橋梁高墩懸臂模板施工技術(shù)研究

苑慶峰

(中鐵開發(fā)投資集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650100)

0 前 言

隨著我國加大對(duì)西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的扶持和投入，西部山區(qū)高速路的修建項(xiàng)目越來越多，公路特大、大橋不斷出現(xiàn)，其下部墩身結(jié)構(gòu)形式多種多樣，鋼筋混凝土實(shí)心高墩就是其中的一種形式，但其存在施工難度大、安全要求高、工期長、施工繁瑣等缺點(diǎn)，施工多采用滑膜、爬模和翻模[1]。為達(dá)到高橋橋墩的安全、優(yōu)質(zhì)、高效施工的目的，懸臂模板施工技術(shù)在近幾年得到了較好的推廣和應(yīng)用。

1 工程概述

1.1 工程概況

貴州省威寧至圍杖(黔滇界)高速公路老山坡大橋中心樁號(hào)為ZK13+174～YK13+133，分左右幅設(shè)計(jì)，單幅長374 m，橋跨布置為2×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土(后張)先簡支后連續(xù)T梁+(56+100+56)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+3×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土(后張)先簡支后連續(xù)T梁；其中2#墩高36 m，5#墩高38 m，為獨(dú)柱實(shí)心墩，結(jié)構(gòu)尺寸為6.5×2.6(m)。墩身施工均屬于高空作業(yè)，且工作面狹小、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。

1.2 氣候、水文、地質(zhì)

1)氣候。本橋所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，全年平均氣溫為28.6℃，其中平均最低氣溫為-9.2℃，最低氣溫為-13.1℃，最高氣溫可達(dá)30.9℃；全年平均風(fēng)速為16.2 m/s，最大風(fēng)速可達(dá)20.0 m/s，相對(duì)濕度平均為78.9%，全年平均降水量900.1 mm，日照時(shí)數(shù)為1 686 h，年均無霜期207 d；災(zāi)害氣候主要為干旱、冰雹、道春寒、霜凍、洪澇。

2)水文。該工程所處地理位置的水文條件：具有松散堆積層孔隙水、碳酸鹽巖裂隙溶水和基巖裂隙水，其中大部分是碳酸鹽巖裂隙溶水和基巖裂隙水。

3)地質(zhì)。橋址處位于云貴高原，烏蒙山脈北段，地勢(shì)北高南低；屬淺、中切中山溶蝕、溶蝕侵蝕地貌類型。由于該地區(qū)地理構(gòu)造較為復(fù)雜，因此，該地區(qū)的賦水規(guī)律以及巖溶發(fā)育對(duì)工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)造成的影響較大。該區(qū)域的地下水形成與該區(qū)域的地質(zhì)條件、巖石特性有較大關(guān)系，由于這些因素的綜合作用造成了地下水未形成規(guī)律，同時(shí)地下水富集、類型、動(dòng)態(tài)以及水動(dòng)力形成也難以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部規(guī)律。

2 懸臂模板的組成、安裝

2.1 組 成

懸臂模板由多個(gè)構(gòu)件以及系統(tǒng)組成，這其中包括挑架、模板、吊平臺(tái)、主背楞、埋件系統(tǒng)、斜撐以及三腳架等，構(gòu)造如圖1所示。

圖1 懸臂模板組成圖

直墻模板的構(gòu)成方式是運(yùn)用地板釘和自攻螺絲將豎肋(木工字梁)與膠合板進(jìn)行連接。使用連接爪將橫肋(雙槽鋼背楞)和豎肋進(jìn)行連接，同時(shí)在豎肋兩側(cè)設(shè)置吊鉤；使用芯帶將模板進(jìn)行連接，使用芯帶銷進(jìn)行固定，旨在保證模板的整體性和確保模板受力均勻；而直墻模板的模板類型是用裝卸式模板，該類型模板拼裝較為簡便。

