板的底座首先必须调平。每次立模和浇筑后都使用全站仪对模板的四个角点定位检查，一旦发现有偏差必须校正后方可进行浇筑，对墩身混凝土浇筑采取准许制度即浇筑之前要有测量人员的模板检查报告和质检员的钢筋检查报告报施工负责人批准浇筑。

3)墩身随高度的增加，日照影响引起的摇摆摆幅越来越大，为避免日照的影响，混凝土浇筑前的模板检验与精确定位一般安排在早晨日出之前进行。

6.2 薄壁空心墩的外观质量控制

为了提高外观质量，经多次探索，施工中采取了以下措施:

1)针对混凝土泵送难，和易性差，颜色灰白的问题，施工中优化了混凝土配合比，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。

2)提高立模精度，采用玻璃胶处理接缝，保证接缝严密。

3)夏季施工应限制混凝土出料温度不得大于30℃，规定混凝土内外温差不超过20℃，以保证混凝土的浇筑质量。严格规定浇筑时间，以此控制混凝土内外温差。

4)混凝土浇筑完成后，未拆模前，应在养护期间使模板保持湿润，拆模后立即用薄膜覆盖，采用高压水雾喷技术，确保混凝土表面湿润。

5)拆模后及时修复表面缺陷，保证墩身颜色一致，棱角分明。

7 墩身施工的安全

空心薄壁墩属于高空作业，安全措施非常重要。建立健全安全生产管理体系，认真落实安全交底、监督检查、考核奖惩制度，由专职安全员监督各个部门的安全职责和监督检查、考核，定期召开安全生产小组会议决定重大问题，并由各部门执行，安全员将此增列入监督检查内容，进行日常管理。根据危险源辨识的结果，制定安全交底卡，将模板安装拆除、钢筋定位安装、混凝土浇筑等安全规程逐项进行安全交底。安全员对检查出的安全隐患跟踪整改结果，不达到要求不许施工。

1)工程大型机具较多，由于工期紧迫，将会采取多班作业，各种机械操作人员变换频繁，因此要建立健全机械的操作责任制以及交接班制度，并加强管理，避免失误，确保安全生产。

2)现场施工中，必须做好安全防护用品及安全防护设施的配置工作。

3)采取气象预警管理，遇有5级(含5级)以上大风、浓雾、雷雨、冰雪等恶劣天气，提前告之，提醒相关作业班组不得进行露天高空作业。加大恶劣气象后如大风、雷雨、冰雪过后，应及时对高处作业安全的检查制度，对所有设施逐一加以清扫、检查，发现有松动、变形、脱落和损坏现象时，应及时进行修理加固，隐患消除后方可继续作业。

4)操作平台栏杆外必须牢挂安全立网，多张立网连接使用时，相邻部分应靠紧或重叠，立网底部全部封严。