山区桥梁混凝土空心薄壁高墩施工技术

陶 正 林

(中铁大桥局第七工程有限公司，湖北 武汉 430056)

1 工程概况

香溪长江大桥位于兵书宝剑峡峡口，桥跨布置为：2×35 m+531.2 m中承式钢箱桁架拱+9×30 m，全长883.2 m。交界墩为空心薄壁墩，墩高70 m，顺桥向宽3.5 m，横桥向宽5 m，壁厚70 cm。

2 空心薄壁高墩施工技术

2.1 高墩施工的现状调查和方案比选

高墩施工主要解决两个问题：

1)混凝土的运输与材料、人员的提升；2)模板的安装与拆除。高墩施工选择合理的施工方案是非常有必要的，常见的模板方案有：滑模施工，这种方案的成本较高，同时施工需要的各种配套设备较多，工艺过程也非常复杂，无法保证混凝土表面的光洁、平整；爬模施工，其特点表现在材料使用较少，施工时间较短，但模板构造十分复杂，不仅需要大量支架的投入，同时支架安装耗时较长，吊车的高度存在一定限制，无法进行完善的高桥墩施工；悬臂模板施工具有工艺简单、施工迅速的优点，在塔吊的配合下模板提升高度没有限制，且在施工过程中对空间没有很大的要求，因此适用于山区施工。

根据现场实际情况进行反复比选，确定香溪长江大桥交界墩采用塔吊配合悬臂模板进行施工。

2.2 施工工艺及流程

空心薄壁墩悬臂模板施工工艺及流程见图1。

2.3 模板构造

本工程墩身均采用悬臂模板施工，采用WA200悬臂模板，主要由模板、主背楞、斜撑、后移装置、三脚架、预埋系统、吊平台、挑架等组成,模板及架体构造见图2。内模为定制井筒模板，外模采用工字木梁悬臂模板。面板为进口板，长度为2 440 mm，宽度为1 000 mm；竖向背楞采用木工字梁，最大间距为300 mm；水平背楞采用双拼槽12,间距为1 200 mm，面板及背楞布置见图3。模板高度为4.65 m，墩身第一节浇筑高度为4.6 m，标准浇筑节段4.5 m。内外模之间通过拉杆实现对拉，拉杆采用D20螺杆，纵向最大间距为1 200 mm，横向最大间距为1 300 mm。

2.4 结构受力验算

2.4.1模板计算

1)侧压力计算。

F=γcH=25×4.5=112.5 kN/m2。

取其较小值F=53.67 kN/m2，考虑倾倒混凝土产生的水平荷载标准值4 kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：

q=53.67×1.2+4×1.4=70 kN/m2；

有效压头高度：h=F/γc=70/25=2.8 m。

2)模板计算。

模板受力计算结果见表1。

表1 模板构件力学性能验算结果

2.4.2WA200架体计算

1)风荷载计算。

按规范计算风荷载标准值Fwh=k0k1k3WdAwh。

其中，k0=1；k1=1；k3=1；Wd=0.89 kN/m2；Awh=14.88 m2。

Fwh=k0k1k3WdAwh=17.21 kN。

2)架体计算。

分两个工况进行分析：

工况一:浇筑状态(无风荷载)；工况二：后移有风荷载。

各工况下架体受力计算结果见表2。

表2 WA200架体力学性能验算结果 kN

2.5 承台顶面混凝土凿毛

承台混凝土达到5 MPa以上，对墩身断面范围内的混凝土进行凿毛；后续每节墩身混凝土浇筑完毕达到一定强度后，凿除顶部的浮浆和松弱层，直至露出混凝土粗骨料的1/3，将表面的松散混凝土及浮渣清理干净。

