黃 浩

（中交集團二公局東盟公司，浙江紹興 312500）

空心薄壁高墩施工方案淺析及優(yōu)化應用

黃 浩

（中交集團二公局東盟公司，浙江紹興 312500）

結合浙江新昌36省道改建工程在山區(qū)的特殊地形地貌特點，通過空心薄壁墩的翻模施工工藝，對人員施工安全性、塔吊施工效率進行分析，制定方案，并結合具體情況通過方案再優(yōu)化實踐為類似環(huán)境下及相同形式的空心墩安全施工提供參考。

特殊地貌；翻模工藝；塔吊；優(yōu)化實踐

1 工程簡介

36省道江拔線新昌段公路改建一期工程第1合同段內，共有空心薄壁高墩兩座：分別為上扁石大橋2＃墩和扁石大橋2＃墩。其中上扁石大橋上部結構采用3×40+12×25 m跨徑，扁石橋上部結構采用主橋5×40 m。采用預應力混凝土T梁簡支結構，上扁石大橋2＃墩49.8 m和扁石大橋2＃墩44.3 m。都采用薄壁空心墩，墩外尺寸2.5×6.8 m，空內尺寸1.5×5.2 m，其中內邊第1模和頂模設倒角。

表1 橋梁墩柱高度明細表

2 前期施工方案

2.1 前期施工總體方案

本項目上扁石大橋2＃墩和扁石大橋2＃墩兩座空心薄壁墩，都采用翻模施工工藝。根據現(xiàn)場的實際情況計劃先施工上扁石大橋的2＃薄壁墩，再啟動扁石大橋2＃薄壁墩施工。采用4節(jié)2 m高（2.5 m ×6.8 m）組合鋼模板。每次翻模時，保留最上面1節(jié)模板將下面3節(jié)模板向上翻模拼裝，再次澆筑。按此方法循環(huán)澆筑到墩頂標高。在選擇高墩施工方案時需要考慮以下因素：鋼筋及模板的起吊方案，混凝土的運輸及入模形式，施工人員的安全上下墩方式。

（1）塔吊布置及混凝土澆注方式

根據現(xiàn)場實際情況及權衡安全因素，本項目采用翻模法施工，每座薄壁墩布置1臺塔吊（型號為TC5510）起吊模板、鋼筋及施工機具。由于考慮地形狹窄受限，將原有55 m塔臂改拼為50 m。綜合地形，便道，風向等多種因素，塔吊基礎位置定在墩身右側平行于側墩面（或承臺基礎），距離2 m左右的距離，使塔吊與作業(yè)面垂直，既要保證塔吊避開墩體蓋梁模板的最外側寬度，還要考慮不能與墩身離得太遠，控制塔身與蓋梁邊緣距離保持間距1.5 m。為了保證塔吊穩(wěn)定性，塔吊基礎采用（長×寬×高為5 m×5 m×2 m）的C30混凝土，澆筑前注意塔吊預埋件的位置和型號。在澆筑墩身混凝土時，混凝土采用罐車運輸，采用塔吊起吊運輸的方式進行澆注。施工中應確?；炷吝B續(xù)不中斷。待混凝土強度達到2.5 MPa時，可以拆除模板，拆模時小心拆除，防止損壞混凝土表面。

（2）模板

本項目所用的翻模模板外模采用鋼模板，內模采用竹膠板配背拉鋼棱的組合模板1組共分4節(jié)，每節(jié)長2m，每組共長8m，一個塔吊投入4節(jié)模板，施工1個墩身。第一次澆筑墩身混凝土高度為6 m，第二次澆筑只拆除下面的2節(jié)模板，并在第3節(jié)模板上支立及拼裝3節(jié)模板從而進行下節(jié)墩身混凝土的澆筑施工，以后每次澆筑高度均為6 m，如此重復，直至澆筑到墩頂。

模板對拉螺桿的做法：對拉螺桿均采用Φ22的精軋螺紋鋼，墩身螺桿對拉長度不大于2.5 m時螺桿采用通長的做法，用Φ26PVC管和對拉螺桿，拉桿周轉使用；在大于2.5 m時，采用300 cm長的對拉螺桿（內連桿）與Φ24螺紋鋼焊接，焊接長度須大于20 cm，內連桿通過連接器與外連桿相連接，最后用蝶形螺母固定在鋼背楞上。

