秦振旗

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,成都,610091)

1 概述

近幾年來,我國公路橋梁建設取得了巨大成就,隨著公路向山區(qū)、西部地區(qū)的發(fā)展,大跨徑、高墩身橋梁的設計和施工水平已達到或接近國際先進水平。

云南省元磨高速公路元江特大橋全長801m,為5跨預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋。5孔跨徑為58m+182m+265m+194m+70m剛性連結,主跨長265m,居全國第二;2#、3#主墩高分別為109m、123.33m,屬亞洲同類結構第一高墩。主墩墩身為雙柱式薄壁墩身,墩身外輪廊為矩形,橫橋向寬度為11.5m,墩身順橋向寬4m,兩墩之間凈距為6m,設置1m厚的橫系板將兩墩聯(lián)結起來。墩身采用單箱雙室結構,順橋向壁厚80cm,橫橋向壁厚50cm,中隔板厚度 50cm,墩身底部4m高度范圍采用實心。墩身為C55高標號鋼筋混凝土結構,墩頂與上部箱梁剛性連結。

2 關于鐓粗直螺紋套筒對接主筋

施工中,套筒由廠家加工,鋼筋套絲在工地現(xiàn)場進行。在施工中,該道工序應注意套筒內(nèi)兩對接鋼筋要頂死,不能有空隙;兩根鋼筋進入套筒深度應對稱相等;鋼筋端頭應順直,絲口表面要光滑。為此,套絲操作時應注意:

(1)要有鋼筋實施的操作平臺,平臺高低基本保持同鐓粗、套絲設備入孔水平相同;

(2)鐓粗應標準,鐓粗鋼筋端頭一定要順直;

(3)車絲長短控制要符合要求,主要通過車絲設備控制。車絲的長度應與套管絲紋相符,盡量避免多車絲或少車絲,以防造成對接鋼筋在套筒內(nèi)不等長。元江大橋所使用的套筒為20絲,每根對接鋼筋車絲長度為10絲,若小于9絲或大于10絲均要廢掉重做;

(4)車絲表面光滑,若第一次車絲較粗糙,再進行第二次車絲,直至表面光滑。光滑與否主要通過車絲刀控制;

(5)已車好絲的螺紋筋,用塑料套頭保護絲扣。

3 關于勁性骨架

在高墩身的建設中,主筋往往不需要截斷使用,這樣主筋會很長,柔性顯得非常大,定位比較困難,再加上施工風荷較大時或施工人員高空行走時,將會帶來很多不安全因素。另一方面,高空中安裝模板需要有可靠的固定,以方便測量和模板安裝。因此,施工中應注意考慮對鋼筋的固定措施。元江大橋高墩身施工增加了勁性骨架,采用了∠50×5角鋼做主肢和拉桿,∠75×6角鋼做聯(lián)系桿。勁性骨架每9m一高度段在后臺成片加工,要求骨架平直、焊接牢固。骨架加工誤差控制在5mm以內(nèi)。

由于勁性骨架在施工中具有定位作用,所以安放時每節(jié)勁性骨架四角要焊一塊測量角鋼,并進行嚴格安裝。最終要求位置準確、垂直、焊接牢固,絕不可因為它是輔助工藝而掉以輕心。勁性骨架第一節(jié)直接焊接在承臺勁性骨架預埋筋上,第二節(jié)勁性骨架直接焊接在第一節(jié)上,依次類推。

建議固定措施能夠由設計單位設計、預算,以避免因施工單位完善設計所造成的資金不能及時到位,給工程帶來不必要的麻煩。另一建議,由于勁性骨架控制測量及模板安裝,換句話說勁性骨架的好壞決定著墩身的質(zhì)量,所以有關規(guī)范應規(guī)定一個誤差允許值,從而保證墩身質(zhì)量。

4 關于模板

4.1 模板選擇

任何工程的施工,施工工藝非常重要,而模板的類型決定了施工工藝,從而決定是否簡單、經(jīng)濟。所以,要注意拿出多種方案進行比選。對高墩身施工,其模板的型式主要有滑動模板、翻升模板、爬升模板和自升式模板,其技術經(jīng)濟性能如表1。

