本站原创摘 要：本文是结合某高速公路高架桥的施工实践,介绍采用提升托架翻转模板施工技术进行薄壁空心高墩施工的施工工艺.
关 键 词 ：空心薄壁高墩；爬架；施工技术
1.工程概况
某3号高架桥是一级公路升级改造(高速)项目,位于偏僻山区,全长460m,主桥采用预应力混凝土刚构一连续组合设计,引桥采用装配式部分预应力连续T梁,下部结构墩身采用空心薄壁墩,基础采用钻孔灌注桩.墩身最高达52m,主桥墩身为4.2m×3m的矩形空心薄壁截面,壁厚顺桥向为40cm,本文结合3号高架桥主桥工程的施工特点,探讨薄壁空心高墩施工技术.
2.薄壁空心高墩施工方案设计
2.1 垂直运输机械选择
3号高架桥主桥高墩施工的难点是垂直运输和高空作业防护.垂直运输的机械选择关系到施工进度快慢,而作业平台的选择、设计则关系到高墩作业人员的安全,不可轻视.3号高架桥主桥墩身高度较大,为便于施工和缩短施工周期,墩身施工中实际采用电梯和塔吊作为人员上下和物料提升的工具.
2.2 支架、模板和混凝土运输方案选择
高墩施工技术很多,有滑模施工、提升模板施工、爬模施工、翻模施工等.各种施工技术都各有优点和不足,分述如下.
(1) 滑模施工技术.滑模由提升架、模板、工作平台、提升系统组成,工期快,但必须耗用大量滑升支承杆材料和测量－施工定位的劲性骨架材料,成本较高.
(2) 提升模板施工技术.该施工方法施工控制容易,但也必须耗用大量的提升和施工定位用的劲性骨架材料,且施工速度较慢,劳动强度较大,工期不易把握.
(3) 爬模施工技术.该施工方法实现了节段施工流水作业,劳动强度小,施工控制方便,但爬升结构体系复杂,工序较繁琐,成本也较高.
(4) 翻模施工技术.成本较低,但施工控制和安全保证较难.
结合3号高架桥主桥的工程特点和公司现有材料,本工程支架、模板和混凝土运输方案如下:支架系统；采用整体式轻型爬架作为施工平台.模板系统:用翻拆模法进行墩身施工.模板标准节6m,竖向分4块, 每块高1.5m,长度与墩身相应边相同.
运输系统:采用电梯作为员工上下班的运输工具,在每个主墩旁安装1台QT80EA塔吊,作为工作场内提升和运输的设备.
3.施工工艺
总体思路是:在塔吊及电梯的配合下,墩身外安装一套整体式爬架,爬架与模板之间预留一定间距.爬架既可作为模板安装和混凝土浇筑的施工平台,又可作为钢筋安装的劲性骨架和墩身施工时的全封闭安全防护装置
3.1 整体式轻型爬架设计
整个爬架系统由支承系统、底座、脚手架系统3部分组成.
3.1.1 支承系统
爬架的支承系统由8根钢棒组成,钢棒长1.1m,直径60mm,插在墩身预埋孔内,钢棒两端设限位装置,使其与墩身锁定,每次浇筑均须在基模0.6 m以下设置预留孔.
3.1.2 底座
爬架底座采用4根25工字钢组成,工字钢环抱墩身,与墩身净距为5cm.4根工字钢伸出8个悬臂,形成“# ”型框架(图1),用以支承上部脚手架系统.爬架底座通过特制加工的支座支承在钢棒上,为了方便钢棒安装、拆除,在爬架底支承点的下面安装吊篮.
3.1.3 脚手架系统
爬架的主要重量是脚手架系统,为了降低爬架重量,采用刚度大、重量轻的钢管制作脚手架系统,即用 4.8cm、壁3.5mm的扣件式钢管通过扣件联结成脚手架系统.由于墩身每次浇筑高度为4.5m,钢筋一次性接长6m, 爬架高度为13.5m(1.5m+6×2.0m),框架外形尺寸为10m×8m,系统以32×2+ 22×2共108根φ48 mm竖向钢管作支承,与底座上的工字钢焊接.垂直方向:顺、横桥向单边均布置2排,间距为60cm,水平方向:0.25m+8×1.5m+1.25 m.共10排每层框架顶面上铺设菱形防滑钢网,分层框架之间设上下人梯.框架外侧及底座下设防坠安全网,框架四面贯通,为施工人员提供一个整体式全封闭操作空间.模板厚35 cm,设计时在内层脚手框架与墩身间预留80cm距离,脚手架与模板外缘净距45cm.整个爬架重约11t.