主平臺(tái)為雙拼20號(hào)槽鋼3道/處、其余平臺(tái)梁為雙拼14號(hào)槽鋼3道/處，所有平臺(tái)板采用3 mm鋼花紋板鋪設(shè)；外防護(hù)采用鋼絲網(wǎng)防護(hù)。

2.2 安 裝

根據(jù)測(cè)量放樣在承臺(tái)上確定墩身的4個(gè)角點(diǎn)，用塔吊將模板立于承臺(tái)上臨時(shí)固定，然后關(guān)模調(diào)平，用對(duì)拉螺栓加固模板；根據(jù)定位螺栓的位置在面板上打孔，埋件通過定位螺栓固定在面板上；埋件板、高強(qiáng)螺桿和爬錐為螺紋連接，高強(qiáng)螺桿上的警示線應(yīng)旋入爬錐和埋件板內(nèi)；混凝土澆筑前模板、爬錐上均勻涂脫模劑；經(jīng)檢查合格后完成第一次模板安裝。當(dāng)已澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa時(shí)拆除模板，將模板調(diào)離位置，安裝背楞、斜撐、調(diào)架等；吊裝三腳架，按設(shè)計(jì)圖紙掛在相應(yīng)的埋件點(diǎn)上，插上安全銷固定；清理模板表面雜物后利用塔吊吊裝就位，通過可調(diào)斜撐調(diào)整模板的垂直度，再通過后移裝置將模板下沿與上次澆筑完成的混凝土結(jié)構(gòu)面頂緊，確保不漏漿、不錯(cuò)臺(tái)，在檢查合格后完成第二次安裝；如此循環(huán)作業(yè)，直至完成全墩混凝土的澆筑施工。

3 工程施工工藝

3.1 安裝塔吊

施工過程中需要保證每個(gè)墩身配有一臺(tái)塔吊。塔吊位置的選擇需根據(jù)橋軸線進(jìn)行布置，附墻桿需要緊靠墩身內(nèi)側(cè)，塔吊的基礎(chǔ)施工需要進(jìn)行混凝土澆筑，同時(shí)還要保證塔吊操控人員方便進(jìn)入工作面。

3.2 安裝鋼筋與加工

3.2.1 預(yù)埋墩身鋼筋處理

墩身鋼筋測(cè)量放線需要在捆綁承臺(tái)鋼筋后進(jìn)行，按照設(shè)計(jì)進(jìn)行墩身主筋的預(yù)埋處理，外露的鋼筋長度為35 d并焊牢加固，這樣可有效避免承臺(tái)進(jìn)行澆筑過程中出現(xiàn)移位現(xiàn)象。同時(shí)還要注意主筋與模板拉桿的位置不得沖突和重合。外露部分加工完畢后需要使用連接套筒或者塑料帽進(jìn)行保護(hù)，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行主筋預(yù)埋，同時(shí)深度需要控制在200 cm或者150 cm。

3.2.2 加工安裝墩身鋼筋

在加工時(shí)需要提前對(duì)鋼筋表面雜物進(jìn)行清理，例如鱗銹、油漬以及漆皮，同時(shí)還要對(duì)有彎度的部位進(jìn)行拉直處理。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙箍筋，在鋼筋彎制過程中要按照設(shè)計(jì)圖紙中的鋼筋編號(hào)進(jìn)行分類存放以避免混裝。

在鋼筋提升運(yùn)輸時(shí)采用垂直提升的方法，按照相關(guān)要求進(jìn)行四頭加工。在綁扎過程中交叉點(diǎn)需要用扎絲固定，一般焊接距離為1 m，可確保保護(hù)層的厚度在合理范圍。鋼筋施工中要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)爬梯、塔吊等預(yù)埋件進(jìn)行預(yù)留處理。