表1 四種模板的技術經(jīng)濟性能比較

在元江大橋施工中,通過比選采用了翻模施工主墩墩身。翻升模板部分為整個結構的骨架,荷載均通過模板傳給主墩,因而它必須具有足夠的強度和剛度。

4.2 翻模施工措施

翻模是一種特殊的鋼模板,一般由2～3層模板組成一個基本單元。每層模板均自成體系,自身與墩柱錨固在一起,在混凝土澆筑前及澆筑過程中支撐在下一層模板上;混凝土達到強度后,將下層模板拆下拼裝,并通過它與混凝土的錨固力作為支撐,澆筑上一層混凝土。元江大橋所用的模板為一個單元3層組成,每層模板高度為3m,由于墩身高,模板周轉次數(shù)多,因此易產(chǎn)生模板變形,會給高空作業(yè)造成很大的困難。為克服其缺點,需注意以下幾個方面:

4.2.1 模板母材的選擇。在元江大橋施工中,經(jīng)多次周轉發(fā)現(xiàn):①背楞之間有突出變形,背楞間距為30cm;②模板面模6mm鋼板,鋼板與背楞聯(lián)結僅能采用點焊,經(jīng)多次用千斤頂和導鏈調(diào)整模板后,焊接處就會脫離,造成變形;③鋼材材質(zhì)較差,從而導致混凝土的外觀質(zhì)量較差,鋼板經(jīng)多次周轉使用后不是發(fā)光、發(fā)亮,而是發(fā)暗、發(fā)澀。另一點,由于材質(zhì)不同,強度亦不盡相同,從而造成一定的變形;④模板沿豎向背楞有弓背現(xiàn)象,一般為模板上、下部分向內(nèi)變形,中間部分凸出。這就需要在生產(chǎn)模板時認真做好設計、計算,嚴格篩選母材。

對母材的選擇,筆者認為:①鋼板厚6mm～8mm最佳,背楞使用[6.3cm槽鋼,使間距縮短到邊對邊20cm～25cm較好。對于大于8mm鋼板及更大的型鋼,不宜采用,這樣會因模板的剛度太大失去了彈性,增大了高空中模板調(diào)整的難度或根本無法調(diào)整;②鋼板的鋼質(zhì)要好,要使模板越使用表面越光亮,做出的混凝土外表越美觀。

4.2.2 設置模板修整平臺。在修整、放置模板處,要專門設置一個模板修整平臺。平臺要平整,有一定剛度,最好是混凝土平臺,以使模板放置后均勻受力,不發(fā)生扭曲變形。模板在安裝吊運時,吊點位置要平衡。

4.2.3 采用大模板。模板盡量做大,減少拼裝塊數(shù),拐角邊長不宜太短,以大于1m為宜,若有可能最好使拐角和短的那一面連成整體,做成凹型。這樣,除可以減少翻模之間由于上連接螺栓造成的變形外,又可使高空作業(yè)的工人易于操作安裝,特別可以減少測量人員的高空操作。

以元江大橋為例,其2#墩的外模板較大,每層共分六塊,也就是順橋向及兩拐角為一塊,呈凹型,橫橋向直模板2塊。雖說模板重量大了點,但在塔吊的配合下,起吊非常簡單。在此之前,3#墩設計時由于考慮起吊問題,每層共分12塊,實施時起吊次數(shù)多,對接、安裝十分麻煩,而且易于變形。

4.2.4 設水平斜拉桿。在模板外側勁性骨架上設水平斜拉桿,增強模板的整體穩(wěn)定性,減少變形。

4.2.5 注意振搗施工。固定模板的螺桿,由于振搗棒的接觸會使螺絲松動而引起模板變形。在元江大橋施工中,為克服這一困難,除對振搗人員作嚴格的培訓及安排外,在振搗操作過程中盡量避開拉桿,并加派專人去檢查,發(fā)現(xiàn)有松動螺母及時緊固。

