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1、50m空心高墩内模施工技术一中铁二十局西南铁路工程指挥部曹运祥、丁大有、赵崇科【摘要】结合南坪武关河特大桥空心墩施工，介绍了空心墩内翻模的设计、施工及利用内模支撑兼做作业平台施工技术。【关键词】内模设计施工技术一、工程概况西南铁路南坪武关河特大桥DK222+968,全长520。14m,桥跨组成1432m+224m,墩身设计为圆端形空心墩（见图1）,位于武关河主河道，最高墩身高50m,空心墩外壁坡率46：1,外坡率65：1,空心墩壁厚（顶部）50cm,全桥位于“S型曲线上与312国道武关河公路桥立交,从312公路通行全桥尽收眼底,建成后将是该地一道美丽的风景线。空心高墩施工的墩身混凝土采用料斗垂
2、直运输，自动翻料，空心墩内模采用弧板翻模施工，施工进度快，操作方便，为墩身混凝土内实外美奠定了良好基础。二、内翻模设计思想本着节约资金、方便施工、加快进度等原则，考虑滑模、整体模板、翻模的利弊及本桥施工工期要求紧且空心墩集中在主河道等因素，由于空心墩内壁为65:1的变截面,内模设计还要考虑适用两种类型空心墩（即用于直线段为Io7m的空心墩和用于曲线段为l9m的空心墩），因此设计思路为：1、因变截面，内模考虑加工成小块模板,且倒用。模板加工示意图及组拼图见图2、图3.2、内模支撑:直板部分每层内模设两道内角钢支撑，设置于距模顶（底）50cm处，角钢支撑与模板上焊接的固定连接角钢间螺栓连接,连接孔
3、位置考虑墩身收坡尺寸变化可任意调节。圆端弧板的支撑每半圆端每层设四道角钢支撑；靠模板端加50m空心高墩内模施工技术中铁二十局西南铁路工程指挥部曹运祥、丁大有、赵崇科一、工程概况西南铁路南坪武关河特大桥DK222+968,全长520。14m,桥跨组成1432m+224m,墩身设计为圆端形空心墩（见图1）,位于武关河主河道，最高墩身高50m,空心墩外壁坡率46:1,外坡率65:1,空心墩壁厚（顶部）50cm,全桥位于“S型曲线上与312国道武关河公路桥立交，从312公路通行全桥尽收眼底，建成后将是该地一道美丽的风景线。空心高墩施工的墩身混凝土采用料斗垂直运输，自动翻料，空心墩内模采用弧板翻模施工，
4、施工进度快，操作方便,为墩身混凝土内实外美奠定了良好基础。二、内翻模设计思想本着节约资金、方便施工、加快进度等原则，考虑滑模、整体模板、翻模的利弊及本桥施工工期要求紧且空心墩集中在主河道等因素，由于空心墩内壁为65:1的变截面，内模设计还要考虑适用两种类型空心墩（即用于直线段为1.7m的空心墩和用于曲线段为1.9m的空心墩），因此设计思路为：1、因变截面，内模考虑加工成小块模板，且倒用.模板加工示意图及组拼图见图2、图3。2、内模支撑:直板部分每层内模设两道内角钢支撑，设置于距模顶（底）50cm处,角钢支撑与模板上焊接的固定连接角钢间螺栓连接，连接孔位置考虑墩身收坡尺寸变化可任意调节。圆端弧板
5、的支撑每半圆端每层设四道角钢支撑；靠模板端加工一弧度支撑板，其弧半径为墩顶内空设计弧半径。将其用于墩顶下部任一位置时，弧度支撑板两端与模板背间有一定的间隙,施工时用木楔楔紧即可。圆端弧板支撑的另一端与内模直板支撑中部用焊接的连接板螺栓连接.连接板与圆弧支撑螺栓孔考虑支撑长度的变化可任意调节。支撑系统图见图4。3、拆模脚手平台：内模施工在无支架下进行，支撑系统上铺竹架板或其它步板兼作支模的脚手平台。内模拆除加工四个挂蓝,挂蓝挂在内模直板支撑角钢上，挂蓝上纵横铺木板作为悬空操作平台，脚手挂蓝随内模的翻转而提升。三、内模施工1、施工顺序:支内模直板一一安装直板支撑一支圆端弧模板-安装圆端弧模支撑并加