2.6 钢筋制作及安装

钢筋进场前，需对钢筋进行检查验收，验收合格后方可存入现场。钢筋在车间下料加工，分类编号存放。钢筋采用焊接接头时，设置在同一构件内的焊接接头应相互错开，且接头避开弯曲处，焊接长度及质量满足规范要求；钢筋采用机械连接时，接头的材料、制作、安装施工及质量验收标准须符合相关技术标准及规范的要求。钢筋安装前，首先安装劲性骨架，待验收合格后再进行钢筋安装。钢筋安装的总体顺序为：由外向内，由下而上，先主后次。钢筋保护层厚度严格按设计要求和规范允许偏差进行控制，墩身周边的钢筋保护层采用混凝土垫块，其强度不小于墩身混凝土的设计强度。

2.7 预埋件安装

本工程墩身施工过程中需根据设计及施工布置进行预埋件的定位及安装，预埋件包括：上下通道附墙预埋件、通气孔、泄水孔、爬模挂点预埋件、防雷接地预埋件。

2.8 模板安装

1)底节墩身模板施工。

在承台上测量放出墩中心线及模板内轮廓线，然后用不锈钢靠尺作为内侧模，在墩身轮廓线外浇筑砂浆带，将顶面标高找平；砂浆带上安装底节模板，且不设吊挂架，在承台上设斜撑，靠斜撑与拉杆受力；利用塔吊安装底节墩身内外模板，从墩底空心段底部开始设置通风孔。

2)中间节墩身模板施工。

墩身第一节混凝土浇筑完毕后，进行施工缝凿毛，安装第二节劲性骨架及墩身钢筋，检验合格后，待混凝土强度达到一定程度，保证其表面、棱角不因拆模而受损时可拆除模板，然后利用塔吊提升模板系统至第二节位置，调整固定好模板。墩旁设置人行爬梯，爬梯与墩身间设置附墙。

3)空心墩隔板及墩顶实心段模板施工。

先在地面预制与隔板尺寸相当的预制钢筋混凝土板，并预留接槎钢筋。施工至空心墩隔板及墩顶实心段时，先浇筑下倒角混凝土，并在倒角顶部混凝土处用竹胶板和木方预留预制板安装槽口，待混凝土强度达到75%设计强度后利用塔吊安装预制板作为空心隔板或实心段的底模，继续绑扎钢筋并浇筑混凝土。

4)模板向上爬升的方法与顺序。

墩身模板总体提升顺序为待新浇墩身混凝土强度达到20 MPa后先拆除内模，然后提升井筒平台，挂好平台，再进行外模后移，提升外模及架体，架体固定就位后，前移外模，并安装内模。合模后进行上层混凝土浇筑。其中，内模拆除顺序为先长边后短边，安装反之；外模后移及架体提升顺序为先长边后短边，外模前移反之。

2.9 混凝土浇筑

首先通过试验确定混凝土配合比，交界墩混凝土强度为C50。混凝土由搅拌站生产供应，采用混凝土罐车运输，天泵或地泵浇筑。混凝土浇筑前，对模板、钢筋、预埋件进行详细地检查，并做好记录，符合设计及规范要求后方可浇筑混凝土。浇筑过程中需对混凝土质量进行检查监控。混凝土应振捣密实，以混凝土不再下沉、不再冒气泡、表面开始泛浆为准，不得过振。混凝土浇筑应连续进行，若因故必须中断时，其间断时间不得超过混凝土的初凝时间。

2.10 混凝土养护

混凝土养护到位是保证墩身混凝土质量，防止混凝土裂纹的关键，须安排专人进行墩身混凝土养护。一般性季节混凝土养护时，需待混凝土浇筑完毕初凝后覆盖土工布，待混凝土终凝后洒水保湿养护；冬季混凝土养护时，需待混凝土浇筑完毕终凝后，混凝土顶面覆盖土工布洒水保湿养护，但当环境温度低于5 ℃时，禁止洒水，采用覆盖塑料薄膜+土工布保温保湿的方式进行养护。

3 结语

悬臂模板施工具有操作简单、安全可靠、施工速度快、不需要专门设备、节省投资等优点，在空心薄壁高墩的施工中得到比较广泛的应用。香溪长江大桥处于山区峡口，施工难度大，采用悬臂模板施工技术，在施工进度、质量管理和成本控制上效果显著。