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1、1杜步三号特大桥薄壁空心高墩施工技术探讨及质量控制晁德志1 陈忠球2 （1.广东清连公路发展有限公司 清远 511515 2. 广东省长大公路工程有限公司 广州 510010） 【摘 要】 文章结合广东清连高速杜步高架桥的施工实践，介绍了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及质量控制。【关键词】 空心薄壁墩；爬架；施工技术；隔板1 工程概况：杜步 3 号高架桥是清连一级公路升级改造（高速）项目，位于阳山县杜步镇，全长871.708 米（起止桩号 K2180+787.42K2181+659.128），桥梁跨径组成：（60+4100+60）+535+635 米，主桥采用预应力
2、混凝土刚构连续组合设计，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。桥墩共有 15 个，其中主桥（即 1#、2#、3#、4#、5#墩），墩身高度分别为 34 米 、71 米、76 米、79 米、52 米，引桥墩身高度分别为 39 米、36 米、33 米、32 米、31 米、30 米、25米、21 米、1 1 米，过渡墩高为 52 米，主桥墩身为 6.5 米5 米的矩形空心薄壁截面，壁厚顺桥向为 80 厘米，横桥向 2、3、4 号墩为 70 厘米，1、5 号墩为 80 厘米；过渡墩身为 6.5米3 米矩形空心薄壁截面，壁厚 60 厘米，引桥墩身为 6.5
3、 米2.5 米的矩形空心薄壁截面，壁厚 60 厘米。桥墩内竖向每 15 米采用内横隔板（厚度 30 厘米）联接。下面结合杜步 3 号高架桥主桥工程的施工特点，探讨一下薄壁空心高墩施工技术。2 薄壁空心高墩施工方案设计：2.12.1 垂直运输机械选择杜步 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，则关系高墩作业人员的安全，不可轻2视。由于杜步 3 号高架桥主桥墩身高度较大，所以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。2.22.2 支架、模板和混凝土运输方案选择高墩施工的技术很多
4、，有滑模施工技术、提升模板施工技术、爬模施工技术、以及翻模施工技术，各种施工技术都各有优点和不足，其中滑模施工技术 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；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 ；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 ；翻模施工技术 成本较低，但施工控制和安全保证较难。结合杜步 3 号高架桥主桥的工程特点和公司现有材料，同
5、时降低施工成本，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：预先加工定型的大块钢模板，横竖肋采用槽钢加劲。用翻拆模法进行墩身施工。模板标准节 6 米，竖向分 4 块，每块高 1.5 米，长度与墩身相应边相同。运输系统：2#4#墩采用电梯作为员工上下班的运输工具，1#和 5#墩采用门式脚手架搭爬梯作为上下通道。另外为配合墩身及上构的施工，在每个主墩旁安装一台 QT80EA 塔吊，作为工作场内提升和运输的设备。3 施工工艺整体式轻型爬架结合翻模法施工工艺的总体思路是：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，爬架既作为
6、模板安装和砼浇筑的施工平台，又可作为钢筋安装的劲性骨架，而且还可作为墩身施工时的全封闭安全防护装置，其布置形式如图 1。3电梯整体式爬架塔吊承台墩轴线图 1：整体式轻型爬架施工平面布置图3.13.1 整体式轻型爬架设计：拟定整个爬架系统由支承系统、底座、脚手架系统三部分组成。3.1.13.1.1 支承系统爬架的支承系统共由 8 根钢棒组成，钢棒直径为 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。钢棒长 1.1m，如图 2。每次浇筑均须在基模 0.6m 以下设置预留孔。半墩身预留孔半墩身支承钢棒钢棒限位装置预留孔图 2：爬架支承系统示意图3.1.23.1.2 底座爬架底座采用
7、 4 根 25 工字钢组成，工字钢环抱墩身，与墩身净距为 5cm，且 4 根工字钢伸出 8 个悬臂，形成“#”型框架，工字钢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，如图 3。为了方便钢棒的安装与拆除，在爬架底支承点的下面安装吊篮。4钢棒底座型钢 25工字钢5cm图 3：爬架底座平面图3.1.33.1.3 脚手架系统由于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、重量轻的钢管作脚手架系统，即用 4.8cm，壁厚 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（1.5+62.0）
8、，框架外形尺寸为 108m，系统以 322+222 根 48mm 竖向钢管作支承，与底座上的过载梁工字钢焊接。垂直方向：顺、横桥向单边均布置两排，间距为 60cm；水平方向：0.25m+81.5m+1.25m。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 4 面贯通，为施工人员提供一个整体式、全封闭操作空间。考虑到模板厚为 35cm，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间 45cm。整个爬架重约 11 吨。3.23.2 整体式爬架施工：3.2.13.2.1 爬架拼装第一节墩身施工完成后，开始安装爬架。考虑