6、固一一支相应节段外模,按此循环支模板尽量克服矩形的小折线影响而加工成小弧板；2、考虑模板可上下翻支、任意调换,从而节约板块且不因内模的周转影响工期；3、从施工方便角度考虑,有利操作灵活,提高操作效率上确定合适的板宽.综合以上因素决定设计加工三套（每套7.5m）内翻模,可同时满足三个墩身并列施工，不受模板倒用的时间影响;同时将内支架（作业平台）与模板内支撑系统一并考虑，使内模施工能在无支架情况下顺利施工，减少搭设内支架的人料浪费.此模板还将用于西南铁路窑沟大桥35#空心墩身施工.四、模板的设计1、模板设计设计墩身尺寸:墩顶处内模圆端直径2.7m,直线段1.9m,尺寸详见图1。内模每节高度加工成与
7、外模等高（lo5m）,每套内模加工五节计7。Sm0模板分基本板组和调节板组两种；基本板组为墩身顶部五节模板，每层16块固定弧板,固定弧板半径采用相应空心段高度中部5节内模的设计弧半径。采用此半径在墩顶处弧矢比设计小4mm,墩身混凝土方量增加很小。直线段宽1。9m,每侧加工两块1。5x0.95m固定模板.调节板组从墩顶下第二个五节板组开始，加工成小矩形板，弧长大于基本板的采用一块基本板，不足的用调节板。调节矩形板的宽度全墩统一通用考虑,全墩上下立四节内外模板一浇筑墩身混凝土-安装脚手平台挂蓝-拆除内模板一一进入下一循环.2、支模：每层内模支模顺序：先直板后圆端弧板，圆端弧板从直板向圆端中部支立。
8、两侧各1.9m直线段板之上后，安上直板支撑角钢，根据墩纵横轴线调节模板尺寸至设计位置，然后上紧支撑螺栓。圆端板全部扣上后，安装圆端弧模支撑，调节模板尺寸并加固。内模板间隙用平海绵条处理，以免混凝土施工过程中漏浆造成混凝土表面麻面。内模支撑系统布置见图5。3、拆模：内模拆除在混凝土强度达到5mpa时即可进行，每层内模拆除从圆端部分开始，拆除前先安装（提升）脚手挂蓝、铺脚手平台。在圆端弧板中，其中有一块弧板两纵向肋条加工成与面板与30角以便顺利脱模。拆除的模板人配合卷扬机提升顶节继续进行下一循环。五、内模施工容易出现的问题及预防措施1、因内模与外模同高，施工第一节空心墩时，内模基底应找平，使得第一
9、节内模顶高程与外模相同且内模顶面水平。以免直板部分拉杆眼错位和内模顶面不平造成下步内模施工偏差的积累。2、圆端部分弧板的支撑弧度板是采用墩顶内壁圆弧半径加工的（考虑整个墩身适用），将其用于墩身下部任意位置时，弧度板两端与内模间有一定的间隙，施工时要用木楔楔紧,确保圆端弧模支撑的稳固。3、圆端弧模纵向两肋条与面板弧弦成78.75固定角,因内模上翻半径在变化,在墩顶5节以下部分弧板肋条间有一定间隙，支内模时每块内模纵向螺栓先不可拧紧，待半圆周全部支好后，调节内模至设计位置,再二次拧紧螺栓。支撑弧度板不能加固到的板缝用木楔加固，保证内模的整体稳定性。4、混凝土的浇筑沿空心墩四周对称均匀进行，相对位置
10、混凝土面高差不宜超过1m,以防混凝土振捣偏压模板移位。六、体会1、采用此套内弧模施工，克服矩形内模的小折线的影响,内模间的错台控制在4mm内，接缝严密,每块弧模的重量适宜，便于施工操作。2、利用内模支撑系统兼作脚手平台，减少另外增加搭设脚手平台的工序。施工安全可靠，为加快墩身施工速度创造条件。3、此种方案内模每墩只须加工7。5m高模板，费用较低，独墩使用不受其它墩身施工的影响。武关河特大桥沉井施工技术-中铁二十局西南铁路工程指挥部曹运祥、李东科【摘要】通过西南铁路南坪武关河特大桥沉井施工,介绍了成套沉井施工工艺、施工中容易出现的问题、处理及预防措施,为同类基础施工提供参考和借鉴。【关键词】沉井
11、施工工艺问题措施桥基沉井法施工因其具有开挖土石方工程量小，对周围土体及建筑物扰动小,基坑不用支护,井内施工安全,受地下水位影响小和施工中不需要很复杂的机械设备，在桥梁和工业建设实体深基础中广泛运用。我局施工的西南铁路南坪武关河特大桥7#13#墩均为沉井基础，设计沉井高度7m,外径8.6m,C20混凝土井壁，该沉井基础均位浅水河滩,平均水深50cm,施工中各项指标均得到很好控制。现将沉井施工工艺、施工中容易出现的问题及处理、预防措施作以介绍.一、沉井施工准备施工准备主要包括：1、制定施工方案：根据工程地质结构及施工现场的具体情况、地质水文情况、施工设备性能、技术的可靠性来编制切实可行的施工方案或
