斷層破碎帶鐵路橋梁圓端型薄壁空心墩翻模施工

葉浩浩

(中鐵十八局集團 第四工程有限公司,天津 300305)

鐵路橋梁工程具有很強的復雜性,施工難度大,墩身質量有嚴格要求。常規墩身模板施工技術,是按照墩身的結構特點和設計標準加工模板,再進行逐塊拼裝,施工效率不高,而且經常發生漿液滲漏問題,影響鐵路橋梁工程的總體質量。圓端型薄壁空心墩翻模施工技術的出現有效解決了這一問題,可大幅度提升模板的利用率,加快施工速度[1],保證斷層破碎帶鐵路橋梁工程施工任務能夠高效、有序、順利地完成,從而獲得更大的經濟效益。因此,以下開展斷層破碎帶鐵路橋梁工程圓端型薄壁空心墩翻模施工的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

磚房子雙線特大橋6～21#墩區域,屬斷層破碎帶、斜坡不穩定土體。20#、21#位于山體坡腳處。橋址跨越巖溶槽谷地貌,巖性主要為嘉陵江組可溶巖,地表巖溶發育,主要為巖溶槽谷、溶洞、溶槽等,巖溶現象一般順層面、節理面發育。6#、10#～14#墩臺鉆探揭示隱伏溶洞,發育高程539～604m,大小0.5～5m不等,部分無填充,部分填充黏性土。覆蓋層厚,基巖面受溶蝕影響起伏較大,局部陡坎。磚房子雙線特大橋全長795.559 m,起止里程DK60+995.747～DK61+791.306,孔跨布置為24+6×32+(32+48+32)連續梁+13×32+24,7～10#墩為連續梁,連續梁采用曲線曲做。本橋6～21#為空心墩,共計16個。8#、9#墩為跨路連續梁主墩,7#、10#墩為連續梁邊墩,其余墩上部結構形式為預制簡支梁。6#、20#、21#為圓端型薄壁空心墩,壁厚自頂部向下隨坡度變化從50cm逐漸增大。具體情況如圖1所示。

2 斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩翻模施工要點

空心墩翻模施工工序較多,需把控好每道工序,具體施工工藝流程圖如圖2。

圖2 空心墩翻模施工工藝流程圖

2.1 搭設高質量墩內支架

斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩高度比較大,對施工質量的要求高,為給翻模施工、混凝土澆筑等營造一個良好的平臺,需要充分利用墩身內部滿堂腳手架來布設“之”字形人行步梯,兩側安裝上護欄,護欄的高度不低于1.2m。盤扣連接方式是新型定型支架,需要先明確起始位置,再結合地面標高及立桿高度并布設墊塊,通過可調底托進行調整和處理,以免出現局部不平或者是受力不均勻的問題。為確保支架應用效果及穩定性,支架可調托座插入立桿至少150mm,且其伸出頂層的橫向懸臂長度小于650mm,絲杠的外露長度小于400mm。

2.2 墩身測放

當圓端型薄壁空心墩鋼筋綁扎完成后,在立模上需涂一層水泥砂漿,用水準儀進行找平,利用全站儀進行測量放線,確定出圓端型薄壁空心幾何尺寸的關鍵點。由現場監理工程師進行校驗,質量達標后,測量放線確定立模線,為首節混凝土澆筑模板安裝提供參考[2]。從下個模板開始,就要用全站儀進行精確定位測量。按照墩身外輪廓線,準確定位各點的坐標值,為準確掌握模板每個點位到模板內測的距離,本工程采取了小鋼尺進行測量,按照測量結構及時對模板進行調節。

2.3 模板翻升

模板翻升是斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩施工的主要環節,其施工效率和質量,直接關系到圓端型薄壁空心墩施工的總體效果,為確保模板翻升質量,需從以下幾點做好把控:

第一,保證模板制作的精度。本工程圓端型薄壁空心墩模板采取了鋼模板,內模為4mm鋼板,外模為6mm鋼板。通過模板后架為圓端型薄壁空心墩模板翻升施工營造一個良好的施工操作平臺,本工程模板后架,通過高強度螺栓連接形成空間桁架,可保證模板在翻升時具有良好的空間剛度,以減少模板對拉桿使用的數量[3]。內模和外模之間通過對拉桿相互連接,上下層模板之間通過高強度螺栓連接,具體的圓端型薄壁空心墩模板裝配圖如圖3所示。