9、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。第一节墩身浇筑完成，拆除 1.5m+3m 两节模板后，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。3.2.23.2.2 爬架提升方法墩身第二次砼浇筑完毕后，首次提升爬架。爬架共设 48 个提升吊点，吊点设在底座型钢上，提升动力采用 48 个 5 吨的手拉葫芦，手拉葫芦下方通过钢丝绳与爬架的底座吊5点连接，上方固定在基
10、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 1.5 吨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 48 个提升葫芦均匀受力，匀速上升。爬架在接近支承钢棒位置时应适当放慢上升速度，当爬架上升到位后，稳住爬架，然后安装支承钢棒，轻轻放下爬架，使其平稳地支承在钢棒上，然后在爬架的水平层与模板之间设水平横杆临时约束固定爬架，爬架的具体流程见图 4。临时约束钢棒1. 爬架提升到位，在模板与爬架之间加临时约束，浇筑混凝土. 墩身混凝土达到一定 强度，在爬架顶加主筋临时定 位骨架，绑扎墩身钢筋固定钢
11、筋的临时骨架塔吊提升3. 塔吊拆除并 安装模板4. 提升爬架爬架提升到位，在模 板上加临时约束固定爬架， 准备浇混凝土临时约束工钢I25b钢管图 4：整体式轻型爬架施工流程图3.2.3 爬架拆除墩身施工完成后，利用塔吊拆除爬架。首先拆除墩身模板，然后逐层拆除脚手架系统，最后利用塔吊将爬架底座整体提出墩身。3.33.3 薄壁空心高墩施工技术措施：3.3.1 模板制作和安装（1）墩身模板工艺外模采用A3钢板制成，面板为4mm厚钢板，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1426mm的长孔。标准节段模板总长为6m。模板的竖向
12、组成分节为（1.5+3+1.5）m。模板的横向与墩身的平面尺寸相同。除第一浇筑6m外，其余每次浇筑高度按4.5m考虑，因此模板每次只翻转（1.5+3）m，上次的顶模（1.5m高）作为下次模板安装的基模。模板依靠塔吊进行拆除、翻转和提升。模板安装采用汽车吊配合。内侧模板采用组合钢模组装而成，根据内横隔板的间距，分两6次立模浇注砼。内横隔板的底板采用木模板。爬架和模板制作必须保证模板具有足够的强度和刚度，稳定性要好，必需能承受施工过程中产生的各种荷载，保证结构各部位形状尺寸准确，保证结构砼面平整，各项标准符合规范要求。采用材料一定要符合国家标准。加工时保证其刚度变型小、节缝紧密、不漏浆，保证墩身高
13、度各部位的准确尺寸，每施工一次砼都要进行清除模板表面的杂物涂上脱模剂，保证模板完好。（2）模板组合安装施工本桥空心高墩水平断面为方形，四个角有倒角，制作模板时要加工特殊倒角模板与其四边的模板连接拼装为整体，确保墩身四角的倒角符合设计要求。墩身外模与空心内模箱室模板架立安装要用 20 圆钢筋对拉拉杆，用螺帽锚牢固，每块模板布置两排，边长6.5m 的每排布置 4 根，间距为：（160+3110+160）cm；排距为 80cm。边长 5m 的每排布置 3 根，间距为：（150+2100+150）cm；排距为 80cm。采用标准塑料垫块作为砼的保护层厚度。（3）模板安装检查模板在运输和安装吊运过程中，
14、严格按照吊装操作规程进行吊装转运，要保障模板不变形、散架。要求按设计图尺寸组合安装模板。安装模板设置拉杆端头部分配戴双螺母，以固定模板的准确位置。模板安装就位后，必须在测量人员指导下调整校核模板位置。严格控制结构尺寸大小和标高及其轴线的位置，各种偏差控制在施工规范规定的范围内。经监理检验合格后才可进行下一道工序施工。3.3.2 钢筋制作安装施工单个薄壁墩共有 623 根竖向主筋，为减少节头数量，主筋每次接长 12m。第一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。本桥
15、薄壁空心墩由于竖直主筋接头多、工作量大。采用 CBAR 墩粗直螺纹钢筋接头连接，既能保证连接质量又可以缩短作业时间。砼达到拆模强度时即刻拆除模板。进行第一节空心箱室下半节施工，按照制安钢筋、立模定位、浇筑砼的程序施工，待砼的强度达到拆模要求后，拆除模板。在承台顶面上就地拼装整体式提升支架，该提升支架底框与承台和空心墩根部实体部分和箱室的下半节预埋件连接为一整体。在整体式提升支架装配就位后，继续安装空心墩身第一节箱室上半节的钢筋，当墩身7四周和箱室隔墙的钢筋安装到箱室顶部后，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）经检验合格后浇注砼，依次循环由下往上施工。3.3.3 砼施工
16、要点：根据工艺的要求，混凝土的配合比分两组，一组的塌落度设计为 711cm，用于塔吊提升吊斗下料的方法；一组的塌落度设计为 1418cm，用于输送泵泵送下料的方法。由于夏季施工气温较高，要求混凝土的初凝时间达 8 小时以上。在砼浇筑完成后，待砼收浆后再覆盖、洒水养生。砼养护用水与砼拌和用水相同（不带有害成分的水）。砼养护洒水时间一般为 7 天。但是要根据气温、温度、水泥品种和掺入外加剂等情况酌情延长或缩短时间。砼的配制时通过调整砂率（砂率应从 35%增加到 43%45%），增加缓凝高效减水剂和掺入粉煤灰（用量为 5%10%），在不增加不增加用水量条件下砼流动性的塌落度符合泵送的要求。砼泵的选用：（1）拟采作的砼泵水平输送距离为 300m，垂直运距为 120m140m。砼输送管内径15cm，可输送砼中碎石最大粒径为 50mm，砼的塌落度允许 5cm23cm。（2）采用砼泵车，在砼浇筑施工时，若泵送运输发生故障，为保证砼浇筑施工正常运作，配备 23 台泵车输送砼浇筑施工，砼泵车采用容量为
