圆端形空心薄壁高墩施工关键技术

2018-03-25范道林

四川水力发电 2018年4期

关键词：墩身高墩薄壁

范道林

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

1 概述

铁路工程桥梁空心薄壁高墩施工在近几年得到了比较大的发展，进行了大量的研究工作，但其存在施工投入成本较高，施工进度缓慢，无优质、高效、经济、快速的施工经验可参考。

沪昆高铁为山区高速铁路之一，其中桥梁高度大于25 m的墩均为圆端形薄壁空心墩，空心壁仅50 cm厚，施工难度大。

2 主要技术特点及难点

(1)薄壁施工操作困难：由于壁厚仅为50 cm且布置有钢筋，操作空间狭小，人无法进入，因此，混凝土入仓后无法振捣密实，从而影响施工质量。

(2)墩身线性控制难度大：由于墩身较高，墩身的线性及垂直度控制难度极大。

(3)外观质量控制难度大：施工期处于高温季节和雨季，对混凝土的浇筑质量影响较大。

3 圆端形空心薄壁高墩施工关键技术

3.1 薄壁空心高墩施工模板的设计

传统模板方案为采用六套圆端形模板和平面模板，施工成本较大。为了降低施工成本，增加模板周转和使用效率，项目部协同模板厂对几种模板方案进行了对比分析，将其改变为翻模施工工艺。翻模施工主要是将圆端形端头模板一次性设计到顶，依据平板模板共用的设计理念，分节浇筑高度采用6 m一节，内模采用组合大模板，对模板进行合理分节，从而减少了模板投入尤其是平板模板的投入。

翻模施工方法的采用，降低了施工成本，同时保证了模板利用率及周转次数，减少了塔吊及模板等资源投入，有效地加快了施工进度，缩短了工期。

3.2 薄壁空心高墩线性控制

(1)合理分层控制线性控制技术。

在空心薄壁混凝土施工过程中，由于空心墩壁厚仅为50 cm，施工操作困难，施工振捣难度较大。经现场多次试验，确定了以下振捣方案：空心墩一次分节浇筑高度控制在4 m以内，底部2 m范围内采用30 cm分层厚度，振捣人员可来回振捣到位，深入下层混凝土20 cm并确保振捣密实；在2～4 m范围内，混凝土分层厚度按照40 cm控制，振捣器应伸入下层混凝土10 cm并保证其浇筑密实。

(2)模板对拉法。

平面模板采用拉杆式。拉杆间距为1.7 m，平模宽4.2 m，圆弧模分为四分之一圆以方便运输吊装。平模背楞间距为2 m及1.5 m节设置两道、1 m及0.5 m节设置一道。在墩身混凝土浇筑时，混凝土应从四边均衡下料，以防止混凝土出现偏压。

(3)在振捣设备中增加小型机具。

由于壁厚仅为50 cm，不方便施工人员操作，可采用在振捣设备前绑扎小型套管的方式，振捣时，操作人员只需将振捣棒放入仓内，固定小型套管的一端，这种施工方法便于作业人员较好地对混凝土进行振捣，保证振捣的密实，确保混凝土墩身的施工质量，解决了空心墩施工的质量安全控制问题。

3.3 薄壁空心高墩施工工艺

(1)预埋件施工。

在钢筋绑扎过程中，注意桥墩接地端子的埋设，检查爬梯预埋件，吊篮预埋件的埋设等。同时精确安装支座预留孔、预埋件。

(2)模板安装。

空心墩外模采用大块钢模，其端头圆弧模板一次性设计到顶并设置调整节，平板模板共用，模板整体设置对拉拉杆进行加固。内模板为方便拆除，采用小型组合钢模拼装、钢管加固。模板壁厚不小于6 mm，模板设计采用2 m标准节和1 m、0.5 m调整节，以便于不同墩高使用。模板外缘设置托架及爬梯。

为加快混凝土浇筑速度、提高模板使用效率,空心墩内膜采用翻模工艺施工，可保证多个作业面同时进行。在进行空心墩下实体模板支护时,承台顶面与下实体模板底间设置一条厚2 cm的木条，以保证下实体浇筑完毕拆模方便。下实体浇筑完毕进行翻模作业时，先将上层需要预留模板的对拉螺杆紧固，再将其底层模板拆除。空心墩翻模支撑分次进行，每浇筑一段后将底部模板拆除，保留最上面一层模板。中空段施工结束，拆除内模、开始桥墩内爬梯的安装。待爬梯安装完毕使用钢管搭设100 cm×100 cm脚手架，以便于人员上下。在钢管上口焊接厚度为2 cm、长宽不小于10 cm的钢板，并将其与在内膜上设置的牛腿、底模板采用1.2 cm厚的竹胶板，底部采用方木支撑，根据实际形状进行现场加工。模板与混凝土之间的缝隙采用同标号混凝土封堵。

