淺談翻升模板法在上河灣大橋高墩施工中的應用
2017-04-24
1 概述
我國高等級公路多采用長大隧道、高墩大跨度橋梁相結合形式穿越山嶺重丘區(qū)。在跨越山谷的大型橋梁中，橋梁下部結構一般采用抗彎抗扭性能較好的矩形獨柱墩進行設計施工。本文以上河灣大橋矩形高墩施工為背景展開論述，結合同類建設工程中常出現(xiàn)的“地形復雜”、“工期緊張”、“安全風險大”等難題簡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計，橋梁單幅寬度為12.75m，橋梁為全長646m的正交直線橋，上部結構為4×（4×40m）先簡支后連續(xù)預應力混凝土T梁。橋墩結構形式為邊跨圓柱墩、中跨變截面矩形墩相結合的形式。變截面矩形墩均為實心墩，最大墩高為48.2m。根據(jù)項目總體計劃工程開工前根據(jù)方案比選確定了矩形高墩采用翻模法施工的方案。橋墩結構尺寸如圖1：
3 方案比選
目前國內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)澆混凝土結構施工中機械化程度比較高的活動連續(xù)成型施工工藝，具有施工整體性強、施工速度較快等優(yōu)點。但由于滑模法施工對連續(xù)性要求過高造成施工人員疲勞、不可預見性多的缺點，同時多臺千斤頂升同步困難造成偏位控制難度大、滑升設備復雜、對構件截面同一性要求較高及施工投入過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，通過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備，使一方固定另一方作相對運動，交替爬升完成模板的拆裝。由于采用大塊模板逐節(jié)段施工具有砼結構尺寸易受控制、外觀較好、自帶提升設備等優(yōu)點，廣泛適用于大尺寸超高橋墩、塔的施工。但由于爬升支架結構復雜、不利于多工作面循環(huán)施工、費用投入過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等組成，采用外部起重設備（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，同時由于支架結構簡單輕便，具有便于翻升及多橋墩周轉施工、施工專業(yè)化程度低、施工速度相對較快等特殊優(yōu)勢，適用于本橋矩形橋墩施工。
4 模板及支架設計及配備
4.1 模板支架設計
考慮剛度及強度結合塔吊其中能力，采用鋼模設計制作。通過驗算后確定模型結構及尺寸布置如下：單橋墩工作面設置三環(huán)模板，每環(huán)高度兩米，施工時每循環(huán)澆筑兩環(huán)，橋墩每環(huán)模板四面均采用一整塊模型進行設計以保證單張模型具有良好的整體剛度。具體結構尺寸如圖2：
通過受力計算結合模板設計慣例，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)模型設置兩環(huán)雙[14槽鋼作為加強杠鐵。
為便于施工作業(yè)及安全防護，每節(jié)模板加強杠鐵位置按照圖示設置牛腿支架，上鋪腳手板作為施工平臺。
4.2 模板數(shù)量配備
由于橋墩正面設置為60：1坡度故側面模板需要按照梯形設計，一般可采用如圖設置調整節(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。通過技術經(jīng)濟比選仍采用整塊模型設計思路，按照最高橋墩制作從墩頂至墩底的全部側模一套與三套正面模板配套使用，已解決模型制作量過大的問題。
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)時間為3天，多工作面平行流水施工。全橋矩形墩總長679m，根據(jù)總體計劃安排橋墩計劃施工周期為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
充分考慮起重設備利用率及不可預見因素對工期影響，橋墩正面模板按照6套配備，側面模板按照3套配備。
5 起重設備配備及布置
5.1 起重設備選擇
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置一套，按照橋梁架設方向順序共計三排橋墩同步施工。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QTZ40塔式起重機分別布置于每排墩身工作面，負責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圖示方法在橋墩兩側交錯布置，確保塔吊在工作過程中，在水平和垂直兩個方向上都要保證不少于2m的安全距離，相鄰兩排橋墩塔機的塔身和起重臂不發(fā)生干涉，考慮到工點風力較大需保證塔機在風力過大時能自由旋轉。
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復雜，泵送混凝土坍落度較大對混凝土外觀影響，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：施工準備→鋼筋安裝→組裝模板→澆筑混凝土→混凝土等強→拆除底節(jié)模板→混凝土養(yǎng)生→下一循環(huán)。
7.2 施工準備
施工準備階段：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，同時對模板進行認真編號以保證模板準確拼裝。④對進場工人進行安全技術培訓，使工人能夠安全高效優(yōu)質完成施工任務。 7.3 鋼筋安裝
矩形墩主要鋼筋結構為豎向主筋及環(huán)向箍筋構成?？v向主筋的安裝采用滾軋直螺紋套筒進行連接，施工時需注意應嚴格按照直螺紋連接相關規(guī)程操作，確保鋼筋連接質量。
7.4 組裝模板
模板安裝采用塔式起重機配合提升安裝，安裝模板時注意接縫平整、嚴密，防止漏漿。緊固拉桿的螺栓，在模板內加內撐，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)模板之間的錯臺，以保障混凝土表面平整度。對模板的拉桿孔位置，如果縫隙過大應進行封堵，減小因漏漿造成砂眼過多等外觀缺陷。
7.5 澆筑混凝土
混凝土澆筑應遵循對稱分層的原則，每澆筑完成一層及時充分進行振搗，杜絕漏振。澆筑過程中注意隨時觀察模板支架變形情況，出現(xiàn)問題及時分析解決。由于一次澆筑混凝土高度達到4m，故底部混凝土澆筑時應采取緩沖措施，確?；炷敛皇軟_擊導致離析。當混凝土澆筑到達頂部時，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
混凝土澆筑完成后需要強度增長至5mpa以上方可對其表面進行安裝鋼筋等擾動，強度達到設計強度75%方可進行模板拆除及翻升作業(yè)。因頂部混凝土無法覆蓋，在混凝土澆筑完成后可采用灑水方法對表面進行養(yǎng)生以減少頂面干縮裂縫的產(chǎn)生。
7.7 拆除底節(jié)模板
待強度達到設計強度75%后拆除底部兩節(jié)模板，模板拆除采用塔吊配合人工在支架平臺上拆除至地面進行打磨、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)生是一項十分重要的工作，同時也是實施過程中相對困難的一項工作。在施工過程可采用環(huán)繞墩身的軟質打孔膠管進行養(yǎng)護，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，故翻模施工過程中需要全程養(yǎng)護，以保障混凝土表面干縮裂縫的產(chǎn)生并盡早形成表面強度。
8 安全防護措施
由于高墩翻模法施工作業(yè)危險源較多，安全防護設計及實施、監(jiān)督工作至關重要。施工過程中搭設專用Z字型踏板通道，認真驗收，并對臨邊進行相應防護，杜絕采用爬梯及塔吊提升等危險行為。員工施工進場前需對員工進行安全教育及交底，提高全員安全意識。施工過程中作業(yè)員工必須佩帶并正確使用安全防護用品，同時安全管控人員須對施工現(xiàn)場全程監(jiān)督管理，確保施工安全。
9 結束語
山平高速上河灣大橋橋墩施工通過精心管控，科學合理組織，施工進度、質量、安全等全面受控。驗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。
參考文獻：
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