空心薄壁高墩翻模施工工艺.pdf

天 啼 工 柱 空心薄壁高墩翻模施工工艺 王景远 张振辉 李秀云 ( 第二 市政公路工程有限公 司) 2 0 0 8 年第 1期( 总第 7 5 期) 1 前 山高架桥工程概况 的 施工工 艺和 质量 控制 方法。 贵州扎南高速公路前山高架桥是一座桥长为 8 8 3 8 1 m的大桥 ， 设计时速 8 0 k m h ， 桥址区处于构 造溶蚀 ， 剥蚀深切谷地斜坡地貌 区， 桥梁跨越分布 不均匀的低山和槽谷， 地形起伏， 为缓陡相问的折 线形斜坡 ， 最大高差达到 8 2 m， 桥位贵 阳岸斜跨 已 建成的贵遵公路。 该桥左侧宽为 1 2 m，右侧由于位于爬坡车道 桥宽为 1 3 5 m， 下部构造采用空心薄壁墩 、 双柱墩 配挖 孔桩基础 ，其 中最大 桩长 3 0 m，最大 墩高 5 3 m， 上部构造采用 5 0 m、 3 0 m预应力 t形梁， 先 简支后连续结构。 桥址区分布有强风化炭质页岩、 泥岩 ， 强度较 低， 但白云岩、 白云质灰岩、 灰岩分布较稳定， 溶岩 不甚发育 ， 岩体相对较完整 ， 强度较高。桥址区地 表水稍发育， 桥下“ v ” 形冲沟为常年性溪流， 主要 受大气降水补给 ， 水量充足。 2 前 山高架桥 的技术特点与施工难 点 首先前山高架桥地处深切谷中，谷顶谷底最 大高差达 8 2 m， 地形复杂、 高低起伏 ， 且空心薄壁 墩全部坐落在谷底 ，受高度和地形 限制一般轮胎 及履带起 重机无法满足要求 ， 给混凝土 、 钢筋及其 它辅材的垂直运输造成了一定的困难 ； 其次， 该桥 墩柱形式多样 ， 既有空心薄壁墩又有矩形实心墩 、 圆形实 心柱 ， 且墩身 高墩均在 3 5 m 以上 ， 尤其是 全桥 1 7 根空心薄壁墩， 墩高壁薄， 平均墩高 4 5 m， 最高达 5 3 m， 壁厚均为 5 0 e m， 施工困难 、 工艺水平 要求高 ； 鉴于上述因素 ， 要求对空心薄壁墩的施工 必须寻求出一套切实可行、 快捷、 经济、 安全、 质优 3 0 3 空心薄壁高墩柱施工工艺的选择 现在高墩柱的施工基本上都采用 了大块定型 钢模施工 。使用大块定型钢模能保证桥墩外形美 观 的要求 ， 也能大大提高施工进度 ， 相对也比较经 济。 但 同时也 出现 了大块钢模过重 ， 垂直运输安拆 困难等问题，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 ， 因此施工方法的 选用、 模板的设计对节约材料， 降低工程成本关系 重大。 通过对搭设落地脚手架 、 滑模 、 提升模板 、 爬 模、 翻模等施工方法的比较和分析 ， 结合前山高架 桥工程施工特点和现有设备情况， 以降低成本、 保 证质量和安全为出发点 ，翻模施工法具有非常大 的优势 ，但是 目前翻模施工有 向复杂化发展的趋 势 ，摸索 出一套既简单又节约的翻模施工工艺显 得尤为重要。 图 1 空心薄壁墩翻模施3 2 4 翻模施工工艺简介 翻模施工是由传统滑模演变而来的，经过近 维普资讯 空心薄壁高墩翻模施工工艺 几年的工程实践 ，逐渐形成了今天的翻模施工技 术 ， 它适用于圆形 、 圆锥形 、 矩形等各种等 、 变截面 形式的高墩施工 ， 翻模施工主要 由垂直起 吊设备 、 模板及支架三部分组成 ，其中墩身外模采用精制 的大块定型钢模 ， 内模采用组合钢模或木模 ， 通过 高强拉杆与外模连接。 每套模板由内外模、 高强拉 杆、 护栏及内工作平台等组成。 其中模板分标准节 和接缝节 ， 一般情况下标准节 高度 为 4 m、 接缝 节 高度为 1 5 m。施工程序为先安装第一层模板( 由 下至上顺序为接缝节+ 标准节+ 接缝节 ) ， 浇筑混凝 土， 完成一个基本节段 的施工 ； 以已浇筑的混凝土 为依托 ， 拆 除最下一层 的接缝节 和标准节( 顶节接 缝节不拆) ， 通过垂直提升设备向上提升 ， 将标准 节接于第一层的顶接缝节上 ，接缝节立于标准节 上 ， 安装对拉螺杆和内支架 ， 完成第二层模板的安 装并浇筑混凝土 ， 如此 由下至上依次交替上升 ， 循 环往复直至达到设计的施工高度 ， 完成墩柱施工。 