圖3 空心墩翻模裝配圖(mm)

第二, 首段模板安裝。先標記測出墩身4個角點在圓端型薄壁空心墩承臺頂面,清理墩身鋼筋內的雜物,找平墩身模板底部,對實心段模板進行安裝。模板拼裝前,需先打磨、清理模板,并均勻涂抹一層脫模劑[4]。外模板安裝完成后,需要進行第二次找平,控制模板頂相對高差低于2mm,對角線誤差不超過5mm,所有的螺栓、拉桿、支撐等都必須上緊。由于本工程模板體積大,重量大,可采取塔吊聯合人工的安裝方法,外模板拼裝完成之后,及時跟進內模板吊裝,最后上拉筋,在模板連接時可采用 2×30mm螺栓。并且每安裝完成一節模板,都需要在兩節模板接縫之間填充上厚度在0.5～1mm之間的薄鋼板進行糾偏處理。

第三, 第二節、第三節墩身施工。當首節模板安裝完成,混凝土澆筑之后,不能立即拆除模板,要搭設墩身四周的鋼管腳手架,第二、三節模板在首節模板頂部安裝,其二、三節模板各高為2m,共計4m,可進行同時安裝。其中外模板采取塔吊分塊吊裝的方法,支撐位于首節模板頂部,同時安裝內模板,通過對拉螺栓將內外模板連接成一個整體[5]。

第四, 模板翻升。工程在模板支立和拆除時均利用塔吊完成,塔吊位于7#、10#、13#、16#、19#、21#墩身側面,每個塔吊負責鄰近3個墩身的模板安裝、拆卸和向上運輸鋼筋施工。塔吊布置如圖4所示。

圖4 塔吊布置施工示意圖

工程圓端型薄壁空心墩的高度比較大,最低處為30.5m,最高處達到56m,模板標準節的高度為2m,每節由4片模板組成,總重量不超過3t,采取現場塔吊就能滿足施工要求,但需要注意塔吊的具體支立位置,在塔吊布設前,地基需要分層壓實,以保證地基的承載力能夠滿足塔吊穩定運行的需求。圓端型薄壁空心墩模板翻升施工中,塔吊作業示意圖如圖5所示。

圖5 圓端型薄壁空心墩模板翻升施工塔吊作業圖

2.4 內模支立和拆除

工程圓端型薄壁空心墩內模采用定型鋼模板,用螺栓連接,其支立方式與外模相同,都采取塔吊支立,內模和外模之間通過拉筋連接成一個整體。圓端型薄壁空心墩墩身在內部搭設一個穩定的操作平臺,內腳手架平臺要盡量搭設在實心段混凝土之上,在滿足施工要求的基礎上,盡量減少空間占用面積,為內模的安全拆除提供良好的條件。支架間距要控制在0.6m左右,步距控制在1.2m左右,并布設剪刀撐來提升支架的穩定性[6]。為方便后期拆除和鋼筋綁扎,搭設臨時長竹排在內腳手架局部位置,模板翻升施工后再拆除。為避免內模板拆除和混凝土泵送時對架體造成的較大擾動,可在內模未拆除的部位,控制橫向鋼管端部與內模距離為50cm,內模拆除后,再通過墩身內部和鋼管的聯合作用進行穩定鎖定,以提升腳手架的穩定性。

2.5 墩帽施工

當支撐模板翻升到最后一段空心段時,需要格外注意以下問題,其一是混凝土需要澆筑到上部倒角位置,也就是圓端型薄壁空心墩墩頂實心段以下位置;其二是拆除的內模,需要從上部孔洞內吊出,墩頂實心段的高度為3m,要采取分段澆筑的方法,先澆筑0.5m,再澆筑2.5m。墩頂段施工采用預制蓋板封頂施工法,預制鋼筋混凝土蓋板板厚20cm,蓋板尺寸根據墩頂空心段尺寸外擴40cm。該施工法借助預制好的蓋板當作封頂的底模,完成澆筑后,蓋板與墩身形成一個整體[7]。

