淤泥河大桥105m薄壁空心墩身翻模施工技术.docx

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淤泥河大桥105m薄壁空心墩身翻模施工技术

淤泥河大桥105m薄壁空心墩身翻模施工技术

1　工程概况

淤泥河大桥是西部大通道包（头）北（海）线陕西境内黄陵至延安段高速公路上的一座特大型桥梁,桥梁全长846m,主桥为90m+3×160m+90m预应力混凝土连续刚构,引桥分别是:

黄陵岸为2×30m预应力连续箱梁,延安岸为4×30m预应力连续箱梁。

其中主桥的结构形式是由3号（62 m）、4号（105 m）、5号（82m）、6号（32m）4个主墩组成的160m跨度连续刚构体系。

每个主墩均由4个薄壁空心墩组成,分成左右两幅。

墩身施工采用3m高大型模板,塔吊配合提升翻模的施工方法施工。

2　施工方案比选

根据以往施工经验和墩身高大的特点,拟订了以下3种施工方案。

2.1　滑模施工

此种施工方法,施工速度快,能够满足工期紧的要求,但混凝土外观质量较差,需装饰混凝土表面,不符合业主的要求;配套设备较多,投入较大;一旦施工开始,中途不能停止,在雨季施工,混凝土质量难以保证。

2.2　爬模施工

此种施工方法投入少,设备简单,操作方便,进度也能够满足工期的要求,但是外爬式支架刚度较小,无法用自身结构纠正模板偏差;支架承载力小,墩身模板单块面积受到限制,模板接缝较多,容易出现错台,混凝土外观质量差;作业平台狭小,安全隐患多,风险大。

2.3　翻模施工

   此种施工方法结合了上述两种方法的优点:

施工速度快,能够满足工期的要求;平台较大,作业空间宽敞;支架刚度较大,能利用自身结构调整模板的偏差;配套设备可以与其他墩台施工共用,设备利用率高;承载力大,墩身模板可以作成刚度和面积较大的钢模,可以减少接缝数量,增加抗变形能力,避免错台的产生,确保混凝土外观质量。

