淺談翻升模板法在上河灣大橋高墩施工中的應(yīng)用
2017-04-24
1 概述
我國(guó)高等級(jí)公路多采用長(zhǎng)大隧道、高墩大跨度橋梁相結(jié)合形式穿越山嶺重丘區(qū)。在跨越山谷的大型橋梁中，橋梁下部結(jié)構(gòu)一般采用抗彎抗扭性能較好的矩形獨(dú)柱墩進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。本文以上河灣大橋矩形高墩施工為背景展開論述，結(jié)合同類建設(shè)工程中常出現(xiàn)的“地形復(fù)雜”、“工期緊張”、“安全風(fēng)險(xiǎn)大”等難題簡(jiǎn)述了上河灣大橋在特殊條件下高橋墩翻模法施工工藝。
2 工程概況
上河灣大橋位于國(guó)家高速公路網(wǎng)榮成至烏海公路山西境山陰至平魯高速公路越嶺段K193+805處，大橋跨越原子河溝谷。高速公路按照雙向四車道設(shè)計(jì)，橋梁?jiǎn)畏鶎挾葹?2.75m，橋梁為全長(zhǎng)646m的正交直線橋，上部結(jié)構(gòu)為4×（4×40m）先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。橋墩結(jié)構(gòu)形式為邊跨圓柱墩、中跨變截面矩形墩相結(jié)合的形式。變截面矩形墩均為實(shí)心墩，最大墩高為48.2m。根據(jù)項(xiàng)目總體計(jì)劃工程開工前根據(jù)方案比選確定了矩形高墩采用翻模法施工的方案。橋墩結(jié)構(gòu)尺寸如圖1：
3 方案比選
目前國(guó)內(nèi)較常采用的高橋墩施工方法有液壓滑升模板法、爬升模板法和翻模模板法。
3.1 液壓滑升模板法施工
液壓滑升模板法是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中機(jī)械化程度比較高的活動(dòng)連續(xù)成型施工工藝，具有施工整體性強(qiáng)、施工速度較快等優(yōu)點(diǎn)。但由于滑模法施工對(duì)連續(xù)性要求過(guò)高造成施工人員疲勞、不可預(yù)見(jiàn)性多的缺點(diǎn)，同時(shí)多臺(tái)千斤頂升同步困難造成偏位控制難度大、滑升設(shè)備復(fù)雜、對(duì)構(gòu)件截面同一性要求較高及施工投入過(guò)大等因素決定不適合在本工程中施工。
3.2 爬升模板法施工
爬升模板法施工的原理是以墩（柱）身作為著力點(diǎn)，通過(guò)附著在已完成墩身上的爬升架與模板，利用連接爬升架與模板之間爬升設(shè)備，使一方固定另一方作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，交替爬升完成模板的拆裝。由于采用大塊模板逐節(jié)段施工具有砼結(jié)構(gòu)尺寸易受控制、外觀較好、自帶提升設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于大尺寸超高橋墩、塔的施工。但由于爬升支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不利于多工作面循環(huán)施工、費(fèi)用投入過(guò)大等因素不適用于本工程。
3.3 翻升模板法施工
翻模法施工一般由2-4節(jié)模板作為一個(gè)單元，由頂節(jié)混凝土外模板作為支撐，安裝上層模板現(xiàn)澆混凝土墩身，循環(huán)替翻升施工。翻升模板由大塊模板和外支架平臺(tái)等組成，采用外部起重設(shè)備（如塔吊、汽車吊等）提升完成模板上翻。具有同爬升模板類似的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，具有便于翻升及多橋墩周轉(zhuǎn)施工、施工專業(yè)化程度低、施工速度相對(duì)較快等特殊優(yōu)勢(shì)，適用于本橋矩形橋墩施工。
4 模板及支架設(shè)計(jì)及配備
4.1 模板支架設(shè)計(jì)
考慮剛度及強(qiáng)度結(jié)合塔吊其中能力，采用鋼模設(shè)計(jì)制作。通過(guò)驗(yàn)算后確定模型結(jié)構(gòu)及尺寸布置如下：?jiǎn)螛蚨展ぷ髅嬖O(shè)置三環(huán)模板，每環(huán)高度兩米，施工時(shí)每循環(huán)澆筑兩環(huán)，橋墩每環(huán)模板四面均采用一整塊模型進(jìn)行設(shè)計(jì)以保證單張模型具有良好的整體剛度。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖2：
