薄壁高墩墩身施工工艺.docx
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薄壁高墩墩身施工工艺
薄壁高墩墩身施工工艺
中铁*局*公司 ***
[摘要]结合兰临高速公路西果园特大桥高墩的施工，对薄壁高墩翻模施工工艺进行较为详细的阐述，侧重介绍了模板翻升、支架操作、模板监控、砼施工等。
[关键词]翻模、内外支架、坐标法、一般节段、监控。
西果园特大桥位于兰州市西果园西南,分离式双向四车道连续梁桥，全长551.8米。
该桥桥墩设计共13个，墩身高度超过50米以上的桥墩1个，40米-50米以上的桥墩共6个，30米-40米以上的桥墩共4个其他桥墩高度在30米以下。
每个桥墩由2个墩柱组成，墩身采用翻模法施工。
一墩身模板的翻升和支架操作工艺
桥墩墩身设计为矩形等截面,外轮廓尺寸为6m（长）×2.5m（宽），内轮廓尺寸为4.4m（长）×1.5m（宽）。
墩身在承台以上2.5米为实心段,其余均为空心段。
桥墩壁厚分别为纵向0.5m、横向0.7m。
墩顶设盖梁。
施工时分实心段砼施工、一般节段施工。
1.1实心段砼施工
根据设计要求，第一次需要浇筑2.5ｍ实心段及至少2.0ｍ的空心段。
考虑到尽量减少施工缝以及模板的配置，决定首次浇筑9ｍ高的墩身。
承台施工完毕后，立即组织人员对混凝土接头处进行凿毛处理。
为了控制墩身的平面位置，在承台上用坐标法精确测出墩身四角的位置作为每次支立墩身模板的轮廓，确保墩身位置准确。
然后搭设对应的内外脚手架，准备绑扎第一节段9.0ｍ高墩身的所有钢筋。
墩身内侧脚手架用碗扣式脚手架，外部脚手架采用碗扣式杆件或普通钢管。
钢筋绑扎完毕经检查合格后可以开始立模。
立模前，若承台表面不平整，在承台顶面外模的位置铺一层2cm左右的1:
2找平砂浆，模板与找平砂浆之间安放10cm宽、5cm厚的海绵条防止漏浆。
钢模的支立采用塔吊配合，先支立外侧模2块，然后依次支立外侧前后端模两块。
模板使用铁丝临时固定在站立钢筋上，模板之间用连接螺栓（φ22mm）连接。
最后调整外侧四块模板的垂直度，拧紧连接螺栓。
第一层外模支立完后，拼装第二层3.0ｍ高的外侧模两块、外端模两块，内侧安装0.5ｍ+3.0ｍ内模。
此时因第二层内模下部没有支承点，采用2.5米高的钢管8根、辅以横向联系临时搭设在承台上的平台支承此0.5ｍ+3.0ｍ高的内模。
在实心段上部顶模内预留60×60ｃｍ两个人孔，以利于人员上下，方便振捣。
内外模之间用Φ22mm拉杆，按设计图纸要求安装就位，并调整垂直度。
两层模板之间塞入防止漏浆的2cm宽、0.5cm厚的海绵条。
位置校正后安装第一、第二层外模上的三角支架及安全栏杆，支架顶面铺设5厘米厚脚手板，作为之后安放、拆除Φ22mm拉杆的工作平台。
检查、调整所有模板的垂直度、空间位置及水平标高。
当底部第一、第二层模板调整就位后，安装第三层模板，安装顺序同前。
在外模上安装三角支架，在三角支架顶面铺设脚手板，在支架外侧挂封闭的安全网，在支架顶部安装钢管扶手。
全部安装完毕后，再调整、检查垂直度、模板的空间位置与水平标高。
之后在内模顶部安装纵横梁，搭设浇筑砼的操作平台。
左右幅墩之间搭设脚手架，依附于已施工好的墩身节段面，脚手架内安装爬梯作为人员上下的通道。
1.2一般节段施工
第一节段9m混凝土浇筑完成后，当本节段顶层混凝土强度达到3.0Mpa时，依次拆除本节段第一、第二层模板（3.0m+3.0m外模，0.5m+3.5m内模）。
拆模前，下层的内外模均使用5.0吨的导链挂在上层模板上，然后松开拉杆。
模板拆除先外后内，从下到上，先边模后端模，拆除后放到地上，由专业人员进行清理和修理。
第二节段要绑扎的钢筋高达9.0ｍ，搭设施工辅助脚手架来帮助绑扎钢筋。
外侧脚手架支撑在外模上的工作平台上，内侧脚手架支撑在内模的横带上且保证有2.5米的嵌入，其他同第一节段的钢筋绑扎。
钢筋的水平运输采用平板车，垂直运输采用塔式起重机。
钢筋绑扎时，确保钢筋与脚手架的临时固定，并用锤球检查钢筋定位是否准确。
本节段9m钢筋绑扎完毕，首先施工本节段6.0m的墩身。
主要施工顺序依次为：
拆除外侧施工辅助脚手架立第二节段第一层侧模端模、模板连接、校正垂直度立第二节段第二层侧模、端模、模板连接、校正垂直度立第二节段第一层内模 立第二节段第二层内模内外模拉杆加固、安装内工作平台、模板整体校正。
