圓端形空心薄壁高墩施工關鍵技術

范 道 林

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

鐵路工程橋梁空心薄壁高墩施工在近幾年得到了比較大的發展，進行了大量的研究工作，但其存在施工投入成本較高，施工進度緩慢，無優質、高效、經濟、快速的施工經驗可參考。

滬昆高鐵為山區高速鐵路之一，其中橋梁高度大于25 m的墩均為圓端形薄壁空心墩，空心壁僅50 cm厚，施工難度大。

2 主要技術特點及難點

(1)薄壁施工操作困難：由于壁厚僅為50 cm且布置有鋼筋，操作空間狹小，人無法進入，因此，混凝土入倉后無法振搗密實，從而影響施工質量。

(2)墩身線性控制難度大：由于墩身較高，墩身的線性及垂直度控制難度極大。

(3)外觀質量控制難度大：施工期處于高溫季節和雨季，對混凝土的澆筑質量影響較大。

3 圓端形空心薄壁高墩施工關鍵技術

3.1 薄壁空心高墩施工模板的設計

傳統模板方案為采用六套圓端形模板和平面模板，施工成本較大。為了降低施工成本，增加模板周轉和使用效率，項目部協同模板廠對幾種模板方案進行了對比分析，將其改變為翻模施工工藝。翻模施工主要是將圓端形端頭模板一次性設計到頂，依據平板模板共用的設計理念，分節澆筑高度采用6 m一節，內模采用組合大模板，對模板進行合理分節，從而減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，同時保證了模板利用率及周轉次數，減少了塔吊及模板等資源投入，有效地加快了施工進度，縮短了工期。

3.2 薄壁空心高墩線性控制

(1)合理分層控制線性控制技術。

在空心薄壁混凝土施工過程中，由于空心墩壁厚僅為50 cm，施工操作困難，施工振搗難度較大。經現場多次試驗，確定了以下振搗方案：空心墩一次分節澆筑高度控制在4 m以內，底部2 m范圍內采用30 cm分層厚度，振搗人員可來回振搗到位，深入下層混凝土20 cm并確保振搗密實；在2～4 m范圍內，混凝土分層厚度按照40 cm控制，振搗器應伸入下層混凝土10 cm并保證其澆筑密實。

(2)模板對拉法。

平面模板采用拉桿式。拉桿間距為1.7 m，平模寬4.2 m，圓弧模分為四分之一圓以方便運輸吊裝。平模背楞間距為2 m及1.5 m節設置兩道、1 m及0.5 m節設置一道。在墩身混凝土澆筑時，混凝土應從四邊均衡下料，以防止混凝土出現偏壓。

(3)在振搗設備中增加小型機具。

由于壁厚僅為50 cm，不方便施工人員操作，可采用在振搗設備前綁扎小型套管的方式，振搗時，操作人員只需將振搗棒放入倉內，固定小型套管的一端，這種施工方法便于作業人員較好地對混凝土進行振搗，保證振搗的密實，確保混凝土墩身的施工質量，解決了空心墩施工的質量安全控制問題。

3.3 薄壁空心高墩施工工藝

(1)預埋件施工。

在鋼筋綁扎過程中，注意橋墩接地端子的埋設，檢查爬梯預埋件，吊籃預埋件的埋設等。同時精確安裝支座預留孔、預埋件。

(2)模板安裝。

空心墩外模采用大塊鋼模，其端頭圓弧模板一次性設計到頂并設置調整節，平板模板共用，模板整體設置對拉拉桿進行加固。內模板為方便拆除，采用小型組合鋼模拼裝、鋼管加固。模板壁厚不小于6 mm，模板設計采用2 m標準節和1 m、0.5 m調整節，以便于不同墩高使用。模板外緣設置托架及爬梯。

為加快混凝土澆筑速度、提高模板使用效率,空心墩內膜采用翻模工藝施工，可保證多個作業面同時進行。在進行空心墩下實體模板支護時,承臺頂面與下實體模板底間設置一條厚2 cm的木條，以保證下實體澆筑完畢拆模方便。下實體澆筑完畢進行翻模作業時，先將上層需要預留模板的對拉螺桿緊固，再將其底層模板拆除。空心墩翻模支撐分次進行，每澆筑一段后將底部模板拆除，保留最上面一層模板。中空段施工結束，拆除內模、開始橋墩內爬梯的安裝。待爬梯安裝完畢使用鋼管搭設100 cm×100 cm腳手架，以便于人員上下。在鋼管上口焊接厚度為2 cm、長寬不小于10 cm的鋼板，并將其與在內膜上設置的牛腿、底模板采用1.2 cm厚的竹膠板，底部采用方木支撐，根據實際形狀進行現場加工。模板與混凝土之間的縫隙采用同標號混凝土封堵。