12、施工技术大纲，正确指导施工，保证工程的顺利进行。2、沉井地基的处理：松软基上进行沉井制作,如淤泥地段，应先对地基进行处理，以防止由于不均匀沉降而引起井身偏斜或开裂。3、按沉井平面设置测量控制网,进行找平放线,并布置水准基点和沉降观测点，以备定期沉降观测。施工程序为：平整场地-沉井基座处理-制作第一节沉井一一拆除刃脚及内外壁模板一一挖土下沉-沉井接高-地基检验及处理一一封底、填充井孔与顶盖。二、沉井预制基座处理基座处理是现场预制沉井的关键，要求基底土层密实、均匀，不发生在预制过程中出现不均匀沉降.传统的施工方法是刃脚下铺垫木，以增加承压面减少地基的沉降,因其施工烦琐、抽垫木困难等在现实施工中很少
13、被采用。针对本桥的浅水河滩，对沉井预制基座我们采用了夯填砂垫层和粘土层的办法。具体是：先筑堵水围堰，其半径比沉井外壁半径至少大2m,夯填砂砾层至水位面以上20cm,减少水的毛细上升；然后夯填50cm厚粘土层增加承压均匀性,在粘土层表现抹3cm砂浆面，以利表面的排水。（见图1）三、沉井制作1、首先在处理好基底上实放基础中心，在刃脚位置放上刃脚钢板（或角铁），绑扎钢筋，竖立内模，刃脚内斜面锥模根据周转次数可加工成定型钢模，而斜面锥模的支撑是沉重的关键，施工是在支撑下部环向铺垫木，用马蹄楔楔紧，以增加承压受力面积,见图2。沉井外模要求平滑，以利下沉，采用小块组合钢模板,待外模支好并调至设计尺寸位置，
14、沿外壁圆周用16筋配紧线器箍紧（或用可调桁架加固），竖向间距50cm,以增加模板的刚度和稳定性，以免发生挠曲变形。2、浇筑碎：首先浇筑前应对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查,模板如有缝隙应堵塞严密,内侧应涂脱模剂.其次，混凝土应按一定厚度，对称、分层浇筑，在下层碎初凝前或重产塑前浇筑完毕上层碎。采用插入式振捣器振捣，碎分层浇筑厚度控制在30cm左右3、混凝土达到设计强度25%时，即可拆除内外侧模；达到设计强度75%时，可拆除刃脚斜面模板。刃脚斜面模板拆除时要对称进行，以免拆除刃脚斜面模板过程中沉井偏斜。四、沉井下沉当混凝土达到上述强度后，按上述原则拆除刃脚斜面模板，即可下沉。本工程沉井基础采用
15、抽水下沉,每沉井配一台150水泵，扒杆提升土石，井孔内挖土要均匀，一般情况下高差不超过50cm,采用锅形挖土自重破土下沉方式,挖方由井中间分层、对称、均匀向四周开挖,在刃脚处留下1。2m宽台阶，然后台阶用人工分层切削,直至下沉。从井孔挖出的土石应卸至远离沉井的地方或卸至河床较深的一侧，以防对沉井产生单向侧压力，导致沉井倾斜。抽水机管出水口应引至地势较低的一侧，并保证排水畅通,避免造成水流循环增大水压发生流砂.沉井下沉进程中，要经常检查沉井的平面位置和垂直度，有偏斜就要及时纠正，否则下沉愈深,纠偏愈困难。挖土下沉进程应注意以下问题：1、沉井下沉过程中应随时掌握土（石）层情况，做好下沉观测记录，分
16、析和检验土的阻力与沉井重力的关系，选用最有利的下沉办法。2、下沉时应随时注意正拉，保持垂直下沉，至少每下沉1米检查一次，当沉井入土深度尚未超过平面最小尺寸的1。52.0倍时，最易出现偏斜，应注意纠正.测量控制与观测办法：在沉井外部地面和沉井顶部设纵横十字中心控制线和水准基点，用经纬仪和水准仪进行位置和标高测量，另外在井内壁4等分标出铅垂线，各吊一个线锤,对准下面的标板。当线锤离向铅垂线达到50Cm时，或四面标高不一致时应立即纠正。3、下沉到设计标高以上2m左右时，应适当放慢下沉速度、控制井内除土量和除土位置，以使沉井平稳下沉,正确就位。4、采用抽水下沉时，安全问题是特别需要重视的，一要有防“涌
