某铁路特大桥空心薄壁高墩施工技术

2022-09-11

1 工程概况

某铁路特大桥全长1284.70m, 桥中心里程DK171+780.36位于, 位于R=6000m的圆曲线上;全桥均在+10‰坡道上。孔跨布置为:20-32m+1-24m+12-32m后张法预应力混凝土组合箱梁。该桥6#墩墩高31.5米, 采用钻孔桩基础;4#墩墩高39米, 采用台阶式扩大基础;墩身为变截面空心墩, 壁厚50cm。桥址区为剥蚀低山及山间谷地, 山谷洼地主要为旱地及梯形水田, 海拔在161m~200m, 相对高差40m左右。

2 总体施工方案

由于桥址区属剥蚀低山及山间谷地地貌, 地面起伏相对不大, 施工条件相对恶劣, 这就要求施工方案必须解决垂直运输、水平运输、混凝土输送、支架模板等问题。根据现场调查及工期要求, 对各种施工方案进行经济比较, 采用移挖作填尽量根据现场地形顺桥修建一条施工便道, 即满足各墩的施工需要, 又解决了材料的运输问题, 保证了工期。垂直运输方面, 因全桥除2#墩高23米, 3#墩高31.5米、4#墩高2 1.5米、6#墩高3 0.5米、7#墩高3 9米、8#墩高2 5.5米、9#墩高2 6米, 其他墩高均在10米以内, 故采取在3#墩处及7#墩处设置塔式吊机各一台, 其他墩台施工采用汽车吊施工。根据现场地形在28#墩及15#墩处设置混凝土搅拌站及钢筋加工厂一处, 混凝土的输送采用HB T6 0C-14 13 DⅢ型拖式混凝土输送泵, 另外配合2辆6立方混凝土罐车。人员的施工作业通道:3#、7#墩利用塔式吊机内铁梯上下, 其他墩身施工充分利用墩身内检查梯进行上下, 确保人员的施工安全。模板方面:在施工准备期间, 拟定了整体模板和翻模两种施工方案。整体配套设备较多, 模板投入大;施工机具投入大;自重大;混凝土外观质量差, 施工纠偏困难;翻模配套设备较少, 施工机具投入小;模板刚度要求低, 自重小;混凝土外观质量容易控制, 可以连续或间断施工, 考录与其他特大桥桥墩截面一致, 圆端模按照最高的墩进行整体加工, 施工纠偏容易, 故在施工中选择了翻模施工。

3 墩柱模板设计

根据该工程特点及施工要求, 经过策划, 在充分考虑技术经济合理性的后, 采用翻模施工, 墩身模板分圆端模、平板模、托盘及顶帽, 圆端模又分为托盘底口调整节、墩柱标准节和墩底非标准节等几种形式, 且相互间配套使用。采用缆索吊提升墩身模板进行循环施工, 外模板均设操作平台 (含扶手) , 操作平台支撑于模板的横肋上, 操作平台随模板标准节一起提升, 施工人员在操作平台上进行模板安拆、加固、钢筋安装、混凝土施工等。

通过计算, 模板标准节高度为2.0米, 非标准节根据桥墩高度计算高度为1.5米、1.0米、0.5米3种。内外模板的面板采用6mm钢板, 吊钩采用直径20mm圆钢, 上下边框为16mm钢板、左右边框为12mm钢板, 竖向及竖向龙骨选用12#槽钢, 背楞用14#槽钢连接 (用直径32mm对拉螺栓加固) , 模板与模板间用M18×60螺栓连接, 模板间采用子母口连接, 大小为凸5mm凹3mm。内外模板通过直径20mm对拉杆连接, 在稳定性方面主要通过拉杆的抗剪、混凝土与模板的粘结力、模板的整体受力及墩身收坡来保证整个模板的稳定性。外模操作平台采用50×505×5角钢焊接成托架, 通过牛腿处直径20mm的圆钢固定于外侧模横肋上 (横肋设预留孔) , 每个标准节外模安装一套, 在托架位置外连续铺设, 在墩身周圈形成贯通通道, 并在外模与与塔式吊机间安装人员通道。在托架顶面满铺5cm厚木板, 供施工人员作业、存放小型机具。内模板中间施工平台采用Ф50钢管搭设一施工平台, 满铺5cm厚木板, 并与模板连接, 同时采用钢丝绳打保险, 确保平台安全。