（3）操作平臺及上下方式

①操作平臺：外模板設置外掛托架作為外工作平臺，首先在外模上焊接Φ25以上鋼筋作為托架，并在橫向支架上搭上木板，用鐵絲把模板固定在支架上，木板布滿支架以防止雜物墜落，在木板上面的支架上焊接兩道Φ20的圓鋼做護攔保護施工人員的安全，在護攔的上端外側懸掛安全網確保人員人身安全。變截面的內模采用竹膠板木模配8＃槽鋼進行拼裝加固，等截面內模直接采用鋼模進行拼裝加固。在墩體內部每次翻模6 m處縱向和橫向在同高度對稱預埋多道Φ16鋼筋，拆模后用φ16鋼筋進行兩端焊接，形成網狀，然后鋪設1.2×5 m木板（3 cm厚）和安全網封閉洞口，形成防墜面。同時利用每層橫向對拉貫通墩身的精軋螺紋鋼形成的安全屏障，根據需要鋪設木板作為臨時施工平臺。為確保高空作業(yè)的雙重安全性，在外平臺的下部都在加設一道安全網，以防小型物件掉落地面雜傷人員、物體等。同時外工作平臺護欄上綁扎一層安全網。②上下方式：人員施工時可從塔吊進入通過內部爬梯上到頂部，通過搭設跳板進入內部進行施工（跳板采用鋼筋結構，兩側采用鋼筋護欄并掛設安全網）。外鋼模走廊由于4層外模上下相通，根據需要可到每一個指定作業(yè)點。塔吊上升高度根據施工高度來確定。同時利用塔吊與薄壁墩之間的空間，利用塔吊的施工平臺和Z字型爬梯，進行上下操作。在薄壁墩外側對應塔吊平臺，預埋2塊鋼板，通過鋼管連接塔吊和塔身，然后搭設平臺（橫向用Φ8的鋼筋進行焊接，再在上面鋪設1.2× 2.4 m竹膠板作為平臺），平臺之間通過爬梯和塔吊的內部休息平臺進行上下。在平臺兩側焊接1 m短鋼筋或扣件安裝短鋼管作為護欄，然后掛設安全網以保證人員安全。

（4）翻模工藝

鋼筋綁扎完成后即開始安裝模板，采用外部組合安全爬梯，人員必須從爬梯進入，通過爬梯登上施工平臺，由于每6 m封閉一次，形成內操作平臺，外模有人行走廊，拆裝模板相對方便。拆外模時，先用滑輪吊住要拆的模板，人工松橫向對拉桿，使模板脫離，然后用塔吊配合進行模板的拆除，清理打油后用塔吊吊到頂模，翻內模時由于內模較輕，可以利用滑輪吊人工提升，澆筑第一次后，混凝土有一定強度后，便可以拆除下2節(jié)2 m的模板，翻模準備下一次混凝土澆注的模板。此次澆筑后翻模澆筑采用4節(jié)模板。此后，每次預留頂模，每次上翻三節(jié)模板。以此類推形成了滾動作業(yè)下一循環(huán)可以提高內平臺高便于繼續(xù)翻模施工。

3 方案實施與優(yōu)化實踐

3.1 方案實施中遇到的問題

通過上扁石大橋2＃墩施工3個翻模循環(huán)后，施工高度接近20 m，從已經實施的情況看，方案切實可行，但在實際執(zhí)行過程中，也能預見3個主要問題。

（1）為了提高塔吊施工效率，考慮能兼顧1＃及3＃前后位于半山腰的圓柱高墩，塔臂回旋范圍能覆蓋前后施工點，但同時受峽谷地形的影響，雖在前期測量和施工方案制定中考慮地形因素，已將塔臂拼裝由55 m縮減至50 m，但塔臂可能受樹木阻擋，影響安全施工。

（2）雖原有塔吊完全能滿足薄壁高墩的施工需要，但同時兼顧相鄰高圓柱墩的施工，受40 m跨徑限制，該塔吊在相鄰墩柱施工中的最大起吊總量僅1.5 t，施工使用效率不高。

（3）隨著墩身的高度增加，塔吊高度提升，之字型安全爬梯搭設高度不斷增加。由于安全爬梯是單根鋼管靠扣件拼裝，搭設效率不高，影響施工進度，同時搭設、人員上下行走、拆卸的安全風險加大。

3.2 施工中問題分析及改進

（1）首先對塔吊回旋半徑內的有可能影響吊裝的樹木進行提前砍伐清除。在第二座扁石橋高墩的塔吊拼裝中將塔臂再縮短到45 m，在保證塔吊能兼顧前后40 m內的橋梁墩位提高利用率的前提下盡量減少塔臂的回旋半徑。

（2）經相關單位同意，在第二座薄壁墩（扁石大橋2＃）的施工中將原有TC5510型塔吊，提高為TC5515型塔吊。使相鄰墩柱施工點的最大起吊總量提高到2.5噸，施工效率得到提升。