通过以上综合分析比较, 105 m高墩选定翻板模施工方案。

   3　墩身施工技术

3.1　墩身施工方法

淤泥河特大桥主桥采用薄壁空心墩,墩身最大高度为105m,采用翻模法施工。

采用大块模板以提高施工进度和平整度,配置塔式起重机翻升模板,电梯运送上下施工人员和小型机具材料,其余墩台按常规法施工。

翻模由3节段大块模板及支架、内外工作平台、塔式起重机手动葫芦组合而成的成套模具。

施工时第一节段模板支于墩身基顶上,第二节段支立于第一节模板上,第三节段模板支立于第二节模板上。

当第三节段混凝土强度达到3MPa,第一节段混凝土强度达到10MPa时,拆除第一节段模板。

此时荷载由已硬化的墩身混凝土传至基顶。

待第一节段模板作少量调整后利用模板内外固定架和塔式起重机、手动葫芦将其翻开至第4层。

依此循环向上形成拆模。

翻开立模模板组拼,搭设内外工作平台,钢筋焊接绑扎,接长泵送管道灌注混凝土。

养生和测量定位,高程测量的不间断作业,直至达到设计高度。

每一节段翻模主要由内外模板、围带、拉杆、内外模板固定架、作业平台组成。

 内外模板分为标准板、边模板、角模板。

每节段高度为3m,宽度按墩身截面尺寸和施工因素综合考虑划分,模板之间用螺栓连接,用[12槽钢做成围带。

围带间距按设计确定,用14圆钢拉杆连成整体,拉杆在内外模板之间套硬塑料管,便于拉杆抽拔倒用。

每层内外模板均设模板固定架连接成整体。

模板固定架根据传递荷载大小和作业空间需求尺寸加工,用钢拉杆分别安装在内外模板的围带上。

内外施工平台用内外模板固定架搭设。

内侧施工平台是在内模板固定架上搭设方木,方木上铺木板,木板上铺2mm钢板。

外侧施工平台在顶面沿周边设立防护栏杆,在栏杆外侧至模板固定架底部设封闭安全网。

施工平台上面铺设5 cm厚木板供操作人员作业、行走、存放小型机具。

3.2　施工工艺

（1）立模准备

根据基顶中心放出立模边线,立模边线用砂浆找平。

找平层用水平尺分段抄平,待砂浆硬后由线路中心向两侧立模。

（2）模板安装

模板用塔式起重机吊装,人工辅助就位。

先选择墩身一个面拉装外模,然后逐次将整个墩身第一节段外模组拼完毕。

外模安装后吊装内模板。

用螺栓将模板连成整体,然后吊装围带和拉杆。

模板成型后检查各部安装尺寸,符合安装标准后吊装模板固定架。

为保持已安装模板的整体性,模板固定架采用间隔安装法安装,之后安装防护栏和安全网。

搭设内外作业平台。

（3）立模检查

第一节段模板安装后,用水准仪和全站仪检查模板顶面高程和墩身中心及平面尺寸,符合标准后进行下道工序。

（4）混凝土作业

第一节段模板与内外模板安装后,在内外模板之间安装混凝土灌注漏斗,混凝土经输送泵送至翻模内施工作业平台上的储料盘内,通过漏斗人工铲送入模。

混凝土采用水平分层灌注振捣。

注意不要漏捣、重捣、和捣固过量。

灌注完的混凝土要及时养生,作好混凝土试块,强度达到3MPa以上时,清除浮浆,凿毛清理第三节段混凝土表面。

进行第二节、第三节段施工。

   第三节段混凝土强度达到3MPa以上,第一节段混凝土强度达到10MPa以上时,凿毛清理第三节段混凝土表面,准备第四节段墩身施工。

（5）模板翻升

在第二节段模板内外围带或模板固定架上挂小型载人吊篮,拆除第一节段内外模固定架,用手动葫芦挂住第一节段钢模板。

松开内外模板之间拉杆,卸下第一节段内外围带,用塔式起重机吊运至第三节段混凝土顶面平台上。

将第一节段拆下的第四节段需要的模板吊运到第三节段混凝土顶面。

清理模板,并涂刷脱模剂后按放线尺寸组装为第四节段模板,吊运到第三节段混凝土顶面。

清理模板并涂刷脱模剂后按放线尺寸组装为第四节段模板,然后按第一节段的安装次序安装其余部分。

（6）墩顶封闭

当模板翻开至墩顶封闭段底模设计起点高程时,暂停施工。

在内外侧模板上安装封闭段底模板,其支架采用焊接的钢桁架,模板用刨光的厚木板,内衬PVC管。

拼缝要严密,刷脱模剂后绑扎钢筋。

安装外模板、围带、模板固定架,搭设外侧施工平台和安装防护栏杆。

挂好安全网,灌注墩顶封闭段混凝土,养生达到规定强度。

（7）拆除

施工至墩顶后,墩顶仍保留3个节段模板。

墩身混凝土强度大于10MPa时,拆除模板。

拆除时按先底节段,再中节段,最后顶节段的顺序进行。

每节段模板拆除,按安全网栏杆脚手架、平台和模板固定架、围带、连接螺栓,钢拉杆、钢模板的顺序进行。

为方便拆除,在墩顶预埋吊装环。

利用吊装环悬挂载人小吊篮和手动葫芦进行拆除吊运作业。

施工电梯和塔式起重机在高桥墩施工完成后,用作刚构箱梁悬灌作业。

拆除时由上至下进行拆除,拆除至底节段时,分别解体后吊运至存放场整个存放。

（8）翻模施工中空心墩线型控制

空心墩的线型控制主要通过施工测量来进行的。

空心墩施工测量控制内容包括:

