矩形实心高墩翻模施工技术研究探讨
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摘要:随着西部大开发及中部崛起战略的推进，高速公路不断向中西部地区延伸,跨越深沟河谷的高架桥被广泛应用于中西部地区高速公路建设中。高墩施工是控制工程施工进度和成本的关键点，如何合理地选择高墩施工技术已成为降低造价、缩短工期及保证工程质量的关键。本文结合湖北省谷竹高速公路第25标堵河大桥高墩施工工程实践，探讨矩形实心高墩快速施工技术。
关键词:高墩;翻模;快速施工
一、高墩施工的特点、难点
湖北省谷竹高速公路第25标堵河大桥，最高墩高达46 m。高墩施工存在以下特点及难点：
1、施工周期长：对于高空作业,模板的受力自成体系,从模板的受力性能考虑,高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4~6 m。对于20 m以上高墩的施工次数至少在4次以上,最多的达到10多次,每根墩柱的施工周期长；
2、模板和机械设备的投入大：由于单根高墩柱的施工周期长,且受总工期的限制,只能采取平行作业的施工组织方法,每根墩柱至少配备6 m高度的模板,使其自成施工体系,这样模板的投入相当大。且高墩施工须配置塔吊及泵车，机械设备的投入巨大。
3、墩身施工定位难度大：对于高桥墩来说,截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高。
4、施工缝控制要求严格：上部结构为先简支后连续、刚构的结构形式。高墩柱不仅是一个简单的受压构件,还受到弯扭组合效应,必须保证墩身有一定的柔度。对高墩的施工质量要求很高。
6、高空作业,存在较大的安全风险。
二、高墩施工方案的选择
根据本工程特点及难点,选择翻模施工技术。它具有投资少、操作简单、工期短等优点。根据地形特点及机械、人员、操作等因素,在翻模法施工中钢筋模板的安装采用吊车吊装和塔吊提升的施工方法,同时采用吊车吊装、塔吊提升及汽车泵泵送送3种方法来进行混凝土浇筑。
在桩基及承台施工完毕后，20m以下采用吊车提升模板及浇筑砼，20m以上采用安装塔吊进行钢筋、模板提升及浇筑砼。在允许高度范围内，优先采用泵车浇筑墩身砼。
三、翻模高度及模板设计
3.1模板的设计结构
根据本标段墩柱模板的受力特点,拟定模板每节高度为1.5 m。每1节由4块单独的模板(即4个侧面)组成,4块模板由4个角膜联结而成,上、下节模板通过边框角铁预留圆孔,用螺栓联结。经受力计算:面板为5 mm钢板,框架为10#角钢;竖肋为10#槽钢,背肋为12#槽钢,连接孔为22*26长孔。
根据以上模板设计,综合考虑模板的受力特点,竖向稳定性、经济效益及施工人员操作安全性等因素,每一套模板选择为3~4节,即高度为4.5~6 m。模板节数过多,整套模板的刚度不够,稳定性较差,垂直度、轴线偏位标准难以保证。节数过少,浇筑一次混凝土的数量少、效益差;节数过多,投入较大,人员、设备的效益发挥不出来。
3.2模板的固定
每节模板上设两层拉杆孔，层距为80cm。拉杆孔垂直位置设在每节2m高模板的上35cm和下35cm处.长边拉杆横向间距为80cm，短边横向间距为1m。考虑到拉杆拆装和重复利用，拉杆采用Φ20mm圆钢，外加PVC套管。
四、翻模施工方法
4.1设备配置
在每个施工墩身旁设置塔吊一台，塔吊臂长根据桥梁跨度及施工需要选用。墩身施工时，20m开始每隔10m预埋钢板，用于塔吊附着杆与墩身连接。塔吊主要用于墩身20m及以上钢筋、模板调运及砼浇筑。墩身一侧设门字形爬梯用于施工人员上下。塔吊基础与承台基础一体，同时施工，尺寸为5.5m×5.5m×4m。在基础浇筑砼之前必须测试地基承载力是否满足要求。在满足基础的强度必须抵抗塔吊的倾覆力矩及对地基产生的压强不能超过地基允许承载力[б]的前提条件下，尽量节约成本。在泵车的扬程范围内采用高压输送泵垂直泵送砼，提高工作效率。在汽车泵扬程以外的部分，采用塔吊提升料斗浇筑墩身砼。