（3）對于安全爬梯的搭設效率問題，經考慮決定向有資質的生產廠家定制符合現(xiàn)場實際的合格組合爬梯，必須受力符合要求，便于拼裝，能提高效率。經實踐，最后選用每一節(jié)（長×寬×高為2.5 m ×1.5 m×2 m）的組合爬梯。將爬梯設置在墩身的正對面，擴大爬梯的受力面積，增加底部穩(wěn)定性，爬梯采用樓梯狀設計，每1.5 m設置一個平臺，能滿足3人同時上下。為了保證爬梯的上部穩(wěn)定性，利用墩身的預留通氣孔和對拉螺栓孔，通過穿墻對拉的固定方式將爬梯與墩身多點，逐層進行加固，增加爬梯的整體剛度和防傾覆能力。在爬梯拼裝好后，再在爬梯外側布設安全網，防止墜落。為了保證安全，安裝組合爬梯時注意以下幾個方面：

①組合爬梯的位置正對與墩體的正面，離開墩體的垂直距離30 cm左右，四角的位置必須精確放樣，底部清理整平，由于是在承臺上，基礎牢固容易生根。

②管節(jié)拼裝時應特別注意垂直度，每節(jié)段拼裝桿件的插片插銷固定牢固后注意垂直度的檢查，橫桿和橫撐仔細檢查，梯子安裝在橫撐上，梯子安裝扶手。

③立桿四周銷內安裝斜桿，斜撐，必要時在底節(jié)爬梯額外增加鋼管和掃地桿進行再加固，同時每3 m左右高度與墩體聯(lián)接，以保證體身的整體穩(wěn)定性。

3.3 優(yōu)化后成果

通過方案優(yōu)化改進，原方案施工的基礎上，施工效率大幅提高，安全性增強，安全風險降低。通過扁石大橋2＃墩施工統(tǒng)計，該空心薄壁墩共翻模11個高強螺栓拆除采用千斤頂張拉，旋松螺母直至單個高強螺栓不受力時拆除。

新高強螺栓放置在索夾孔洞內，手動旋緊兩端螺母，安裝張拉設備。按設計拉力進行一端張拉，張拉至設計力后旋緊螺母。

當絲扣外露量大于9絲時，單個螺栓張拉時直接張拉至設計拉力。當絲扣小于9絲時，單個螺栓張拉時的拉力為絲扣外露量對應拉力，單個索夾所有高強螺栓張拉完成后，絲扣外露量較初始狀態(tài)大，再進行下一輪張拉直至絲扣外露量大于9絲時為止。

5 張拉力計算

把螺紋牙展直后相當于一根懸臂梁，抗擠壓是指公、母螺紋牙之間的擠壓應力不應超過許用擠壓應力，否則便會產生擠壓破壞。設軸向力為F，相旋合螺紋圈數為z，則驗算計算式為

式中：σp為擠壓應力，單位MPa；［σp］為許用擠壓應力，MPa；F為軸向力，N；d2為外螺紋中徑，mm；h為螺紋工作高度，mm，p為螺距，mm，h與p的關系為：h=0．5 p；z為結合圈數。

根據《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》GBT 3098.1-2010規(guī)范得知12.9S級別高強螺栓的容許應力［σp］=1 200 MPa。當螺紋絲扣外露量為z時，結合圈數z的外露螺紋所能承受的拉力為F≤［σp］πd2hz。此時的張拉力需小于F防止螺栓被破壞。

6 更換效果

通過本次索夾高強螺栓更換施工，索夾張拉力從拉力35.5 t增加至42 t。索夾接縫收緊0.3～1 cm，相同部位高栓更換前后螺紋外露量增大1～3絲。更換過程中未出現(xiàn)索夾接縫變大和高強螺栓絲扣斷裂的情況。索夾與主纜緊固程度增加，減小了索夾下滑的可能性，達到了本次設計的要求和目的。

7 結束語

撫順天湖大橋索夾高強螺栓的成功更換，應用的雖然是成熟工藝，但是本項目較為突出的特點是原橋高強螺栓絲扣外露量不夠且不一致，而且存在單個索夾上下緣緊固程度不一致的情況，增加了高強螺栓張拉的頻次和糾偏的工序，嚴格按照該項目特定的更換順序和張拉工藝達到了設計和規(guī)范要求，為后續(xù)懸索橋高強螺栓更換施工提供了寶貴經驗。

［1］ 中華人民共和國國家規(guī)范.緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱（GBT 3098.1-2010）［S］.

U445.4

C

1008-3383（2017）01-0113-02

2016-02-12

黃浩（1978-），男，本科，從事公路一線施工研究。