通過(guò)受力計(jì)算結(jié)合模板設(shè)計(jì)慣例，模板面板采用4mm鋼板，后備筋采用[8槽鋼間距30cm豎向布置，每節(jié)模型設(shè)置兩環(huán)雙[14槽鋼作為加強(qiáng)杠鐵。
為便于施工作業(yè)及安全防護(hù)，每節(jié)模板加強(qiáng)杠鐵位置按照?qǐng)D示設(shè)置牛腿支架，上鋪腳手板作為施工平臺(tái)。
4.2 模板數(shù)量配備
由于橋墩正面設(shè)置為60：1坡度故側(cè)面模板需要按照梯形設(shè)計(jì)，一般可采用如圖設(shè)置調(diào)整節(jié)的方法減少模型制作數(shù)量節(jié)約成本，但存在增加施工工序、降低組合模板剛度等不利因素。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選仍采用整塊模型設(shè)計(jì)思路，按照最高橋墩制作從墩頂至墩底的全部側(cè)模一套與三套正面模板配套使用，已解決模型制作量過(guò)大的問(wèn)題。
全橋模板配套數(shù)量方面，按照單工作面每循環(huán)澆筑墩身混凝土4m，施工熟練后平均循環(huán)時(shí)間為3天，多工作面平行流水施工。全橋矩形墩總長(zhǎng)679m，根據(jù)總體計(jì)劃安排橋墩計(jì)劃施工周期為100天（5月20日-8月30日），則需要模型配套數(shù)量為：
679m×3d4m×100d=5.09≈5套
充分考慮起重設(shè)備利用率及不可預(yù)見(jiàn)因素對(duì)工期影響，橋墩正面模板按照6套配備，側(cè)面模板按照3套配備。
5 起重設(shè)備配備及布置
5.1 起重設(shè)備選擇
根據(jù)橋墩布置，配備的6套翻模模板每排左右幅橋墩各設(shè)置一套，按照橋梁架設(shè)方向順序共計(jì)三排橋墩同步施工。按照橋墩鋼筋混凝土施工基本順序，每排橋墩需起重設(shè)備連續(xù)跟班施工，故考慮橋墩施工高度等參數(shù)及連續(xù)施工需要，配備三臺(tái)QTZ40塔式起重機(jī)分別布置于每排墩身工作面，負(fù)責(zé)同排兩座橋墩的起重作業(yè)。
5.2 塔吊布置
根據(jù)塔吊布置基本原則塔吊布置按照?qǐng)D示方法在橋墩兩側(cè)交錯(cuò)布置，確保塔吊在工作過(guò)程中，在水平和垂直兩個(gè)方向上都要保證不少于2m的安全距離，相鄰兩排橋墩塔機(jī)的塔身和起重臂不發(fā)生干涉，考慮到工點(diǎn)風(fēng)力較大需保證塔機(jī)在風(fēng)力過(guò)大時(shí)能自由旋轉(zhuǎn)。
6 混凝土拌合物入模方式
翻模施工常規(guī)混凝土入模方式常見(jiàn)有泵送及料斗吊送入模兩種?？紤]到汽車泵成本較高，普通輸送泵拆裝倒運(yùn)復(fù)雜，泵送混凝土坍落度較大對(duì)混凝土外觀影響，泵管堵塞影響等，采用塔吊提升料斗吊送方式入模。
7 翻模施工
7.1 工藝流程
單循環(huán)工藝流程為：施工準(zhǔn)備→鋼筋安裝→組裝模板→澆筑混凝土→混凝土等強(qiáng)→拆除底節(jié)模板→混凝土養(yǎng)生→下一循環(huán)。
7.2 施工準(zhǔn)備
施工準(zhǔn)備階段：①需要完成基底混凝土基面的清理，使混凝土上下層保持良好銜接。②放設(shè)下?；炷粱€，作為模型安裝校正使用。③打磨待安裝模板，有效涂刷脫模劑，確保模板表面光潔，同時(shí)對(duì)模板進(jìn)行認(rèn)真編號(hào)以保證模板準(zhǔn)確拼裝。④對(duì)進(jìn)場(chǎng)工人進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，使工人能夠安全高效優(yōu)質(zhì)完成施工任務(wù)。 7.3 鋼筋安裝
矩形墩主要鋼筋結(jié)構(gòu)為豎向主筋及環(huán)向箍筋構(gòu)成?？v向主筋的安裝采用滾軋直螺紋套筒進(jìn)行連接，施工時(shí)需注意應(yīng)嚴(yán)格按照直螺紋連接相關(guān)規(guī)程操作，確保鋼筋連接質(zhì)量。
