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薄壁空心高墩施工技术探讨及其质量控制
发布时间:2016-12-12   浏览次数:

   【摘  要】文章结合广西百色华村特大桥的施工实践,介绍了采用提升托架翻转模板施工技术进行薄壁空心高墩施工的施工工艺及质量控制。
   【关键词】空心薄壁墩;托架;施工技术;隔板
    一、工程概况
    广西华村特大桥是百色市右江区达江乡对外恢复工程建设项目,位于百色水利枢纽库区内,阳圩镇华村东北约500m处,全长481m,架立于两座山头之间,跨越一个深谷。设计荷载:汽一20级,挂车一100级。桥梁主桥为70+120+70m变截面预应力砼连续刚构,桥墩为空心薄壁墩,其中5号墩壁厚0.55m,6~7号墩壁厚0.9m,墩柱最高91.26m,双排(4根桩)挖孔桩承台基础;引桥为5~40m预应力砼先简支后连续T梁,桥墩为空心薄壁墩,壁厚0.4m,单排(2根桩)挖孔桩承台基础;桥台为重力式U型桥台,明挖扩大基础。5~7号主墩设10m基础过渡段墩身,墩身混凝土设计标号为C40。该大桥墩身高度高,并且墩身施工受水库蓄水期的影响,因此薄壁空心高墩施工是大桥施工的重点和难点。下面结合华村特大桥工程的特点,探讨薄壁空心高墩施工技术。
    二、薄壁空心高墩的施工设计
    (一)垂直运输机械选择
    华村特大桥高墩施工的突出问题是垂直运输。由于高度和地形的限制,一般履带式或轮胎起重机均无法满足其要求,所以选择合适的起重机械尤其重要。考虑到该桥主墩高,混凝土、钢筋用量大,且每个主墩相距70m以上,同时,为方便两岸材料倒运及上构现浇施工的需要,在两岸采用万能杆件搭设落地支架,从4~5号墩至7号墩采用钢丝索跨江拉通架设跨度210m的缆索便桥,在高墩施工时,以卷扬机为动力,利用安装于支架上的小型门吊解决材料和小型构件的垂直运输。
    (二)支架、摸板的设计
    混凝土结构现浇施工中模板工程费用约占1/3,支拆用工量约占1/2,因此模板的选用、设计对节约材料,降低工程成本关系重大。高墩施工常用的施工技术有以下几种:
    (1)搭设落地脚手架施工法。该施工方法由脚手、模板等组成,使用材料多,成本高,工期无法保证,同时受高墩施工高度的影响。
    (2)滑模施工法。滑模由提升架、模板、工作平台、提升系统组成,工期快,但必须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,且由于该桥部分墩处于水中,施工组织困难。
    (3)提升模板施工法。该施工方法施工控制容易,但也必须耗用大量的提升和施工定位用的劲性骨架材料,且施工速度较慢,劳动强度较大,工期不易把握。
    (4)爬模施工法。该施工方法实现了节段施工流水作业,劳动强度小,施工控制方便,但爬升结构体系复杂,工序较繁琐,成本也较高。
    (5)翻模施工法,成本较低,但施工控制和安全保证较难。
通过比较,结合华村特大桥工程施工特点和公司现有材料情况,且从降低成本出发,项目经理部在传统提升翻模技术优点的基础上进行了改型,自行设计了提升托架翻转模板,对高35m以上的2~7号墩墩身采用提升托架翻转模板法进行施工。
    提升托架翻转模板体系主要由托架、模板系统两部分组成。
    (1)提升托架由桁架和支架两部分组成。桁架由贝雷梁拼装而成,支架用钢管搭设,固定在贝雷梁上,贝雷梁用螺栓固定在托梁上,托梁帽通过托铁用螺栓固定在已浇筑好的墩柱上(墩柱在浇注前先预埋好特制螺母)。支架顶上安装小型工作门吊,门吊用来吊装墩柱模板、起吊和安装钢筋、浇注墩身混凝土等,支架上铺设钢板或木板,作为作业人员的工作平台,在整个网架平台周围设密目安全网。
    (2)模板系面板采用大块钢模板,横肋、竖肋采用槽钢。施工时根据墩身的结构尺寸进行组拼成大块模板。组拼模板高4m,分2个节段,每节长2m,每次浇筑2m,留2m作连接支承模,使每一节砼接缝平顺。
    三、提升托架翻转模板施工要点
    (一)墩身施工流程
    (1)基础段墩身施工。采用常规钢管支架施工方法施工基础段墩身。
    (2)首节模板安装。在承台或已浇注的10m墩身上测量放样,用空中索道吊装模板,人工辅助就位。根据墩身的位置尺寸拼装托架翻模体系,先拼装墩身一个面的外模,然后逐次将整个墩身的第一节外模板组拼完毕。外模板安装后吊装内模板。拼装完成后,经验收合格,绑扎安装墩身钢筋,安装墩身高度为6m施工模板,再利用支架和拉杆固定模板。
    (3)混凝土灌注。检查验收钢筋及模板安装质量合格后,浇筑第一节6m高墩身砼。在内外模板和钢筋之间安装L混凝土灌注漏斗,混凝土在拌和楼集中拌和后通过卷扬机送至内施工平台上,通过漏斗由人工铲送入模。混凝土采用水平分层灌注,每层厚度40cm左右,用插入式振捣器振捣,不要漏捣和过度振捣。
