变截面空心薄壁墩施工工法

变截面空心薄壁方墩施工工法

1前言

近年来越来越多的高速公路修建在山区，其桥隧比增大，桥梁高墩也越来越多，很多高墩都是变截面空心薄壁墩，墩柱高度有的已经达到甚至超过100米，由于其墩柱高，截面小，壁薄，而且其截面一直处于变化之中，施工中安全风险大，质量不易控制，施工周期比较长，其施工工期对项目总工期有重要影响。

本工法是四川路桥公路隧道分公司在施工雅泸高速公路C3合同段的余家沟1号大桥、余家沟2号大桥、沙湾头大桥、童家山2号大桥、童家山3号大桥时应用总结而成。该工法具有安全、优质、高效、节能的特点，能将桥梁施工的安全、质量、工期把握在可控状态，具有明显的经济效益和社会效益，现将其整理，形成工法，以便推广使用。

2工法特点

2.1本工法钢筋采用专用外架作为钢筋施工平台，主筋用直螺纹套筒连接，这样既确保钢筋保护层厚度，避免了因主筋偏位而造成的模板安装困难，同时也增加接长主筋时的安全性，提高了工作效率，节省时间，外架还可以周转重复使用。

2.2本工法模板安装时采用塔吊作业，外模其上下端设置定位销和公母榫，避免出现模板错台现象，模板后方背大分配梁，可以少用对拉螺杆，操作简单。内模根据墩身的收坡规律，加工成四块，定型两块，变形的两块加工成可调式，可以在任何截面时配合使用，操作快捷方便。

2.3本工法施工时不需要落地外架和内架，节省了大量的支架费用和人工费用。

2.4本工法不增加任何特殊设备，操作简单方便，经济实用，安全可靠。

3适用范围

本工法适用于空心薄壁方墩，墩身为5*5米以内的变截面，墩身越高越经济。

4工艺原理

该工法仍采用翻模法施工，钢筋是通过自行加工的专用可调式工具外架安装于承台或模板上，用垂线法校正，确保钢筋保护层厚度。然后才采用直螺纹套筒接长钢筋，接长后尽可能多绑扎箍筋，让主筋保持自身的稳定性后拆除钢筋外架；模板安装前通过测量放线后的4个角点和墩柱的设计坡比，仍然采用垂线法，在主筋或骨架上焊好定位钢筋，作为模板安装时的限位筋，在塔吊吊装外模后，用精轧螺纹钢将外模初步定位，立即通过校正加固外模。以安装好后的外模为准，在外模上口焊好内模定位筋，并在安装好的内模内部用碗扣架的天托配钢管作为内撑加固。在第一节段砼浇筑完毕后，可立即进入下一段施工，本工法采用两节外模交替翻转使用，另配一节循环使用的内模。

5施工工艺流程及施工要点

5.1工艺流程图(见图下图)

5.2施工要点

5.2.1准备工作

1. 施工方案的确定

目前现有的变截面空心薄壁墩的模板施工方案主要有滑模、爬模、翻模，液压滑模和液压爬模的施工速度较快，但所准备的配套设备多，施工机具投入大，混凝土外观差，施工必须连续，中途不能停止，操作复杂，工人不易掌握。无支架翻模投入少，操作简单，中途可以停止，质量容易控制。以往立主筋时的方案有，将9米钢筋截成4.5米的两节、增加墩柱的劲性骨架角钢数量，靠墩柱的劲性骨架立主筋、或搭设钢管外架，前一种方法使钢筋连接量增加了一半，后两种方法增加了角钢数量，或增加了钢管数量。使用角钢外架立主筋，不仅快捷方便，而且节约材料，外架可以周转使用，质量也能够保证。经过综合比选后，结合项目的实际情况，最终采用角钢外架配合无支架翻模施工变截面空闲薄壁墩。

2 便道选线

根据桥梁各墩柱的所在位置，桥下地质情况，以及所准备的塔吊起吊能力覆盖范围等，合理选择便道走向。首先准备安装塔吊的位置必须能让吊车作业，其次是便道要避开地质灾害区，合理设计便道的纵坡，尽量少占耕地。

3 塔吊和电梯的安装

近年的高架桥一般设计为40米一跨，考虑少安塔吊，可选用5013型塔吊。根据现场的情况，尽量选择安在靠近墩柱的前方或后方的桥轴线上，这样既便于塔吊升高后附着在系梁或墩柱上又可以覆盖三排墩柱,在安装塔吊时要仔细考虑拆除时的方向和角度，一般前后臂应该顺墩轴线布置。电梯可以安装在墩柱的前进或后退方向处，便于人员从系梁处上下。(见下图)

塔吊电梯安装示意图

4 钢筋外架的设计加工

该外架用75角钢加工而成，里面配置爬梯和安全平台及栏杆。桥梁施工中钢筋一般9米长，所以外架设计高度为6米，为保证外架不变形和便于施工，外架厚度设计为0.65米。根据墩柱变坡特点是路线前后方向安80:1收坡，路线左右方向为不变，和到墩顶的最小砼截面，将外架设计成两大块。使用时外架下端与模板用螺栓连接，上部用钢筋将两块支架连接成整体。

(外架见下图)