4.2.6 在緊固拉桿螺母時,每一面最好由一人操作,這樣可避免由于力度不同引起模板變形。

4.2.7 模板的安裝拆卸。模板在安裝及拆卸過程中,嚴禁碰撞,以免變形。模板在調(diào)整安裝時,注意其垂直度及接縫情況,避免千斤頂過量頂升。拆卸時應特別注意安全,因模板外形尺寸較大,單片重量較大,一般要采取在其頂部采用塔吊鉤住吊環(huán),每塊模板采用2個10t的倒鏈葫蘆拉住其底端等措施,防止在拆卸時撞擊墩身。模板拆卸后應及時修整,并在表面涂刷脫模劑備用。

模板在周轉使用過程中,要經(jīng)常檢查其表面及肋帶,及時修整,以確保表面平整度及外形尺寸滿足設計及規(guī)范要求。

4.3 施工中模板的整體調(diào)整

4.3.1 模板生產(chǎn)后要編號,實施中一定要對號入座。

4.3.2 由于模板是分塊生產(chǎn),高度上可能有較小誤差,當墩身很高時,誤差的積累就會出現(xiàn)質(zhì)量問題。所以,每澆筑二、三節(jié)后要對模板進行調(diào)整。調(diào)整方式為:在已澆完混凝土的模板頂測標高和放中線,根據(jù)測量結果對模板進行中線和每塊模板傾斜調(diào)整,以消除由于模板生產(chǎn)所帶來的誤差。

5 拖泵導管的布設

在高墩身混凝土澆筑中,布管是一道很關鍵的工序,通過元江大橋的實踐,筆者認為應注意以下幾個方面:

5.1 水平輸送管道。由于長時間的輸送混凝土,貼地面部分管壁厚度會變薄,特別是位于拖泵出料口附近(30m以內(nèi))的高壓泵管經(jīng)常轉一個位置或移到垂直部分使用(輸混凝土量約9000m3)

5.2 固定設施。在泵的出口處一定要加設管道固定設施,并經(jīng)常緊固,以減小來自泵源的振動。在垂直管與水平管相聯(lián)的彎道上,為增加彎管的承載力,避免彎管的作業(yè)過程中被折斷,一定要加設混凝土墩。

5.3 固定卡帶。垂直管道和水平管道都要加設固定卡帶,并與建筑體或臨時固定設施相聯(lián),以使混凝土在管道中運行時產(chǎn)生的振動會被建筑體吸收,從而減小管道振動。固定卡間距以水平向每三節(jié)泵管設一個為宜,豎直方向一般固定于墩身,以6m間距為宜。垂直方向固定卡一般埋于墩身中,預埋件采用大于10mm的鋼板。若鋼板太薄,在泵管的振動下容易發(fā)生變形,先隆起,繼而從混凝土中脫出。

5.4 架高泵管。水平泵管要注意把墩身下的泵管架高,高度大于拖泵的位置,這樣洗管時反泵可以徹底清除泵管內(nèi)的“殘余”。

5.5 管徑選擇。管徑的選擇亦不可忽略,對諸多因素要綜合考慮。元江大橋選用φ125mm管徑,壁厚5mm輸送管。

另外,在泵送時,如果停泵時間過長,重新泵送時,應先反泵幾次,然后正泵,以免裙閥里的混凝土砂漿會被反壓到料斗里,從而使裙閥里砂漿含量過低,導致堵管現(xiàn)象。

6 關于預埋件的安設

當墩身施工到高空時,由于空間較高,采用地面支撐不僅費時、費力、費錢,有時甚至難以做到。對于這一類問題,一般需要依靠墩身自身預埋支點來解決。所以,預埋件的重要性對高墩身施工來說可想而知了,是一個絕不可忽視或漏掉的問題。

在元江大橋墩身施工中,主要有以下幾種預埋件:(1)塔吊附著預埋件。用20mm以上鋼板,垂直距離視塔吊的起重能力大小與塔吊生產(chǎn)廠家共同商定;(2)施工電梯預埋件。由廠家加工,與附著桿配套;一般預埋鋼板厚10mm即可,間距為9m;(3)混凝土輸送管連墻預埋件。用20mm以上鋼板,間距為6m一道;(4)墩身箱內(nèi)模支撐點預埋件,每6m一道(此指元江大橋,具體距離多長,應視混凝土的澆筑高度而定);(5)施工墩頂0#塊牛腿預埋件。該預埋件的高度及受力分析上要經(jīng)過認真計算,做到萬無一失。在元江大橋中主要用了角鋼、工字鋼及20mm的穿墻鋼板,結構較復雜,在安裝時一定要考慮與設計上鋼筋的位置關系,二者不能沖突;(6)對有橫系板的墩身,在橫系板下部一定位置預埋腳手架及底模支撐預埋件;(7)在橫系板及0#塊底板施工中,要留有一定數(shù)量的10cm左右的預留孔,以備拆除底模和牛腿時用。