3.3 安裝模板

對(duì)鋼筋綁扎進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收之后接下來安裝模板。需現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)模板進(jìn)行打磨以確保模板的干凈整潔，然后涂抹脫模劑。在立模之前還要對(duì)模板外側(cè)邊線進(jìn)行找平，確保立模的準(zhǔn)確。模板安裝結(jié)束后對(duì)模板進(jìn)行檢查，其中包括錯(cuò)臺(tái)和接縫，模板接縫一般控制在2 mm以內(nèi)，錯(cuò)臺(tái)一般控制在5 mm以內(nèi)；利用鋼尺來對(duì)模板的尺寸進(jìn)行檢查，同時(shí)用鉛垂儀來校對(duì)模板的垂直度。在施工過程中要嚴(yán)格控制軸線偏位，如果出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象需要立即調(diào)整。

3.4 混凝土澆筑

混凝土全部由拌和站集中拌制，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送，由混凝土高壓輸送泵泵送入模，插入式振搗棒振搗；混凝土澆筑高度超過2 m時(shí)，采用串筒下料。

在澆筑混凝土之前，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要對(duì)預(yù)埋件、支架、鋼筋和模板進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，達(dá)到相應(yīng)要求后方可澆筑。同時(shí)將模板內(nèi)的污垢、積水以及雜物徹底清理。混凝土澆筑的平截面需要保持在35 cm水平分層，將漿料扒平后再振搗，其順序是從拐角處開始向中間振搗，振搗時(shí)間為20 s左右，當(dāng)混凝土不再冒泡、不下沉和出現(xiàn)泛漿后方可停止。澆筑完畢后當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過2.5MPa后現(xiàn)場(chǎng)人員需要鑿除表面的松弱層和水泥砂漿。然后對(duì)墩身混凝土外露部分用土工布覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)，在模板外側(cè)澆水噴淋保濕養(yǎng)護(hù)；拆模后用塑料薄膜包裹保濕養(yǎng)護(hù)；當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，用棉被等保溫材料覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)[2]。

在混凝土終凝后進(jìn)行下一循環(huán)的鋼筋綁扎，然后拆除模板。在鋼筋綁扎完畢，拆除的模板清除板面上的混凝土、涂刷脫模劑后，用塔吊將模板安裝就位，即進(jìn)入下道工序。

為保證混凝土的外觀質(zhì)量，必須保證混凝土具有良好的和易性、流動(dòng)性，并控制混凝土的坍落度基本相同，以保證混凝土表面顏色一致。施工工藝流程如圖2所示。

圖2 高墩墩身施工工藝流程圖

3.5 施工測(cè)量與控制

1)墩身的平面控制。墩身在施工前根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙放出墩身四個(gè)角點(diǎn)，在施工過程中，每澆筑4.5～9 m高墩身后對(duì)墩身的軸線偏位、平整度等進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整，始終保證結(jié)構(gòu)物的各項(xiàng)指標(biāo)在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

2)測(cè)量墩身高程。根據(jù)施工過程中所設(shè)置的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，利用高精度水準(zhǔn)儀來完成對(duì)墩身的測(cè)量。要嚴(yán)格控制測(cè)量的精準(zhǔn)度，確保其數(shù)據(jù)符合測(cè)量的規(guī)范。施工中的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的誤差要根據(jù)施工實(shí)際來進(jìn)行控制。

3)測(cè)量墩身垂直度。墩身測(cè)量施工垂直投影或者懸掛鉛球來完成，其要求是無風(fēng)狀態(tài)、施工高度在20 m以內(nèi)，當(dāng)施工高度超過該數(shù)值后使用全站儀來進(jìn)行軸線偏位以及平面位置的測(cè)量，同時(shí)要保證誤差在合理范圍內(nèi)。

4)墩身變形觀測(cè)。施工中墩身的沉降觀測(cè)，采用“三角高程”測(cè)量，測(cè)量精度達(dá)到三等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。

4 結(jié)束語

實(shí)踐證明，在實(shí)心高墩墩身施工中采用懸壁模板、塔吊垂直、混凝土高壓輸送泵泵送澆筑混凝土的施工技術(shù)，既確保了工程的質(zhì)量和安全，又加快了施工進(jìn)度、降低了工程成本，是實(shí)心高墩墩身施工中一種有效的、安全的方法。

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