单片外架照片

安装好的外架照片

5 内外模的设计加工

根据设计文件和墩柱的变坡规律，外膜采用墩柱的两个侧边模板包其两个正边模板。为与9米的定尺钢筋相适应，考虑到模板的节约和刚度，可以将模板设计成3米高，宽度以墩柱下面的最大宽度为准(要充分考虑塔吊的起吊能力，如不能整体起吊可以用两块拼接)。为方便施工，墩柱侧面两个边的模板，其横向分配梁伸出模板外0.2米，以便用高强度拉杆对拉。正面两个边的模板，分配梁略短于模板宽度，而且其竖向位置刚好与侧面模板的分配梁错开。考虑模板拼接的平整性和位置的准确性，模板上下接口上都设置定位销和公母榫。由于墩柱外侧不搭支架，所以在模板上设置安全平台，平台距模板上口0.9米，宽度为0.65米，平台栏杆高度1.2米，平台内铺设防滑钢格板。在内模的设计时考虑了以下几个因素，一，整体性好便于快捷安装和加固。二，根据内部尺寸合理设计拆卸缝。三，在塔吊的起吊能力范围内，尽可能的加工成整体。

内模加工、组装图

外模加工示意图

模板安装示意图

6 砼拌制及运输

砼采用集中拌合，罐车运输到现场，当砼用量小于15方以下时，可采用塔吊起吊砼，大于15方用输送泵泵送。

7 其它

塔吊和指挥人员配置对讲机，保持信号畅通；根据场内用电设备合理布置电力线路；在合适的位置设置蓄水塔，根据场内情况布置导线点和水准点。

5.2.2钢筋外架的安装、钢筋的安装与外架的拆除

在已浇好的承台或桩基上精确放出墩柱的四个角点，并以此为基准，用墨斗弹出墩柱的四条边线。用塔吊起吊外架，将其立于承台或桩基口，通过顶端的埀球吊线于弹好的墨线，初步定位后，立即固定外架，在确保其安全可靠后，拆除吊点，同时将剩余的半边外架用同样的方法立好，再将两块外架连成整体。首次使用时可在承台或桩基上焊接斜撑，以后使用时直接用螺栓连接于浇筑好砼的模板上。根据墩柱特点，再次在外架顶部用垂线法在外架的中部和顶部给墩柱主筋精确限位，并将限位框固定于骨架的中部和上部，这时即可进行主筋连接，由于主筋数量多，可采用直螺纹连接，提高连接质量和速度。主筋连接完毕后，立即进行箍筋绑扎，在方便操作的情况下，尽可能多绑扎箍筋，以保证拆除外架后主筋不变形。外架拆除与安装的步骤相反，外架拆除后立即将下部3米以内的箍筋全部绑扎。

5.2.3第一节段外模/内模的安装及砼浇筑

根据弹好的四条墨线和墩柱的变坡规律，采用垂线法在0,2米和2.95米的位置可靠焊接模板边线定位桩，在墩柱侧面的两个边分好中线。将模板打磨干净，并均匀涂抹脱模剂待用。安装模板时，首先在承台或桩基上用砂浆将模板安装位置调平并抬高5厘米，方便拆除第一段模板，同时注意模板的母榫朝上，定位销朝上。先安装其中任意一个侧边的外模板，模板的中点对准先前承台上分好的中点，再安装正面两快外模板，最后安装剩余的侧面外模板，安装时用铁丝临时将模板上口固定在钢筋上。外模板的加固措施为：侧面模板采用3道双20(18)槽钢为分配梁配ø25精轧螺纹钢拉杆拉紧，外模上口预埋1颗锚固螺栓，中部不再设置对拉螺杆。正面模板采用12个正面和侧面模板的连接件，用螺栓固定于侧面模板上，再配以碗扣式脚手架的地托顶紧正面模板的3道分配梁。内模安装前根据安装好的外模在内侧主筋上的相应位置焊好限位筋，安装顺序为先安装正面内模，再安装侧面内模。内模的各个接缝位置需平整，并用油毡或厚型薄膜包裹以防漏浆。内模的加固仍用碗扣式脚手架的天托对撑内模。砼的浇筑要根据现场实际情况和浇筑砼的数量，一般选择用塔吊吊运砼，串筒入模，配50型振动棒振捣作业。

5.2.4第二节段外模/内模的安装及砼浇筑

第一段砼浇筑完毕后，立即进行第二节段钢筋的绑扎，待混凝土达到一定强度，便可进行砼的凿毛，然后进行第二节段模板安装。将另外一节外模置于首节模板之上，对好公母榫和定位销，用螺栓将上下模板连接在一起，上方用铁丝固定于主筋上。将内模用塔吊提升至顶面与外模平齐，内模下方支撑在上一节段混凝土伸出的预埋件上。调整模板至准确位置，安装、紧固对穿拉杆和天地托。其余工作同第一节段墩身施工。

5.2.5模板的拆除、翻转

待上一节段的混凝土的强度达到10MPa，上一段砼达到3MPa时，便可进行下一节段模板的拆除。先将8台3吨手拉葫芦牢靠的挂在四个方向的上下两节模板上，并将其收紧，然后拆除上下模板的连结螺栓，松掉外模上的调节螺杆(碗扣架的天托)，再拆卸对拉精轧螺纹钢拉杆，收紧手拉葫芦，用塔吊微微收紧外模上的起吊钢绳，拆除模板上口的锚固螺栓，手拉葫芦徐徐松开，并将其卸下后，塔吊将模板吊至开阔地进行修整、抹油，再进行安装。由于内模设置了拆卸缝，拆除时只需要用撬棍将其撬松待用。

5.2.6测量控制