4.2翻模施工
翻模施工由4节大块组合模板、作业平台、手动葫芦及塔吊组合而成的成套模具，每节模板高度为1.5m。上下层模板之间采用M12×30mm螺栓连接。在四个角设置Φ22mm斜向拉杆进行对拉，竖向间距为25cm。穿入模板的Φ20mm对拉拉杆外应套上PVC管，管中注入少量油，方便拉杆抽拔重复使用。
第一模砼浇筑高度为6m，砼浇筑后强度达到要求后，凿毛清理第4节段混凝土表面，下面3节模板依次用葫芦配合塔吊向上翻升，顶节模板不动。从第二模开始，每节墩身浇筑高度为4.5m。依次循环向上形成拆模、翻升立模、模板拼装、钢筋绑扎、浇筑混凝土、养生及测量定位、标高控制的循环不间断作业，直至达到设计高度。
每节模板外侧均设有操作平台，与模板固定在一起，操作平台外侧用Φ16钢筋焊接防护栏杆，栏杆外侧设置密闭安全网。操作平台上铺上5cm厚木板，供操作人员作业行走。
五、施工质量控制
5.1 立模及浇筑后的检查
翻模施工高墩,其垂直度的控制是比较关键的一环。首先在模板制作时,几何尺寸要满足精度要求,否则由于制作不标准,误差的积累将会造成墩柱施工时的垂直度难以保证。其次,要保证模板的定位精度,在安装第一次模板前,用全站仪在承台上墩柱外侧20 cm处放出4个面的定位点,安装模板时用垂球吊线来初步调正模板的定位及垂直度。在安装好模板之后,均要在无大风、振动及其他强干扰的条件下用全站仪对模板进行平面位置及垂直度的校核，偏差应小于设计及规范要求。
5.2工作缝处理
每次混凝土浇筑至模板顶后,将靠近模板顶面四周2~3 cm范围内的混凝土用铁抹子将其与模板顶抹平,这样既可以将新旧混凝土结合面位于2节模板接缝处,又可保证接缝成一条直线,经过这样处理后工作接缝宽度可控制在4 mm之内,可保证墩柱的外观质量。为保证工作缝处新旧混凝土的牢靠粘接,并避免工作缝处混凝土的收缩,必须在混凝土初凝后将混凝土表面浮浆凿除,并尽量缩短前后浇筑混凝土的时间间隔。
5.3防止漏浆及错台的措施
模板在加工制作时面板边缘顶面应比角铁边框顶面突出2 mm,安装上下2节模板时,中间夹1层5 mm厚软质橡胶条。将橡胶条用胶水粘贴于下节模板的边框上,然后用螺栓将上下2节模板校紧。这样处理可保证2节模板之间的接口在混凝土浇筑时不漏浆。
新旧混凝土接合面“错台”的控制:根部模板顶面由于混凝土的收缩造成模板面板与混凝土有一定空隙,在下一次混凝土浇筑时不可避免存在新旧混凝土接合部位产生“错台”现象,新旧混凝土不在同一面上。为了避免“错台”现象的发生,在安装未浇筑混凝土模板时应将根部模板用横穿于墩柱中的对拉螺杆再次校紧,尽可能地减小根部模板顶与混凝土接触面缝隙。可有效地避免“错台”现象的发生。
5.4混凝土质量及浇筑过程控制
混凝土浇筑前，应认真检查模板螺栓连接情况，确保模板的牢固和稳定。同时应加强试验和施工控制，确保混凝土的质量。混凝土采用水平分层浇筑，每层厚度宜为40~50cm，用插入式振动器进行振捣，注意不要漏捣、重捣及过捣。
六、高墩施工经验总结
6.1根据工程特点合理选用机械设备的投入。对于高度较高的墩柱,吊车、塔吊及泵车搭配使用,墩柱较矮部分用吊车施工,较高部分用塔吊及泵车,这样可以充分发挥不同设备的作用,以达到节约机械租赁费用和提高施工效率的目的。
6.2尽量保证单个墩柱施工的连续性,减少中间停顿时间,以加快分项工程的完工时间,缩短计量支付的周期,减轻资金周转压力。
6.3要经常对施工操作人员进行安全教育,强化安全意识,各工序应按安全操作规程进行。
七、结束语
高墩施工除了进行严密的劳动组织外,还要根据实际情况,在施工工艺上进行突破,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。本工程施工所采用的吊车及塔吊翻模法施工技术在山区高架桥高墩施工中是合适并有效的。