(3)混凝土澆筑。

第一次混凝土澆筑完成且具有一定強度后，按規定對混凝土進行鑿毛處理，鋼筋接頭錯接長度按規定的連接方式接長，縱向鋼筋綁扎成鋼筋籠，形成鋼筋骨架，然后拆除Ⅰ、Ⅱ節模板及支架。清理模板表面的雜物，按第Ⅲ節模板的截面形狀尺寸調整模板，通過可調斜撐調整模板的垂直度。混凝土接縫模板可通過微調裝置將其下沿與已澆筑的混凝土結構表面頂緊、密貼，確保接縫處不漏漿、不錯臺。按此工序循環翻模板的施工。

最后節段的高度按墩帽頂面標高嚴格控制，除在混凝土中設置接茬鋼筋外，同時在混凝土達到強度后進行鑿毛處理，以保證墩帽混凝土的接續澆筑條件。

空心墩模板的內模與外模同步、同節段安裝調試。當混凝土壁厚較小時，為防止安裝埋件的拉脫，可將內外模板的埋件焊接或栓接、形成拉桿，以增強埋件的抗拔力，進而從根本上保證模板的穩定。同時，空心墩內模施工作業時，一定要絕對保證空心作業面的安全防護，杜絕施工作業凌空面處于不防護狀態。

3.4 薄壁空心高墩外觀采取的質量控制技術

(1)模板控制。

為保證混凝土外觀的澆筑質量，考慮使用整塊鋼模板以減少接縫。施工前進行模板試拼，使用時縫內貼雙面膠帶，杜絕漏漿導致的表面缺陷；每層混凝土澆筑與模板頂面平齊，做到施工縫和模板縫重合。加大模板和支撐的剛度，做到節段接縫處模板不外脹。現場安裝牢固、板縫密貼平整，選用有利于混凝土外觀質量的脫模劑并在涂刷時保證其均勻、不流不滴。施工中，避免用于混凝土上料運輸的腳手架與模板系統發生聯系，以免在腳手架上運輸材料或人工操作時引起模板變形。

(2)噴水降溫養護法。

通過安裝在內外模板結構上的環形噴水養生管間斷地向墩身噴水，在養護墩身混凝土的同時起到降低陰陽面溫差的作用，從而使因日照溫差引起的墩身軸線偏位減少到最小。

(3)特殊季節薄壁高墩質量控制措施。

夏季施工控制：混凝土所用的水泥采用水化熱較低的普通硅酸鹽水泥，將水泥進入拌和機的溫度控制在20 ℃以內，混凝土拌和溫度控制在20 ℃以內，入模溫度不超過22 ℃，將混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近局部氣溫控制在35 ℃。混凝土從攪拌到入模的時間不宜超過30 min，混凝土澆筑時間應盡量縮短并在澆筑完成1 h內進行養護。混凝土澆筑完成后，應立即覆蓋清潔的土工布和塑料薄膜，初凝后撤去薄膜，采用浸濕的土工布進行覆蓋，再加蓋一層塑料薄膜，保持濕潤狀態7 d。養護期間，混凝土的芯部與表面、表面與環境溫差不得超過15 ℃。

冬季施工控制：混凝土攪拌時，水泥的入機溫度為15 ℃～25 ℃，且不能對水泥進行加熱，混凝

土出機口溫度為13 ℃～18 ℃，入模溫度為8 ℃～15 ℃，骨料加熱溫度為50 ℃～60 ℃，水溫為60 ℃～80 ℃，混凝土攪拌時間宜延長50%左右。混凝土應采用連續澆筑，分層厚度不得小于20 cm，拆除模板時混凝土與環境溫差不得大于15 ℃，混凝土養護溫度為17 ℃～22 ℃。

3.5 高墩施工采用的安全施工技術措施

該空心墩為薄壁高墩，內外均為臨空作業面，但其壁厚只有狹窄的50 cm，高墩穩定性控制難度大，力學特性較復雜，穩定性控制難度較大，施工安全隱患突出，加之該地區獨特的自然條件，大風大雨季節較多，惡劣條件下墩身高空作業安全風險十分突出。項目部采用增加托架和安全平網結合腳手架進行施工，腳手架搭設完成后布置操作平臺、防護欄桿、掛設鋼筋網、密目網等，以便工人上下作業，取得了較好的效果。

4 結 語

在滬昆客專貴州段I標段的橋梁工程建設中，車壩河特大橋、麻音塘特大橋、架枧特大橋、紅蓮沖特大橋、九灣沖大橋等橋梁空心墩較多，通過對空心薄壁高墩施工技術進行研究，摸索出一套適用于高速鐵路橋梁空心薄壁且高度較高的墩身高效、安全、合理的施工工法和控制要點并嚴格組織施工，施工效果較好。