2.6 混凝土澆筑及養護

由于本段墩身普遍較高,外模拆除后,通過高壓水槍對混凝土灑水,及時采用人工對塑料薄膜進行覆蓋,塔吊吊設吊籃配合。塑料薄膜內應保證有凝結水,若溫度小于5℃時,嚴禁澆水,直接包裹塑料薄膜。對內部混凝土采取間斷灑水養護,確?；炷撩鏉駶?。

對于實心段墩身在混凝土澆筑時,需先預埋測溫探頭,以隨時監控墩身溫度。為保證澆筑均勻,需在墩身等間距布設4個串筒,且每次澆筑高度為4m,混凝土借助串筒入模板,避免離析。澆筑混凝土前,需清理干凈墩身雜物。為保證混凝土的質量,要做到邊澆筑、邊通過插入式振動器進行振搗,其移動距離控制在30cm 內,與側模間距8cm。分層澆筑,每層厚度40cm,先將每層料扒平再振搗。禁止振動棒橫拖混凝土。因墩身混凝土分節澆注,為確保相鄰兩段墩身接縫良好,需控制好每節混凝土頂面高度,且待其強度達到2.5MPa后進行人工鑿毛,以保證混凝土外觀美觀。實心段部分根據測溫記錄,及時調整養護方法。對于墩身頂部實心段澆筑時,速度要適中,控制每小時30m3,并設專人監測支架,發現異常及時匯報處理?；炷炼丈碓试S偏差如表1。

3 斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩翻模施工質量控制

圓端型薄壁空心墩翻模施工和常規墩身施工有很大不同,因此,需要結合施工中遇到的問題,采取對應的控制方法,以更好地保證施工質量。

3.1 墩身垂直度控制

在斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩翻模施工中如何有效控制墩身垂直是施工的重難點之一,常規墩身豎直度控制方法無法很好地應用在圓端型薄壁空心墩翻模施工中。為解決這一問題,工程采取了吊錘線和全站儀相互結合的控制方法。由于圓端型薄壁空心墩高度大,模板翻升次數多,為對墩身的垂直度及中心位置進行有效控制,采用三維空間定位法。當模板安裝完后,先采用全站儀測量坐標,并和理論坐標進行對比,控制誤差在10mm內,若誤差過大,接著通過千斤頂來調整。再用不同的后視點重新測量校對,以確保結果的一致性。

3.2 墩身實體段控制

第一次混凝土澆筑高度達到2.0m后,就全部轉為實體段,為確保實體段施工質量,立好墩身外模,先對約1m的實體段澆筑混凝土,強度達3MPa后,進行混凝土鑿毛處理,清理掉散落的混凝土。再以已經澆筑完成的1m實體段設為支撐點,安裝調整塊及對拉桿,吊裝內模板。后經現場監理工程師檢驗,達標后再澆筑圓端型薄壁空心墩調整段混凝土。

3.3 墩頂段施工控制

當斷層破碎帶圓端型薄壁空心墩澆筑完成之后,對蓋板混凝土四周和頂面進行鑿毛處理,并進行平整度檢測,達標后將蓋板吊裝到空心段頂部,保證蓋板能夠覆蓋頂部全部的空心截面。布設墩頂實心段鋼筋,促使縱向和橫向鋼筋能夠和蓋板四周的縱向和橫向鋼筋相互連接[8]。墩頂實心段高度均為3m,在進行實心段混凝土澆筑中,要先澆筑50cm,先四周后中間澆筑,等混凝土面整體漫過蓋板頂面之后,再進行中心位置混凝土澆筑。待先澆筑的混凝土強度符合標準后,再澆筑剩余的250cm墩頂混凝土。

4 結束語

綜上,結合磚房子雙線特大橋背景實例,對斷層破碎帶鐵路橋梁工程圓端型薄壁空心墩翻模施工進行了詳細分析,結果表明,現代化鐵路橋梁工程對橋墩施工質量和穩定性有極高要求,常規橋墩施工技術具有很強的局限性,而且適應范圍有限,難以滿足鐵路橋梁施工的要求。而圓端型薄壁空心墩翻模施工在施工效率、安全性、質量等方面有非常顯著的優勢,值得在鐵路橋梁工程施工中大范圍應用。