由于預埋件的遺漏可能會給施工帶來不必要的麻煩,所以施工前要做詳盡的技術交底,在澆注混凝土前要由技術員、技術負責人、監(jiān)理人員及專業(yè)工程師層層嚴格檢查。

7 塔吊、電梯

塔吊、電梯是由廠家生產(chǎn)的成型產(chǎn)品,但針對地形及結構的不同,要注意其平面位置的布置。

7.1 塔吊

元江大橋塔身與墩身采用三桿式附著桿聯(lián)系起來,其第一節(jié)自由高度可達27m,第一節(jié)以上每20m布設一道附著,其最大伸臂長可達35m。在塔吊安裝時要注意:(1)塔身的垂直度,否則塔吊的起重能力會急劇下降,并且非常危險。元江大橋3#墩的施工塔吊,塔高 150m,安裝時,在 80m～90m之間塔身有點傾斜,按標準要求計算伸臂35m處能起吊4t,而結果僅能起吊2t,嚴重制約了工程進度。最后決定拆除,重新安裝用時8d,導致施工中斷了8d;(2)安裝塔吊時盡量使臂伸最短,這樣可使起吊噸位增大。

7.2 電梯

電梯主要用來載運施工人員及小的施工用件。在安裝時要注意電梯標準件與墩身水平距離,距離太小可能會使電梯升至模板位置時被模板所阻,不能再升。在元江大橋3#墩施工中,由于附著桿件的長度所限,電梯安裝沒采取相應措施,使用時只能到達外模板底部,然后再爬9m～12m扶梯,比較危險。針對這一情況,2#墩考慮較全面,對附著桿件進行了加長處理,使電梯直接可達到模板頂部,為施工減少了很多不必要的麻煩。

8 關于混凝土

在高墩身混凝土施工中,一般采用超緩凝、早強、高強、高揚程泵送混凝土,所以配合比的配制非常重要。

元江大橋的C55高強混土施工,要著重考慮以下幾個方面的問題:(1)混凝土和易性,主要通過調(diào)整砂來實現(xiàn)。元江大橋墩身配合比砂率采用40%,另外要選擇合適的外加劑,粗骨料的級配連續(xù)良好;(2)塌落度控制在 200mm～230mm為宜,設計塌落度應為210mm;(3)緩凝時間應控制在某階段凝土澆筑完成。元江大橋墩身澆筑泵送混凝土水平距離為300m～400m,垂直泵送最高達125m,每次澆筑110m3混凝土,澆筑時間為10h～12h?？紤]各種因素,緩凝時間定為15h左右,實踐證明效果較好;(4)嚴格控制砂、石含水;嚴格控制加水量;嚴格控制拌合時間t＞80s;根據(jù)氣溫調(diào)整拌制混凝土塌落度。

9 關于溫控

在施工過程中,由于混凝土的水化作用,實心段(大體積段)內(nèi)部溫度變化經(jīng)歷升溫期、降溫期和穩(wěn)定期三個階段,與此同時混凝土的體積亦隨之伸縮。若混凝土的體積變化受到約束,就會產(chǎn)生溫度應力。如果該應力超過其抗裂應力,混凝土就會開裂。因此,必須對大體積段采取溫控防裂措施。

在元江大橋墩身實心段(11.5m×4m×4m),采取了除外部安裝鋼筋網(wǎng)片外,還在墩身內(nèi)設置了冷卻水管,預理了測溫點,適時測溫監(jiān)控并調(diào)溫。在混凝土表面采取保溫措施等,使最大水化熱溫升＜30℃,內(nèi)外溫差＜25℃,降溫速度在1.5℃/d之內(nèi),混凝土未發(fā)現(xiàn)有害溫度裂縫。