3.2 整体式爬架施工
3.2.1 爬架拼装
第1节墩身施工完成后,开始安装爬架.考虑到整体式爬架外型尺寸较大,整体转运或吊装不便,因此爬架底座及脚手架系统直接在承台上组拼.第1节墩身浇筑完成,拆除1.5m＋3m 2节模板后,开始拼装爬架.首先在承台上用辅助钢材调平一个操作台,然后在操作台上拼装爬架底座,4组底座型钢间采用法兰栓接.在底座型钢上每侧各安装2根140mm工字钢作为脚手框架的主要支撑横梁,工字钢支承处采用焊接,然后再分层拼装脚手架系统.
3.2.2 爬架提升方法
墩身第2次混凝土浇筑完毕后,首次提升爬架.爬架共设4～8个提升吊点,吊点设在底座型钢上,提升动力采用4～8个5t的手拉葫芦,手拉葫芦下方通过钢丝绳与爬架的底座吊点连接,上方固定在基模的竖向龙骨上.为防止爬架在提升过程中因速度不一而出现偏移、倾斜等意外情况,在爬架上端采用4个1.5t的手拉葫芦作平衡调节用,使爬架在提升过程中始终处于平稳状态.爬架在提升过程中由专人负责指挥,确保4～8 个提升葫芦均匀受力,匀速上升.
3.3 施工技术措施
3.3.1 模板制作和安装
外模采用A3钢板制成,面板钢板厚4mm,加劲肋用型钢,竖肋间距为20cm,横肋间距为25cm,模板螺丝孔横向间距为10cm, 竖向间距为12.5cm,孔口为14mm×26mm的长孔,标准节段模板总长为6m.
3.3.2 钢筋制作安装施工
单个薄壁墩共有623根竖向主筋,为减少接头数量,主筋每次接长12m.第1次钢筋绑扎前由于尚未安装爬架,因此须在墩身内设预埋件,安装劲性骨架以固定墩身钢筋.爬架安装后,可在爬架顶上安装限位型钢, 作为固定墩身钢筋的临时劲性骨架,限位型钢可周转使用.
在整体式提升支架装配就位后,继续安装空心墩身第1节箱室上半节的钢筋.当墩身四周和箱室隔墙的钢筋安装到箱室顶部且经检验合格后,再安装该段的内、外侧模板(含内箱室隔墙模板安装).经检验合格后浇筑混凝土,依次循环由下往上施工.
3.3.3墩身混凝土外观控制技术
墩身混凝土外观控制技术包括:模板安装全过程测量必须全方位跟踪,每次模板安装前表面必须清除一切杂物并涂上脱模剂,钢筋保护层采用标准的塑料垫块,钢筋定位前必须通过测量进行复测,混凝土下料必须通过串筒,且严格控制好分层标高线,同一层混凝土的施工必须尽量均匀对称地进行,在旧混凝土面上浇筑混凝土之前必须清除浮渣并湿润旧混凝土表面,严格控制好混凝土的塌落度、入模温度,高温天气时骨料必须采用降温措施,泵管和运输车辆必须覆盖降温,对不同的预埋件采用不同的处理措施,如塔吊、电梯的预埋件采用预埋螺母的形式,拆除后用混凝土锥块加环氧树脂粘结剂封填.
3.3.4 施工测量与控制
3.3.4.1 空心高墩中心定位测量
该桥位地形复杂,山高谷深,应先用全站仪在桥位内或就近布置平面控制网,并定期进行复测,复测结果均要报监理工程师审批.当日气温高于28℃时,墩身中心点的测设必须在早上8时前完成,以避免温差影响.
墩身垂直度的控制,主要是通过调整每次安装模板的准确位置,用天顶仪和带水准泡的水准尺控制调整高墩4个侧面的模板平面位置,并结合垂线来控制垂直度.
3.3.4.2 空心高墩高程测量
用三角网点进行墩台高程测量,根据设计单位测设的水准基准点并结合现场地形布设高程网.定期进行复测,复测结果报监理工程师审批.
4.结 语
总之高架桥采用整体式轻型爬架翻转模板施工是切实可行的施工工艺,其操作方便、易掌握、成本低、工期短.爬架采用全封闭防护,具有安全可靠等特点.实践表明,整体式轻型爬架翻转模板在薄壁空心高墩施工中是切实可行的,可在其它桥梁高墩施工中推广应用.