空心墩中心定位测量、空心墩高程测量、空心墩垂直度测量。

1空心墩中心定位测量

采用三维坐标控制法。

每个墩台施工前,先由项目测量班用全站仪进行中心定位,设置好横、纵向护桩,给施工队交底。

复核时用精密水准仪进行测量。

②空心墩高程测量

采用三角高程法。

用直径10 mm的钢条焊成“丰”字形觇标, 3根横条间隔15~20 cm。

再把觇标焊在事先选定的墩身钢筋上,作为观测竖直角的观测点。

觇标间距用钢尺丈量,精确至毫米。

用竖直角最小读数为2″级的经纬仪观测竖直角。

至少观测6个测回,以此来计算空心墩的高程。

③空心墩的垂直度测量

包括中线垂直度测量和边线垂直度测量。

中线垂直度测量采用自动安平激光铅直仪,每个墩安设2台,激光铅直仪安装在桥墩承台上,并设牢固的保护罩。

工作平台上设激光接收靶,能显示光斑并捕捉斑心,激光斑心即是桥墩中心,进行墩身的竖向轴线传递。

这样可通过激光铅直仪将桥墩中心准确地引至工作平台上,不仅简化繁琐的测量工作,而且中心控制准确、可靠。

模板每翻升一次,对模板的位置检查一次,以控制桥墩的纵横向偏移和扭转。

边线垂直度测量采用全站仪进行。

测量时,用全站仪对矩形空心墩的四个角进行定位,再定出矩形空心墩的四条边的位置,与激光铅直仪校核,以此来支立空心墩的模板。

空心墩模板的组装应符合模板组装精度要求。

 ④控制措施

a.组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工作,配备先进的测量仪器,确保墩身的线型控制;

b.为了防止仪器误差导致墩身偏斜,每隔6m应用全站仪测设中心点与铅直仪校核1次,并对墩身尺寸进行一次复测以确保墩身线型控制;

c.坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量检查制度;

d.实行测量换手复核制度,测量资料复核无误后,报监理工程师审查认可,方可用于施工;

e.为了确保墩身混凝土外观质量,模板加工要符合《钢结构工程施工及验收规范》的基本规定,其表面不允许有孔洞（拉筋孔除外）、毛刺、缝隙及熔渣等;模板组焊必须作磨光处理;模板的上下口应经创边处理;模板接缝采用建筑双面胶带;模板的组装应符合组装精度要求。

3.3　翻板模加工控制

墩身的施工本着“内实外美”的原则,在严把质量关的同时力求墩身外表的美观。

在模板加工时严格要求厂家仔细验算、精心制作,确保每块模板的平整度和其整体刚度,满足周转50次以上。

模板面板采用厚度6mm钢板,加劲肋采用[12槽钢,对拉杆采用14圆钢,翻板模采用3m 1节,每套3节,每次浇筑混凝土3m,平均施工周期2 d 1个循环。

3.4　翻模安装控制

翻模工艺是配备3节模板,先安装1节模板浇筑混凝土后,再安装第二、三节模板,每次浇筑混凝土前仍有1套模板紧固于已浇筑混凝土体,上一节模板则处于待浇混凝土状态,紧固于墩身上的支承模板是依靠自身抱箍于墩身以较大摩擦力支承上一节模板重量和其他荷载。

模板测控是以模板几何中心与设计轴线重合为目的施工,在施工过程中严格控制施工误差,具体措施如下:

（1）调整模板四边存在高差;

（2）克服模板自身平面位置偏移;

（3）用全站仪和激光铅直仪测定模板位置和垂直度;

（4）内外模间加内支撑控制壁厚,支撑间距由拉杆调整。

3.5　原材料控制

严把进料检验关,从砂石料强度、级配、含泥量、色泽,水泥的稳定性,外加剂的各项指标到钢筋的各项性能,都由专业的试验人员进行检验,做到了“来料必检,不合格材料不进场”。

