李金亮
0 引言
随着近几年我国交通基础设施的大力发展,尤其是高速公路建设在向山区延伸的过程中,受到山区公路线形指标控制、特殊地形地貌和地质条件限制,路线在傍山路段布设时,不可避免地要遇到地形高差大、桥梁受路线标高控制等技术难题。目前应用空心薄壁高墩桥梁进行穿越的方法是一种行之有效的方法。一般来说,空心薄壁高墩是指墩身高度大于30 m,墩身形式多为空心、薄壁、变截面矩形的桥墩。但高墩桥技术要求高,施工难度大,特别是模板施工工艺的选择尤为重要,这将是关乎空心薄壁高墩桥梁工程质量的重要因素。
1 工程概况
雅(安)泸(沽)高速公路C3合同段烟溪沟大桥位于四川雅安荥经县境内,该桥为老虎石隧道雅安端左右分线上跨烟溪沟及机耕道而设置,本桥高墩聚集,最大桥高97.5 m,桥梁标高受路线标高控制。桥梁上部结构左、右桥均采用15-40 m预应力混凝土简支T形梁,左、右桥均为四联。下部结构采用半幅桥宽双柱式钢筋混凝土矩形变截面实心墩、空心薄壁墩,左、右幅 4号～12号桥墩高均在40 m以上,其中7号墩为全桥最高墩,桥墩高度为92 m,单幅从基顶起每20 m高设置高度为2.6 m的横向系梁,将两个空心薄壁墩联接成一体。墩身平面尺寸:顺桥向4.87 m(变截面80∶1坡度收坡),横桥向2.6 m(等截面),壁厚为55cm。
2 施工方案的选定
空心薄壁墩是桥梁高墩结构中常见的墩柱构造形式,高墩的施工方法有滑升模板法、爬升模板法、提升翻模法以及使用液压技术的液压翻模法。上述施工方法都需要大型机械设备配合,如塔式起吊机、液压提升、爬升设备等;采用滑升模板法施工极易产生支承杆弯曲、混凝土水平裂缝或被模板带起、局部坍塌等多种问题,且模板耗钢量大,一次性投资费用较多;采用爬升模板法施工,速度慢,安全性差。而吊机提升式翻模施工操作简单,进度也可以满足工期要求,在严格施工控制下,还可以减少模板错台等不利因素。因此,结合工程特点,以降低施工难度、提高操作的可行性以及降低成本为原则,通过综合考虑,该大桥桥墩采用无支架塔吊翻模施工工艺。
3 翻模的设计参数及主要构成部分
3.1 外模的结构
为确保墩身外观质量,墩身钢模均采用精制的大块定型钢模在正规厂家进行加工制作。外模模板采用2 m标准节,两节4 m,每次混凝土浇筑一节模板高2 m,为方便模板安装及防止浇筑混凝土时漏浆,两节模板间采用公母隼的方式连接,公隼嵌入母隼的深度为5cm。模板面板采用δ=6mm国标钢板,横肋及纵肋均用[10槽钢,横肋间距40cm,纵肋间距30cm,横向龙骨采用两根[10槽钢,拉杆采用Φ 22精轧螺纹钢筋,外加PVC套管。拉杆背肋采用两根[16槽钢,单幅两个薄壁墩同步施工,每个循环架立模板高度为1节2 m,共需4节8 m。
3.2 内模的结构
内模与外模同步架立,由于墩身为变截面空心薄壁墩,墩身较高,内模采用组合钢模,拉杆与外模连接。考虑到内模作业空间小,且拆除时无落点存放,只能随着墩身混凝土不断的提升,经精确计算各项荷载,制作时弱化其结构,与内井字架构成可拆分的整体结构。分节以能脱模为原则,底节固定在终凝混凝土上。
3.3 模板的固定
对拉杆的层距为100cm,水平间距为80cm,拉杆孔垂直位置设置在拉杆背肋上;通气孔位均在拉杆位置,不再另行留设,非通气孔位置的拉杆洞在拆模时及时堵好。每一节段顺桥方向定型模、角模及层间均在拉杆背肋焊接钢板螺栓联接成一个整体。
3.4 支架系统及动力系统
支架系统由模板、人行爬梯、操作平台和内支架组成。利用已有大模板在其背面加焊角钢形成固结式施工操作平台及安全护栏,内井字架作为内模安拆和钢筋绑扎的支架。动力系统采用5 t手动倒链葫芦配合塔吊吊运拆卸和安装。
4 翻模的施工工艺
4.1 翻模施工