5 翻模施工工艺的研究和 改进 由于采用传统工艺施工的墩身普遍出现拉 槽、 漏浆 、 错台、 墩身倾斜 、 扭曲等严 重影响墩柱质 量的问题 ，为此很有必要在传统工艺技术优点的 基础上进行研究和改进 ， 从模板设计 、 墩身竖直度 和平整度控制 、混凝土的垂直运输 和养护以及行 人安全通道设置上进行改进，并与传统工艺进行 优化组合， 确保高墩柱翻模施工安全高效、 内坚外 美 。 5 1 翻模模板设计 为确保墩身外观质量和整体刚度，外侧模板 采用 1 0 0 x l 0 mm角钢 、 1 1 0 x l 0 m m扁钢 、 1 0 0 x 5 0 x 1 0 m m槽钢和 5 m m厚热轧钢板定型制作 。 模板面板背面用角钢 、 扁钢加劲 ， 充 当整块面 板的次梁 ； 角钢 、 扁钢外背槽 钢锁 口， 充 当整块 面 板 的主梁 。 模板制做过程中以下列指标进行控制 ， 以模板跨度的 1 4 0 0控制模板 的刚度且变形小于 1 5 m m， 角钢、 扁钢 、 槽钢( 主次梁 ) 变形小 于 3 mm， 模板之间的接缝宽度不大于 l mm， 成 型模板 的平 整度小于 1 m m。 根据以上因素综合考虑，一套模板竖向组合 为 1 5 + 2 0 + 2 0 + 1 5 m， 以此确定高墩翻模施工首节 浇筑 7 m， 以后每次浇筑 5 5 m。 5 2 高墩翻模模板设计创新点 王景远张振辉李秀云 f 1 ) 墩身倒角处采用定型直角模板 ， 以保证墩 身“ 棱角分明” 。 在传统工艺中， 普遍采用正模和侧 模( 安装后与桥走向垂 直的模板称为正模 ， 与桥走 向平行的称为侧模 ，以下 同)相交形成直角的方 法 ， 此种方法极易造成墩身边 角变形 、 扭 曲、 漏浆 等问题 ， 影响外观质量 ， 采用定型直角模板经过现 场试验和应用 ， 证 明可完全解决上述问题 ， 成角准 确 、 美观。 f 2 ) 在直角模板上增设棱镜板 ， 棱镜板成 1 0 x 1 0 e m的正方形 ， 中心有一直径 5 m m的小孔 ， 平面 水平焊接在直角模板最高处的肋板上， 适当加劲， 用于放置全站仪用棱镜 。 f 3 ) 模板接缝处两端各设 置一个 q o l 0限位孔 。 由于在模板制作过程中，为保证模板连接螺栓插 入顺利 ，每个连接螺栓孔直径都比螺栓大 2 m m， 即孔为 q o l 6 m m， 螺栓为 q o l 4 mm高强螺栓 ， 如果工 人 操作不细心就 有可 能造 成拼接 不严 或 拼接误 差 ， 设置限位孔的目的， 就是在模板吊装就位后首 先将 qo l 0的涂油限位销插入限位孔中，其次进行 连接螺栓 的安装 ，这样既保证 了螺栓安装的正常 进行 ， 同时为校验模板是否变形提供依据。 5 3 墩身竖直度及平整度控制 高墩柱施工过程中很容易出现竖 向中轴线呈 “ ， 形 、 “ ( ” 形和“ s ” 形 的情况 ， 根本原 因就在于其 高度所致。施工循环越多， 墩柱越高， 使得模板安 装越来越困难 。再者 ，施工 中还可能在混凝土振 捣、 模板安装和其它外力等多种因素的作用下， 使 模板竖 向中轴线或 因同向偏差积 累，或因强行纠 偏不当而使得其偏离设计轴线。最终可能导致高 墩柱部分施工节段 的检测项 目如相邻间距 、竖直 度、 平整度、 轴线偏位甚至断面尺寸等达不到 公 路工程质量检验评定标准 的规定值或允许值。 高 墩柱施工一旦发现相邻间距、 竖直度、 平整度、 轴 线偏位等相关指标出现异常 ， 基本无法进行补救 ， 造成严重 的质量事故和经济损失 ，如果墩身竖直 度及平整度控制得好 ， 首节墩身测量放线无误， 相 邻间距、 轴线偏位等指标就不会出现异常， 因此施 工过程中竖直度及平整度的控制成为墩身质量控 制 的重 中之重 。 