    (4)模板拆除及翻升。待砼达一定强度后,拆除底节2m墩身内模板,向上提升至施工节段,进行下一节2m墩身施工。墩身每浇筑8m,托架整体提升一次,每次提升8m。
    (5)按以上顺序进行墩身各节段施工,直至墩顶。
    (二)提升系统提升程序
    提升托架翻转模板提升系统由千顶、高压油泵、千斤绳、连接线(千斤绳和钢绞线连接)、钢绞细、工具锚组成,提升主要由张拉千斤顶来完成。模板提升按如下程序进行:
    (1)首先,把千斤顶绳固定在已浇筑完砼的墩柱顶受力钢筋部,钢绞线和千斤绳把千斤顶提起贴近托梁上弦,向千斤顶供油使千斤顶绳和钢绞线初步拉紧,停止供油。
    (2)扭松托铁与托梁的联接螺栓,继续向千斤顶供油,当托梁离开托铁1cm左右后停止供油,拧出托铁固定螺栓。
    (3)继续向千斤顶供油,顶完千斤顶行程,夹稳工作锚夹片,千斤顶回程,此时托架由工具锚提着。
    (4)千斤顶回程后,再提起贴近托梁上弦,供油顶起托梁时,夹片自由松开,重复顶起托梁直至上升至托铁锚固位置。锚固好托铁于墩身上,拧紧联接螺栓,至此完成一次提升过程,进行下段墩柱的施工。
在上述提升过程中,夹片由于多次重复使用,容易造成夹片磨损过大而导致滑牙。为加大托架提升的安全,在提升时使用手拉葫芦协助千斤顶同步提升,提升过程中保持托架的平衡,距每个提升点同步上升。
    (三)隔板的施工
    当墩身施工到离隔板1~2m时,在墩身预埋构件,当施工到隔板位置时,利用预埋构件拼装托架,作为隔板施工的支承架,然后在托架上进行隔板钢筋绑扎、模板安装。空心墩内模采用轻型钢模,为使模板能顺利拆出来,在浇隔板混凝土时,预留1个60cm×50cm的预留孔,把内模拆出来后,把钢筋焊接上,再用吊板浇筑混凝土把隔板预留孔封住。
    四、薄壁空心墩的质量控制
    (一)薄壁空心墩的测量监控措施
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。提升托架翻转模板施工工艺测量控制墩柱断面复杂,结合现有测量条件,利用三角高程法测定墩柱模板顶标高,采用单测站极坐标法结合量钢尺法,控制墩柱模板主要角点的平面就位,使其满足设计要求。一个墩柱每施工6m,采用双测站极坐标精确测定墩柱模板各主要点的平面位置,同时用悬挂钢尺法精确测定墩柱模板顶的标高,以此来检核及修正三角高程。当一节混凝土浇筑完成,要即刻对混凝土面的控制点进行复测,以掌握模板在混凝土浇筑前后的变位,同时提供下一节模板的安装参数。 
    (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)在第一次立墩身模板时,采用平面坐标法(与导线点联测)准确测放出模板4个控制点的平面位置,采用三角高程法测放出模板顶面高程,然后利用铅锤线测量模板的倾斜。 
    (3)以后每节段立模时均与第一次一样测量控制放样,而且还要对前一节段进行竣工检查
    (4)每次测量时间固定在温度、阳光等气候因素影响较小的每天早上9:00以前或下午4点以后进行。
    (5)平面位置控制。将全站仪架于控制点,用极坐标法通过控制模板位置来控制墩柱平面位置。 
    (6)高程控制。在承台上南北面各布设两个水准点作为基准高程,基准高程采用三角高程测量的方法从控制点用检定钢尺沿墩柱向上传递。
    (二)外观质量控制
    高墩施工由于多次立模,多次浇注,容易引起外观质量下降。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,采用玻璃胶或橡胶皮处理接缝,保证接缝严密。
    (3)夏季施工,由于气温较高尽可能安排在下午或夜晚温度较低时浇注混凝土,减小混凝土的坍落度损失。
    (4)混凝土浇完后,立即进行覆盖养护,拆模后用塑料薄膜包裹,进行湿润养护,同时避免上一节段墩身混凝土浇筑时污染已浇筑的下部墩身。
    (5)拆模后及时修复表面缺陷,保证墩身颜色一致,棱角分明。
    五、结语
    在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。华村特大桥采用提升托架翻转模板施工是一种新的,切实可行的施工工艺,它特别适用于跨度较大、地形条件比较复杂,大型机械设备无法进场施工的地方,它具有操作方便,易掌握,成本低,工期短,安全等特点。实践表明,提升托架翻转模板在薄壁空心高墩施工中是切实可行的,可进一步的推广到其它桥梁高墩施工中。

(综合部 摘编)

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