工艺原理:各模板连接形成整体,以墩柱混凝土墙体作为固定支承体,施工中,支架和模板同时由塔吊提升循环依次向上翻动,由于无支架支承施工平台,每2 m高模板上均设施工平台。
翻转模是由2节大块组合模板及支架、内外工作平台、塔式起重机、手动倒链葫芦组合而成的成套模具,每节模板高2 m。第1节段翻转模主要由内外模板、拉杆、内外模板固定架、作业平台组成。翻模施工工艺流程见图1。
4.2 施工要点
1)测量放样。在承台混凝土浇筑之前,先进行墩身部位的测量放样,以便在承台内预埋墩身劲性骨架和墩身钢筋。在承台混凝土施工完成后墩身施工之前,再次采用高精度全站仪进行墩身精确放样。测量时操作人员需按要求进行换人复测,计算数据需采用多人复核,以保证墩身定位放样精确。
2)劲性骨架安装。劲性骨架按设计图纸要求,通常采用角钢在加工场分节焊接。长度为6 m/节,每节焊接成形后,采用塔吊吊至墩身工作面与原有劲性骨架对接,以完成劲性骨架的安装接长。劲性骨架各节点的焊接与每节之间的对接采用钢板连接,以保证节点的连接强度。
3)钢筋施工及安装。钢筋的下料与加工在钢筋加工场进行,加工完毕后将钢筋运至墩身旁,用塔吊吊至墩身工作面进行安装绑扎成形。竖向主筋采用滚轧直螺纹车丝技术,用直螺纹套筒连接。在车丝前必须对机器进行调试,样品合格后再批量加工。钢筋安装时先安装竖向主筋,主筋连接时应用工作扳手将丝头在套筒中央位置顶紧,再将竖向主筋临时固定在劲性骨架上,然后绑扎水平箍筋。钢筋绑扎完成后,在钢筋笼内、外侧按一定间距安装钢筋保护层塑料垫块,以利下一步安装模板。
4)模板安装。模板在加工完成后按要求进行检验,质量合格的模板进场后要进行刨光处理,并按编号堆码整齐。安装前用电动钢丝刷对模板表面进行打磨清理,对模板涂刷脱模剂。上一节模板高度钢筋绑扎完成后,即可安装模板,模板的拆、安均使用塔吊来完成。模板分节吊装,测量放样后利用塔吊将下节模板吊起并初步就位,再将上节模板吊起与下节模板用螺栓连接紧密。
5)模板校正。模板在安装完成后在彻底加固之前,需对模板的安装位置进行检查校正。模板校正采用铅垂仪及全站仪双复核方法进行,即每次混凝土浇筑前,采用铅垂仪对墩身模板进行检查、校正;并采用全站仪进行坐标复核,使模板实测四角坐标与设计坐标的偏差在允许偏差(10mm)以内,以保证墩身的垂直度;当模板校正完成后,把模板全面彻底加固。
6)混凝土浇筑。薄壁高墩混凝土浇筑时混凝土提升方法,可根据每次混凝土浇筑数量及塔吊的提升能力来确定。混凝土浇筑采用水平分层灌注,每层厚度一般为50cm,用插入式振动器振捣(主要控制不出现漏捣、重捣和过捣的现象),为保证桥梁薄壁空心高墩的质量,混凝土的配置、输送及灌注的速度不得小于13 m3/h。在灌注过程中用测量仪器随时观测预埋件的位置是否移动,若发现位移要及时校正;模板、支架等支撑情况,如有变形或深陷要立即校正并加固。
7)混凝土养护。薄壁高墩混凝土养护采用洒水养护的方法进行,冬季施工或施工用水困难的现场,则可采用专用混凝土养护剂进行养护;当混凝土初凝完成后,即可进行洒水养护;混凝土的养护派专人负责,洒水养护的时间不应小于10 d。
8)模板翻升。当上一次的下面两节模板混凝土浇筑完成并达到一定强度后,即可进行下一次上面一节墩身劲性骨架和钢筋的安装绑扎,然后将最下面一节模板拆除、打磨、翻升到上面安装,进行下一循环上面一节模板混凝土的施工。这样反复循环翻升浇筑,直至墩顶。
5 结语
通过这一工程实例,采用无支架塔吊翻模施工工艺施工,简单易行,可操作性强,效果显著。并具有机械配置简单,适用性较强,机械利用率高,施工进度快,提高了施工工效,墩身模板就位准确,墩柱表面混凝土光洁,墩身线形好等优点,可为桥梁工程质量提供有力保证。
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