翻模施工最初采用全站仪和铅锤进行墩身竖 直度、 平整度控制， 即利用全站仪、 望远镜、 十字丝 和铅锤线在模板安装完成后进行检测。在使用过 31 维普资讯 空心薄壁高墩翻模施工工艺 程中发现，铅锤在墩柱较低时可起到一定的竖直 控制作用 ， 但是当墩柱高度超过 2 0 m以后 ， 受风 力和铅锤 自摆 的影响 ， 铅锤线晃动较大 ， 无法起到 竖直控制作用 。利用全站仪 、 望远镜 、 十字丝能很 好地检测模板拆 除后墩身的竖直度 ，但仅限于墩 柱的四个棱角 ， 对墩 面无法进行观测 ， 距离墩身超 过一定限度后 ， 发现棱角线与墩面重合严重 ， 观测 困难 。 在察觉这一缺点之后 ， 在试验墩的附近以墩 面平行方 向分别设置八个控制点 ， 经过现场观测 ， 解决了上述 问题 。 5 4 高墩柱混凝土的垂直运输 高墩柱混凝土的垂直运输速度是保证混凝土 浇筑连续性的重要前提 ，同时也是影响翻模施工 进度的重要因素。 首先， 使用落地式混凝土泵进行 运输试验 ， 在试验过程中发现 ， 落地式混凝土泵基 本上能满足较低墩柱浇筑的要求，泵送高度也能 满足需要。 但是 ， 在浇筑过程 中落地式混凝土泵的 输送 管的安装与拆 卸非常麻烦 ，墩柱超 过 2 0 m 后 ， 输送管的安装与拆卸 占用将近 2 d或更多的时 间 ，而每根墩柱都安装输送管的方案又占用大量 的资金， 在成本控制上没有可行性， 严重影响施工 工期 。 在考虑了生产成本 、 质量控制以及施工进度 等多方面因素之后确定：空心薄壁墩用混凝土采 用塔 吊配合混凝土吊舱进行垂直运输 ，低于 2 5 m 的墩柱采用泵送混凝土， 提高了设备的使用率 ， 降 低 了施工成本。 5 5 高墩柱混凝土成品养护 根据高墩柱施工的特点 ，拟采用喷涂型混凝 土养护剂进行成 品养护 ，并到使用上述养护剂养 护的标段进行现场调研。混凝土养护剂的养护原 理是 ， 在混凝土表面喷洒养护液时 ， 成品表面的氢 氧化钙与养护液 中的硅酸盐作用生成硅酸钙和氢 氧化物 ， 硅酸盐是不溶物 ， 能封闭混凝土表面的缝 隙， 并生成一种坚实的簿膜 ， 阻止混凝 土中自由水 过早地蒸发 ， 起到覆盖养护的功能 ， 采用喷涂混凝 土养护剂进行养护省工省力、 施工简便 ， 对混凝 土 强度没有影 响， 并有减少混凝土温度裂缝的作用。 通过调研得知 ，虽然混凝土养护剂具有施工简便 3 2 王景远张振辉李秀云 的优点 ， 但是使用成本太高， 考虑到贵州“ 天无三 日晴” 、 多雨潮湿 的气候特点 ， 因地制宜地采用墩 身表面粘贴塑料薄膜的方法进行养护 ，取得很好 的效果 ， 在 “ 梅雨 ” 时期不采取养护措施对混凝土 强度也没有影响， 从而大大地节省了养护费用。 5 6 行人安全通道设置 高墩柱翻模施工最 困难 的就是施工人员的上 下通行问题 ， 近年来发展的液压托架翻模、 内爬架 翻模等主要是基于人员安全考虑在传统工艺上进 行改进的， 虽然“ 安全生产无小事” ， 但是增加了大 量的附属设备费用。怎样才能既保证安全又不会 花费太多费用?经过到其它标段参观、学 习和调 研， 初步确定了附着墩身搭设安全通道的方案 ， 并 根据施工进度情况组织现场试验。 附着墩身搭设安全通道具体做法为 ：以墩底 承台为基础 ， 使用 q 4 8 m ma 3钢管和扣件搭设脚手 架， 横杆间距 0 8 m， 立杆间距 0 8 m， 连接处设置剪 刀撑 ， 整个架体 内外共 3 层 ， 层 与层之间立杆间距 0 3 m， 内部净宽 1 6 m、 长 7 5 m， 每 隔 5 m设 置对角 撑一道 ， 以保证脚手架 的整体性 。 在脚手架内部用 钢管搭设宽度为 0 8 m、 坡度为 3 0 。 的人行通道 ， 通 道上满铺木板并设防滑条。同时利用墩 身通气孔 横穿钢管与架体连接，使脚手架完全附着在墩身 上 ， 提高稳定性和抗倾覆性。 通过施工实践 ， 使用 q 4 8 mm a 3钢管和扣件搭 设安全通道， 方法简单、 安装方