山區橋梁混凝土空心薄壁高墩施工技術

陶 正 林

(中鐵大橋局第七工程有限公司，湖北 武漢 430056)

1 工程概況

香溪長江大橋位于兵書寶劍峽峽口，橋跨布置為：2×35 m+531.2 m中承式鋼箱桁架拱+9×30 m，全長883.2 m。交界墩為空心薄壁墩，墩高70 m，順橋向寬3.5 m，橫橋向寬5 m，壁厚70 cm。

2 空心薄壁高墩施工技術

2.1 高墩施工的現狀調查和方案比選

高墩施工主要解決兩個問題：

1)混凝土的運輸與材料、人員的提升；2)模板的安裝與拆除。高墩施工選擇合理的施工方案是非常有必要的，常見的模板方案有：滑模施工，這種方案的成本較高，同時施工需要的各種配套設備較多，工藝過程也非常復雜，無法保證混凝土表面的光潔、平整；爬模施工，其特點表現在材料使用較少，施工時間較短，但模板構造十分復雜，不僅需要大量支架的投入，同時支架安裝耗時較長，吊車的高度存在一定限制，無法進行完善的高橋墩施工；懸臂模板施工具有工藝簡單、施工迅速的優點，在塔吊的配合下模板提升高度沒有限制，且在施工過程中對空間沒有很大的要求，因此適用于山區施工。

根據現場實際情況進行反復比選，確定香溪長江大橋交界墩采用塔吊配合懸臂模板進行施工。

2.2 施工工藝及流程

空心薄壁墩懸臂模板施工工藝及流程見圖1。

2.3 模板構造

本工程墩身均采用懸臂模板施工，采用WA200懸臂模板，主要由模板、主背楞、斜撐、后移裝置、三腳架、預埋系統、吊平臺、挑架等組成,模板及架體構造見圖2。內模為定制井筒模板，外模采用工字木梁懸臂模板。面板為進口板，長度為2 440 mm，寬度為1 000 mm；豎向背楞采用木工字梁，最大間距為300 mm；水平背楞采用雙拼槽12,間距為1 200 mm，面板及背楞布置見圖3。模板高度為4.65 m，墩身第一節澆筑高度為4.6 m，標準澆筑節段4.5 m。內外模之間通過拉桿實現對拉，拉桿采用D20螺桿，縱向最大間距為1 200 mm，橫向最大間距為1 300 mm。

2.4 結構受力驗算

2.4.1模板計算

1)側壓力計算。

F=γcH=25×4.5=112.5 kN/m2。

取其較小值F=53.67 kN/m2，考慮傾倒混凝土產生的水平荷載標準值4 kN/m2，分別取荷載分項系數1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設計值為：

q=53.67×1.2+4×1.4=70 kN/m2；

有效壓頭高度：h=F/γc=70/25=2.8 m。

2)模板計算。

模板受力計算結果見表1。

表1 模板構件力學性能驗算結果

2.4.2WA200架體計算

1)風荷載計算。

按規范計算風荷載標準值Fwh=k0k1k3WdAwh。

其中，k0=1；k1=1；k3=1；Wd=0.89 kN/m2；Awh=14.88 m2。

Fwh=k0k1k3WdAwh=17.21 kN。

2)架體計算。

分兩個工況進行分析：

工況一:澆筑狀態(無風荷載)；工況二：后移有風荷載。

各工況下架體受力計算結果見表2。

表2 WA200架體力學性能驗算結果 kN

2.5 承臺頂面混凝土鑿毛

承臺混凝土達到5 MPa以上，對墩身斷面范圍內的混凝土進行鑿毛；后續每節墩身混凝土澆筑完畢達到一定強度后，鑿除頂部的浮漿和松弱層，直至露出混凝土粗骨料的1/3，將表面的松散混凝土及浮渣清理干凈。