由于三角支架可直接固定连接在墩身外模上，当外模支立完毕后及时安装外工作平台。
之后浇注墩身砼，砼强度达到3.0MPa以上时，拆除墩身表面最下层模板，拆模顺序同前即先端模后侧模。
完成6.0m的墩身后，由于本节段9.0ｍ钢筋仍有3.5～4.5ｍ露出砼表面，所以可直接施工本节段9.0ｍ中剩余的3ｍ。
施工3ｍ节方法同6ｍ节工艺，这样就完成了第二节段6m+3ｍ的施工。
之后依次循环即绑扎9.0米钢筋、浇筑6.0米混凝土、浇筑3.0米混凝土完成各个6m+3ｍ的施工。
施工时墩柱间的脚手架随已浇筑的墩身高度增加而增高，脚手架与已浇筑完的墩身及时连接,增加稳定性。
1.3施工工序流程图如下：
1）一次支立9米第一节段并灌注9米混凝土，详见图1.3.1
2）搭设第二节段内外脚手架，绑扎第二节段9米段钢筋，详见图1.3.2
3）拆除外侧脚手架，支立第二节段9m第一层外模（3m），详见图1.3.3
4）支立第二节段9m第二层外模（3m），详见图1.3.4
5）拆除内脚手架，支立第二节段第一层内模（3m），详见图1.3.5
6）支立第二节段第二层内模（3m），详见图1.3.6
7）浇注第二节段6m节段混凝土，详见图1.3.7
8）拆除最底层3m模板，依上顺序支立、加固第二节段最后3m墩身，灌注混凝土，第二节段完成，详见图1.3.8
图1.3.1
图1.3.2
图1.3.3
图1.3.4
图1.3.5
图1.3.6
图1.3.7
图1.3.8
1.4主要机械设备表
一台塔吊配合时主要机械设备表见表1。
表1
序号
名称
型号
单位
数量
1
塔吊
QTZ50
台
1
2
倒链
5吨
台
4
3
钢筋镦粗机
台
1
4
钢筋切断机
台
1
5
钢筋弯曲机
台
1
6
振捣器
50mm
台
8
7
施工用吊篮
套
2
8
抽水机
台
2
9
发电机
200KW
台
1
10
混凝土拌和机
套
1
11
混凝土输送泵
台
1
12
墩身之间脚手架
套
1
1.5 一个塔吊配合时主要劳力组织见表2。
表2
序号
工种
人数
1
钢筋班长
1
2
木工班长
1
3
混凝土作业班长
1
4
塔吊司机
2
5
搅拌机司机
2
6
电工
1
7
信号员
2
8
领工员
2
9
钢筋工
8
10
木工
10
11
混凝土工
10
12
机修工
2
13
普工
6
二、薄壁墩身混凝土的施工
工艺及施工测量监控
2.1薄壁墩身混凝土的施工
2.1.1墩身混凝土浇注的分段
对于含实心段的非标准节段，直接一次性浇筑2.5m实心段和6.5m空心段。
对于标准节段9.0m，依次浇注6.0m及3.0米。
2.1.2混凝土浇注前的准备
墩身模板支立完成经检查合格后，认真检查结构物几何尺寸位置，检查是否有必要预埋构件，新旧砼接头是否合理，检查机具、电力配置。
2.1.3混凝土的主要技术指标
通过工程实践后发现高墩使用的混凝土（泵送）Po42.5水泥用量为380～390Kg/m3,水灰比为0.5~0.52，坍落度为12~14cm（使用广厦牌JF-3型减水剂）时效果较好，可以作为类似工程参考。
2.1.4混凝土的运输
使用砼运输车运输混凝土至施工现场，混凝土的垂直运输全部使用地泵泵送的方法。
2.1.5混凝土的浇注
混凝土浇注前，在墩身内模上安装砼工作平台。
砼工作平台为梯形体，高约0.7米，用型钢及钢板焊接成整体，方便吊装。
混凝土浇筑通过地泵管道输先送到内工作平台上，然后由人工配合使用串筒或溜槽使砼入模。
浇筑时尽量对称浇筑。
水平浇筑时，严格分层（0.3～0.5米/层）浇筑，分层振捣，均匀绕圈。
浇筑时设专人用对讲机统一指挥，灌注过程中及时检查灌注速度和模板垂直度，以达到设计要求。
2.1.6混凝土的振捣
50cm厚的薄壁墩身混凝土的浇筑比较困难，浇筑的过程中先后曾采用溜槽、安装附着式振捣器等方法浇筑，效果不是很理想。
最后专门挑选适宜上下50cm厚薄壁内人员进入墩身内振捣、混凝土由串筒溜下的方法浇筑混凝土，混凝土的外观质量有了明显的提高。
2.2高墩墩身施工方法测量及监控
大桥墩身为空心薄壁高墩，最高墩高53.42m。
每节模型为3m高的大块钢模，挠度变形很小，采用翻模法施工，由于墩高，翻模次数多，若采用传统的测量方法，很难保证墩身的中心位置和竖直度，从而使墩身产生倾斜和扭转的不良后果，为此在施工放样中采用坐标控制墩身四角即三维空间定位法，施工过程中采用测量垂直度的方法进行监测。