(3)混凝土浇筑。

第一次混凝土浇筑完成且具有一定强度后，按规定对混凝土进行凿毛处理，钢筋接头错接长度按规定的连接方式接长，纵向钢筋绑扎成钢筋笼，形成钢筋骨架，然后拆除Ⅰ、Ⅱ节模板及支架。清理模板表面的杂物，按第Ⅲ节模板的截面形状尺寸调整模板，通过可调斜撑调整模板的垂直度。混凝土接缝模板可通过微调装置将其下沿与已浇筑的混凝土结构表面顶紧、密贴，确保接缝处不漏浆、不错台。按此工序循环翻模板的施工。

最后节段的高度按墩帽顶面标高严格控制，除在混凝土中设置接茬钢筋外，同时在混凝土达到强度后进行凿毛处理，以保证墩帽混凝土的接续浇筑条件。

空心墩模板的内模与外模同步、同节段安装调试。当混凝土壁厚较小时，为防止安装埋件的拉脱，可将内外模板的埋件焊接或栓接、形成拉杆，以增强埋件的抗拔力，进而从根本上保证模板的稳定。同时，空心墩内模施工作业时，一定要绝对保证空心作业面的安全防护，杜绝施工作业凌空面处于不防护状态。

3.4 薄壁空心高墩外观采取的质量控制技术

(1)模板控制。

为保证混凝土外观的浇筑质量，考虑使用整块钢模板以减少接缝。施工前进行模板试拼，使用时缝内贴双面胶带，杜绝漏浆导致的表面缺陷；每层混凝土浇筑与模板顶面平齐，做到施工缝和模板缝重合。加大模板和支撑的刚度，做到节段接缝处模板不外胀。现场安装牢固、板缝密贴平整，选用有利于混凝土外观质量的脱模剂并在涂刷时保证其均匀、不流不滴。施工中，避免用于混凝土上料运输的脚手架与模板系统发生联系，以免在脚手架上运输材料或人工操作时引起模板变形。

(2)喷水降温养护法。

通过安装在内外模板结构上的环形喷水养生管间断地向墩身喷水，在养护墩身混凝土的同时起到降低阴阳面温差的作用，从而使因日照温差引起的墩身轴线偏位减少到最小。

(3)特殊季节薄壁高墩质量控制措施。

夏季施工控制：混凝土所用的水泥采用水化热较低的普通硅酸盐水泥，将水泥进入拌和机的温度控制在20 ℃以内，混凝土拌和温度控制在20 ℃以内，入模温度不超过22 ℃，将混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近局部气温控制在35 ℃。混凝土从搅拌到入模的时间不宜超过30 min，混凝土浇筑时间应尽量缩短并在浇筑完成1 h内进行养护。混凝土浇筑完成后，应立即覆盖清洁的土工布和塑料薄膜，初凝后撤去薄膜，采用浸湿的土工布进行覆盖，再加盖一层塑料薄膜，保持湿润状态7 d。养护期间，混凝土的芯部与表面、表面与环境温差不得超过15 ℃。

冬季施工控制：混凝土搅拌时，水泥的入机温度为15 ℃～25 ℃，且不能对水泥进行加热，混凝

土出机口温度为13 ℃～18 ℃，入模温度为8 ℃～15 ℃，骨料加热温度为50 ℃～60 ℃，水温为60 ℃～80 ℃，混凝土搅拌时间宜延长50%左右。混凝土应采用连续浇筑，分层厚度不得小于20 cm，拆除模板时混凝土与环境温差不得大于15 ℃，混凝土养护温度为17 ℃～22 ℃。

3.5 高墩施工采用的安全施工技术措施

该空心墩为薄壁高墩，内外均为临空作业面，但其壁厚只有狭窄的50 cm，高墩稳定性控制难度大，力学特性较复杂，稳定性控制难度较大，施工安全隐患突出，加之该地区独特的自然条件，大风大雨季节较多，恶劣条件下墩身高空作业安全风险十分突出。项目部采用增加托架和安全平网结合脚手架进行施工，脚手架搭设完成后布置操作平台、防护栏杆、挂设钢筋网、密目网等，以便工人上下作业，取得了较好的效果。