4 混凝土施工

由于工程处在山区, 混凝土水平输送距离最远达到300米, 垂直距离高达50米, 这对混凝土的和易性要求较高, 因此混凝土施工是本工程的重点难点。工地附近河砂较为充足, 能够满足施工需要, 但是地方所产碎石质量相对较差, 主要是石粉含量比较大, 石粉含量高, 吸水量就会相应增加, 这就要求增加用水量, 水灰比变大, 混凝土的强度就会下降。

在施工过程中, 为了确保混凝土质量及混凝土的可泵性, 采用了以下施工措施: (1) 施工前对混凝土所需原材料进行实地考察, 严格按照配合比要求对原材料进行试验检查, 保证原材料合格;碎石采用硬质岩石灰岩打制的碎石, 石粉含量较大的碎石进行冲洗;外加剂选用上海格雷斯ADVA-152型, 并经检验合格;墩身混凝土使用同一厂家、同品种、同强度等级水泥、同品种脱模剂, 以保持混凝土外观颜色一致。 (2) 严格控制混凝土的搅拌时间, 控制在180分钟左右。 (3) 严格控制混凝土出机与入模的坍落度, 坍落度控制在180mm~220mm之间, 不满足要求的混凝土严禁使用。 (4) 对混凝土的含气量进行测定, 含气量控制在≥4.0%。

混凝土泵送采用2辆6立方罐车与H B T 6 0 C-1 4 1 3 DⅢ型高压混凝土地泵配合。混凝土泵管为内径125mm高压管。垂直混凝土泵管用链子葫芦固定于脚手架上, 这样就可以缓冲泵送过程中的冲击力, 且方便混凝土泵管的安拆。

5 混凝土外观质量控制

由于多次立模, 多次浇注, 容易引起外观质量下降。为了提高外观质量, 经多次探索, 施工中采取了以下措施。

(1) 采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂、掺和料, 确保外观的一致性。 (2) 针对混凝土泵送难, 和易性差, 颜色灰白的问题, 施工中优化了混凝土配合比, 在保持原来配合比、坍落度的前提下, 采用“双掺”技术, 增加适量粉煤灰和减水剂, 这使得混凝土的颜色更均匀, 和易性更好。 (3) 混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇注, 每层30cm, 采用插入式振捣棒星型振捣, 要求移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍;与侧模应保持5cm~10cm的距离;插入下层混凝土5cm~10cm;操作严格遵守快插慢拔要求, 避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。 (4) 提高立模精度, 采用玻璃胶或橡胶皮处理接缝, 保证接缝严密。

6 结语

在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。在技术上对方案进行谨慎分析比较, 高空、立体、平行、交叉作业才有可靠保证。香炉山特大桥采用提升托架翻转模板施工是一种新的, 切实可行的施工工艺, 它特别适用于跨度较大、地形条件比较复杂, 大型机械设备无法进场施工的地方, 它具有操作方便, 易掌握, 成本低, 工期短, 安全等特点。实践表明, 提升托架翻转模板在薄壁空心高墩施工中是切实可行的, 可进一步的推广到其它桥梁高墩施工中。

摘要：本文基于笔者多年从事桥梁工程施工的工作经验, 以特大桥空心薄壁高墩施工为研究对象, 研究探讨了空心薄壁高墩施工方案选定、模板设计、混凝土的施工、高墩控制测量、混凝土外观质量控制措施。

关键词：空心高墩,薄壁,施工技术