模板拆除后，又及时进行成品验收，取得良好的效果。
2.2.1测量仪器
测量仪器为日本产尼康DTM-531E型全站仪，测距精度为±（2+2ppm×D）mm，测角精度为2″。
该全站仪经甘肃省测绘质量鉴定中心鉴定，合格。
2.2.2控制网
沿大桥的两侧均匀部设若干导线桩，每个桩均为永久性水泥包木桩。
利用全站仪与设计单位提供的国家四等导线点联测，经平差满足一级导线控制网的精度，符合桥墩施工测量、成品验收的要求。
2.2.3墩身测量要求
《桥规》要求：
墩身轴线偏位为10mm，竖直度为0.3％H且不大于20mm，为满足施工精度要求，墩身四角坐标误差均控制在10mm以内。
2.2.4墩身测量方法
测量坐标系统X值向北为增大方向，向南为减小方向；Y值向东为增大方向，向西为减小方向，如下图：
Y（东）
X（北）
本桥里程桩号正好由北向南逐渐增大，与测量坐标系基本一致，模型调整数值即为实测坐标与设计坐标的差值。
现以1#墩左幅第一大节段（共3节，9m高）模型的调整来说明。
1#墩左幅墩身四角点号如下图：
模型立完后，利用全站仪直接测出左幅墩身四角坐标，实测坐标与设计坐标的对比值如下表：
点号
实测坐标（m）
设计坐标（m）
误差值（mm）
X
Y
X
Y
X
Y
L1
189.781
592.838
189.774
592.838
+7
0
L2
189.779
586.853
189.778
586.838
+1
+15
L3
187.289
586.849
187.278
586.836
+11
+13
L4
187.270
592.844
187.274
592.836
-4
+8
由上表数据比较得出：
L1点X要向南移7mm，Y不动；L2点X要向南移1mm，Y要向西移15mm；L3点X要向南移11mm，Y要向西移13mm；L4点X要向北移4mm，Y要向西移8mm。
用10T千斤顶在第一小节模型的底部顶起L4点，塞3mm垫片，结果L3点Y向西移，X不动；L1点X向北移，Y不动；L4点本身X向北Y向西有微小移动。
再顶起L1点，塞5mm垫片，结果L2点Y向西移，X不动；L4点X向南移，Y不动；L1点本身X向南Y向西有微小移动。
最后顶起L2点，塞2mm垫片，结果L3点X向南移，Y不动；L1点Y向东移，X不动；L2点本身X向南Y向东有微小移动。
模型调整完后，再用全站议测出墩身四角的坐标，与设计坐标值对比如下表：
点号
实测坐标（m）
设计坐标（m）
误差值（mm）
X
Y
X
Y
X
Y
L1
189.779
592.836
189.774
592.838
+5
-2
L2
189.777
586.843
189.778
586.838
-1
+5
L3
187.284
586.841
187.278
586.836
+6
+5
L4
187.267
592.842
187.274
592.836
-7
+6
由上表得出坐标误差值均在10mm以内，然后用不同的后视点重新测一遍，结果一致，再用水平仪检查模型顶四角的高程，高程差在5mm以内。
混凝土浇筑过程中，严格按技术交底沿墩身四周均匀分层浇圈，严格按模板设计时要求混凝土浇筑速度不大于1米高/小时。
混凝土浇筑过程中，使用1kg的锤球沿模板外侧测量本节段的垂直度，指导浇筑顺序。
实践证明，模板加固好后，模板自身在混凝土浇筑过程中垂直度变化极小，一般为3～7mm。
1～4墩、11#墩、12#墩各墩抽检一节模板在混凝土浇筑前后的四角坐标对比结果合格。
当墩身依次循环至墩顶后，对墩顶墩身成品再用全站仪放出墩中心并挂线锤检查倾斜度，结果中心偏位4mm，倾斜度为6mm，均符合设计及规范要求。
由此可见，模板本身刚度较大，连接成整体后，整体刚度更大，尤其是拐角拉杆的使用，是防止模板扭转、增大整体刚度的理想方案。
另外，模板上下层使用5mm的公、母榫，相邻模板采用间距为300mm的螺栓、模板接头采用环行接头等设计比较成功。
三、结论
高墩墩身采用翻模法施工，与传统满堂式脚手架施工方法相比，节省大量脚手架、模板、施工进度快等特点，施工放样、成品验收等采用坐标法控制墩身倾斜度和轴线偏位，与传统的测量方法相比，具有测量人员少、快捷简单、易操作，无累积误差、精度高等优点。
高墩翻模施工技术在类似工程可借鉴参考。
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