17、砂”措施；二是要有防井头土石下落伤人的措施；三是要有防突然停电水淹抽水机的措施和确保开关漏电保护措施。五、沉井接高第一节沉井下沉至距地在还剩12m时,应停止挖土,接筑前应使第一节沉井位置正直,表现水平凹缝内清理干净，然后立模浇筑碎，待碎强度达到设计要求后再拆模继续挖土下沉。沉井接高时应注意以下问题：首先，沉井接高应尽量纠正倾斜，接高各节的竖向中轴线与前一节的中轴线重合.其次，接高沉井的模板不得直接支承在地表上,并应预防沉井接高后使模板与地面接触。再次，为防止沉井接高时急剧下沉发生倾斜,接高前不得将刃脚下的土体掏空,接高加重应对称、均匀地进行。六、沉井封底、填充井孔及浇筑井盖当沉井沉至设计标高后
18、，应检验基底的标高、地质情况、平面尺寸和基底承载力，有关尺寸应在误差允许范围内,地基经检验及处理合乎要求后应立即封底。宜尽可能在排水情况进行（干封），若涌水量大（渗水量上升速度6mmmin）抽干水有困难,用水下灌注砂方法。导管的数量根据碎的摊铺数量确定。因沉井底面较大，当现场第一斗碎备料有限时，可在沉井底做一“锥形坑，坑深05m,上口半径0。5m,将导管下口放入锥口底30cm,确保第一斗砂灌下后导管下口埋入碎中,待封底碎达到一定强度后（一般达到5mpa）后方可将水抽干，然后填心和盖板施工。七、沉井下沉过程中遇到的问题及处理本桥沉井施工过程中发生了井内流砂、井外壁岩石卡壳等造成沉井倾斜,同时在岩
19、层段出现下沉困难的问题.1、沉井发生倾斜的处理首先应找出偏斜的原因，结合本桥施工情况，除挖土不均匀外，造成偏斜的原因有以下几种：（1）基底土层软硬不均；（2）井内发生流砂、沉井突然发生下沉；（3）刃脚突然遇到障碍物（如孤石、钢件等）而未及时发生；（4）沉井四周个别地方荷载不均匀。其次，对沉井发生倾斜应立即予以纠正,纠正的方案采用以下几种：（1）采用沉井内偏挖土纠偏：这是最基本的纠偏方法，即在刃脚较高的一侧挖土（必要时在较低的一侧加支撑或回填砂砾），偏挖高侧刃脚下的土，使其失去支撑能力，见图3,这样就形成了以沉井自重G为主动力，以支撑点为A为转动中心的转动力矩,从而使其高侧刃脚由B向低处B运动，
20、达到新的平衡.采用此种办法还可以纠正沉井的水平位移或既偏斜又有水平位移。但当沉井下较深或沉井侧面土较坚实时,由于侧面土的阻力较大,采用此种办法难以收到较好的效果。（2）井顶施加外力纠偏当沉井入较深时,由于侧面土的阻力较大,见图4,虽然高侧刃脚下A处已悬空,但由于土压力F及井壁磨阻力F的存在，使沉井难以绕支点B转动,因而A点也不易下沉。为消除约束反力F、F所引起的约束力矩，可在井顶施加水平力或竖向力，利用这些力和自重的转动力矩一起抵消约束力矩，达到纠偏目的，见图5,具体采用滑车组或绞车施加水平力，采用在沉井顶配重增加竖向力。（3）减小沉井侧面阻力纠偏即设法减少约束力（即侧面阻力）的办法达到纠偏目
21、的,减少侧面阻力施工中采取了以下两种办法：一是用射水冲松土层（见图6）,二是在井外侧壁挖土（见图7）的办法达到减少约束力的办法来纠偏。八、沉井沉井下沉困难主要是由于沉井自重克服不了井壁的阻力，刃脚下遇到大的障碍物或井外岩石卡壳所致。因此，要从增加自重和减少井壁阻力上以及如何消除障碍物上考虑。1、加重法：在沉井顶面铺设平台，然后在平台上放置重物,如砂袋、干垒块（片）石等，施工中防止重物倒塌，所以垒置高度不可太高。2、采用射水法减少井壁的阻力，混凝土施工中尽量使井壁光滑，利用高压水流冲松井壁附近的土，且水流沿井壁下渗而润滑井壁，也可在井壁混凝土中不同高度对称预埋几组高压射水管道，在井壁外侧留有喇叭口朝上方的射水嘴,利用高压力把井壁附近的土冲松，水沿井壁上升，起润滑作用，从而减少井壁磨阻力,帮助沉井下沉。3、炮震法：利用炮震冲击力减小刃脚下土的反力和井壁上土（石）的磨阻力,增加沉井向下的冲击力,迫使沉井下沉。具体在井底部埋置适量的炸药,埋深IoCm左右,毫秒雷管引爆.一般每个爆炸点用药量控制在Oo20.3kg,施工中注意防止炸坏刃脚混凝土.4、消除刃脚下的障碍物可用旋挖、爆破、切割等手段解决下沉困难问题.总之，通过上述施工工艺、技术措施和问题处理办法,顺利完成了该桥7个沉井施工任务，达到预期施工效果，并经监理工程师检查达到优良标准，为今后现场预制沉井施工积累了经验.