对于外加剂经过反复试验调配,掺加时采用事先称好,分袋掺加。

混凝土拌和用水是从残塬沟谷引出的供工程人员饮用的塬泉水,从根本上保证了工程的质量。

在材料加工方面,工程技术人员及现场监理严把加工质量关,从钢筋、模板的外形尺寸到墩粗直螺纹钢筋的每个丝头,注重每一个细节,坚决不让残品,次品进入到工程实体。

3.6　混凝土施工控制

在混凝土拌和过程中,准确测量砂、石的含水率,精确计算并出具施工配合比,严格控制水泥、砂、石的配料情况及外加剂的掺入量。

试验人员在浇筑的全过程中进行坍落度的重点控制,墩身下部混凝土坍落度控制在12~14 cm,确保混凝土的和易性及外观质量。

在混凝土浇筑过程中,严格控制混凝土落差、分层厚度,实行责任区划分制度,挑选熟练的混凝土工,做到专人专区。

确保墩身混凝土的内在和外观质量。

3.7　墩身几何尺寸和外观质量控制

（1）墩身几何尺寸和外观质量取决于多种因素,通过对模板、施工技术、混凝土配合比、结构设计等控制,以达到尺寸精确、线条流畅、表面平整、棱角分明、无裂纹气泡;施工缝、模板接缝精细均匀等。

（2）钢模板采用[12槽钢配6mm厚面板,加工成整体大块钢模板,材料选用正规厂家生产,加工精度控制在1mm以内,模板对接缝,模板拼缝认真打磨;完全消除模板横向接缝,安装时对竖向横向接缝认真粘贴泡沫塑料密封条,模板拉杆预紧力要足够,特别是已成混凝土最上排拉杆在下一次混凝土浇筑前再次预紧,防止混凝土漏浆造成“裙子”缺陷。

（3）振捣。

选择有经验的混凝土工,下到模板内进行精细振捣,防止漏振,特别是视线不良的转角和倒角内侧处,振捣的火候要恰到好处。

混凝土浇筑均为分层浇筑、振捣,分层厚度不超过30 cm,振捣方法按振捣棒作用半径均匀排列。

（4）养生。

混凝土初凝后表面开始洒水,并覆盖保水材料。

混凝土拆模后及时养生,侧面采取喷淋的方法,及时洒水保证墩身混凝土湿润。

（5）施工缝处理。

在翻模施工过程中,处理施工缝和模板接缝是一个比较棘手的问题,在这个问题上的处理方法是:

在浇筑每一板混凝土时必须浇筑到和模板上缘平齐（清除浮浆后）,然后把靠模板侧1~2cm处的混凝土抹平,确保施工缝和模板接缝重合,以保证墩身混凝土的整体外观质量。

4　结论与体会

（1）桥墩墩身较高,模板周转次数较多,模板应具有足够的刚度,避免变形造成拼装困难和产生错台。

（2）模板加工选用实力雄厚、设备齐全、经验丰富的大工厂加工,模板和缝宽度、表面平整度、焊缝质量、模板四角加工角度等技术指标容易得到保证。

（3）模板出厂前必须经验收试拼,各项指标满足施工要求后,方可运至现场,避免因施工现场条件简陋而无法修整。

（4）施工配套设备齐全,数量充足,尤其是起吊设备。

4个空心墩同时施工,作业平台上材料需求量大,起吊能力不足将严重制约施工进度。

（5）墩身竖向钢筋较多,主筋接长是影响施工进度的又一关键因素。

选用镦粗直螺纹接头技术,既可降低施工成本,又能大大缩短钢筋安装工序时间,加快施工进度。

（6）平台爬升操作人员要相对固定,便于及时处理爬升中出现的问题。

（7）墩身施工常常因其他原因造成墩身混凝土表面污染,应成立专门的墩身表面处理小组,及时清理混凝土表面,修补缺陷,提高混凝土外观质量。

5　结语

实践证明,翻板模施工是高墩施工方法中一种较为科学、合理的方法,它既能满足进度要求,又给作业人员提供了一个安全、宽敞的作业平台,同时又能利用自身刚度,调整模板的偏差。

墩身混凝土外观平整光滑,棱角分明,线条直顺。