2.6 鋼筋制作及安裝

鋼筋進場前，需對鋼筋進行檢查驗收，驗收合格后方可存入現場。鋼筋在車間下料加工，分類編號存放。鋼筋采用焊接接頭時，設置在同一構件內的焊接接頭應相互錯開，且接頭避開彎曲處，焊接長度及質量滿足規范要求；鋼筋采用機械連接時，接頭的材料、制作、安裝施工及質量驗收標準須符合相關技術標準及規范的要求。鋼筋安裝前，首先安裝勁性骨架，待驗收合格后再進行鋼筋安裝。鋼筋安裝的總體順序為：由外向內，由下而上，先主后次。鋼筋保護層厚度嚴格按設計要求和規范允許偏差進行控制，墩身周邊的鋼筋保護層采用混凝土墊塊，其強度不小于墩身混凝土的設計強度。

2.7 預埋件安裝

本工程墩身施工過程中需根據設計及施工布置進行預埋件的定位及安裝，預埋件包括：上下通道附墻預埋件、通氣孔、泄水孔、爬模掛點預埋件、防雷接地預埋件。

2.8 模板安裝

1)底節墩身模板施工。

在承臺上測量放出墩中心線及模板內輪廓線，然后用不銹鋼靠尺作為內側模，在墩身輪廓線外澆筑砂漿帶，將頂面標高找平；砂漿帶上安裝底節模板，且不設吊掛架，在承臺上設斜撐，靠斜撐與拉桿受力；利用塔吊安裝底節墩身內外模板，從墩底空心段底部開始設置通風孔。

2)中間節墩身模板施工。

墩身第一節混凝土澆筑完畢后，進行施工縫鑿毛，安裝第二節勁性骨架及墩身鋼筋，檢驗合格后，待混凝土強度達到一定程度，保證其表面、棱角不因拆模而受損時可拆除模板，然后利用塔吊提升模板系統至第二節位置，調整固定好模板。墩旁設置人行爬梯，爬梯與墩身間設置附墻。

3)空心墩隔板及墩頂實心段模板施工。

先在地面預制與隔板尺寸相當的預制鋼筋混凝土板，并預留接槎鋼筋。施工至空心墩隔板及墩頂實心段時，先澆筑下倒角混凝土，并在倒角頂部混凝土處用竹膠板和木方預留預制板安裝槽口，待混凝土強度達到75%設計強度后利用塔吊安裝預制板作為空心隔板或實心段的底模，繼續綁扎鋼筋并澆筑混凝土。

4)模板向上爬升的方法與順序。

墩身模板總體提升順序為待新澆墩身混凝土強度達到20 MPa后先拆除內模，然后提升井筒平臺，掛好平臺，再進行外模后移，提升外模及架體，架體固定就位后，前移外模，并安裝內模。合模后進行上層混凝土澆筑。其中，內模拆除順序為先長邊后短邊，安裝反之；外模后移及架體提升順序為先長邊后短邊，外模前移反之。

2.9 混凝土澆筑

首先通過試驗確定混凝土配合比，交界墩混凝土強度為C50。混凝土由攪拌站生產供應，采用混凝土罐車運輸，天泵或地泵澆筑。混凝土澆筑前，對模板、鋼筋、預埋件進行詳細地檢查，并做好記錄，符合設計及規范要求后方可澆筑混凝土。澆筑過程中需對混凝土質量進行檢查監控。混凝土應振搗密實，以混凝土不再下沉、不再冒氣泡、表面開始泛漿為準，不得過振。混凝土澆筑應連續進行，若因故必須中斷時，其間斷時間不得超過混凝土的初凝時間。

2.10 混凝土養護

混凝土養護到位是保證墩身混凝土質量，防止混凝土裂紋的關鍵，須安排專人進行墩身混凝土養護。一般性季節混凝土養護時，需待混凝土澆筑完畢初凝后覆蓋土工布，待混凝土終凝后灑水保濕養護；冬季混凝土養護時，需待混凝土澆筑完畢終凝后，混凝土頂面覆蓋土工布灑水保濕養護，但當環境溫度低于5 ℃時，禁止灑水，采用覆蓋塑料薄膜+土工布保溫保濕的方式進行養護。

3 結語

懸臂模板施工具有操作簡單、安全可靠、施工速度快、不需要專門設備、節省投資等優點，在空心薄壁高墩的施工中得到比較廣泛的應用。香溪長江大橋處于山區峽口，施工難度大，采用懸臂模板施工技術，在施工進度、質量管理和成本控制上效果顯著。