7.4 組裝模板
模板安裝采用塔式起重機(jī)配合提升安裝，安裝模板時(shí)注意接縫平整、嚴(yán)密，防止漏漿。緊固拉桿的螺栓，在模板內(nèi)加內(nèi)撐，保證混凝土尺寸不受混凝土澆筑及振搗沖擊力產(chǎn)生變形及移位。盡量消除每節(jié)模板之間的錯(cuò)臺(tái)，以保障混凝土表面平整度。對(duì)模板的拉桿孔位置，如果縫隙過(guò)大應(yīng)進(jìn)行封堵，減小因漏漿造成砂眼過(guò)多等外觀缺陷。
7.5 澆筑混凝土
混凝土澆筑應(yīng)遵循對(duì)稱分層的原則，每澆筑完成一層及時(shí)充分進(jìn)行振搗，杜絕漏振。澆筑過(guò)程中注意隨時(shí)觀察模板支架變形情況，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)分析解決。由于一次澆筑混凝土高度達(dá)到4m，故底部混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采取緩沖措施，確?；炷敛皇軟_擊導(dǎo)致離析。當(dāng)混凝土澆筑到達(dá)頂部時(shí)，采用人工將頂面靠近模板邊沿打平，以保障下一?；炷两涌p位于模板接縫位置，減少施工冷縫產(chǎn)生影響外觀。
7.6 混凝土等強(qiáng)
混凝土澆筑完成后需要強(qiáng)度增長(zhǎng)至5mpa以上方可對(duì)其表面進(jìn)行安裝鋼筋等擾動(dòng)，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%方可進(jìn)行模板拆除及翻升作業(yè)。因頂部混凝土無(wú)法覆蓋，在混凝土澆筑完成后可采用灑水方法對(duì)表面進(jìn)行養(yǎng)生以減少頂面干縮裂縫的產(chǎn)生。
7.7 拆除底節(jié)模板
待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后拆除底部?jī)晒?jié)模板，模板拆除采用塔吊配合人工在支架平臺(tái)上拆除至地面進(jìn)行打磨、清理等工作，等待下一循環(huán)安裝使用。
7.8 混凝土養(yǎng)生
高墩翻模施工混凝土養(yǎng)生是一項(xiàng)十分重要的工作，同時(shí)也是實(shí)施過(guò)程中相對(duì)困難的一項(xiàng)工作。在施工過(guò)程可采用環(huán)繞墩身的軟質(zhì)打孔膠管進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用高壓水泵自地面供水。由于翻模施工單循環(huán)周期較短，故翻模施工過(guò)程中需要全程養(yǎng)護(hù)，以保障混凝土表面干縮裂縫的產(chǎn)生并盡早形成表面強(qiáng)度。
8 安全防護(hù)措施
由于高墩翻模法施工作業(yè)危險(xiǎn)源較多，安全防護(hù)設(shè)計(jì)及實(shí)施、監(jiān)督工作至關(guān)重要。施工過(guò)程中搭設(shè)專用Z字型踏板通道，認(rèn)真驗(yàn)收，并對(duì)臨邊進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)，杜絕采用爬梯及塔吊提升等危險(xiǎn)行為。員工施工進(jìn)場(chǎng)前需對(duì)員工進(jìn)行安全教育及交底，提高全員安全意識(shí)。施工過(guò)程中作業(yè)員工必須佩帶并正確使用安全防護(hù)用品，同時(shí)安全管控人員須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)全程監(jiān)督管理，確保施工安全。
9 結(jié)束語(yǔ)
山平高速上河灣大橋橋墩施工通過(guò)精心管控，科學(xué)合理組織，施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全等全面受控。驗(yàn)證了翻升模板法施工高橋墩的成熟施工工藝，為今后同類工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
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