圓端形薄壁空心墩無支架翻模法施工技術(shù)[權(quán)威資料]

圓端形薄壁空心墩無支架翻模法施工技術(shù) 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】本文以南疆鐵路吐魯番至庫爾勒增建二線鐵路工程 DK74+813 托克遜特大橋?yàn)槔?，介紹在惡劣氣候條件下圓端形薄壁空心墩無支架翻模法施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，為類似空心墩施工提供參考 【關(guān)鍵詞】圓端形薄壁空心墩無支架翻模法施工技術(shù) TU74 A 在南疆鐵路改擴(kuò)建工程建設(shè)中，由于地形變化較大，高橋墩占了很大比例。薄壁空心墩能夠以較少的材料獲得較大的截面抵抗矩，既充分發(fā)揮了材料的力學(xué)性能，又較經(jīng)濟(jì)的滿足了剛度要求，且結(jié)構(gòu)整體性好，能夠滿足較高的抗震設(shè)防要求。在南疆鐵路全線橋梁中，墩高超過 30m 均設(shè)計(jì)為薄壁空心墩。 薄壁空心墩的施工相比實(shí)心橋墩具有支架工程量大，模板周轉(zhuǎn)慢，每次澆筑混凝土高度小的特點(diǎn)。本文介紹了一種不搭設(shè)外部支架，而是在外模上設(shè)置固定托架形成工作平臺(tái)的翻模施工工藝，節(jié)省材料，施工進(jìn)度快，在工程實(shí)踐中得到了較好的應(yīng)用。 1 工程概況 南疆鐵路吐魯番至庫爾勒增建二線鐵路工程為設(shè)計(jì)時(shí)速 160km 的國(guó)家 I 級(jí)客貨共線 鐵路， DK74+813 托克遜雙線特大橋?yàn)?59 孔 32m 跨后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋，全橋長(zhǎng)度1.951km。該橋 24# 54#墩身為薄壁空心墩，墩身截面為圓端形，設(shè)計(jì)墩高最低 32.9m，最高 52.1m。墩身底部為 2.5 米的實(shí)體段，墩帽為 3.6 米的實(shí)體，中間部分為空心，墩身外壁坡度 45:1，內(nèi)壁坡度 65:1。薄壁墩壁厚最小處 51.3 厘米，最大處 91.3 厘米?？招亩諆?nèi)部自托盤以下 5 米處沿墩壁設(shè)置一圈 60 厘米寬， 30 厘米厚的鋼筋混凝土環(huán)形檢查平臺(tái)，供人員檢查墩身情況用。之后每 10 米高度設(shè)置一圈，每個(gè)墩共 4層檢查平臺(tái)，平臺(tái) 與平臺(tái)之間由爬梯相連。（見圖 1-1：墩身大樣圖） 工程地點(diǎn)位于南疆托克遜縣戈壁灘百里風(fēng)區(qū)，自然環(huán)境惡劣，全年 8 級(jí)以上大風(fēng)天氣在 60 天以上，且一年四季均有，極限風(fēng)力達(dá)到 14 級(jí)，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和施工安全。惡劣的氣候條件對(duì)本工程的質(zhì)量控制和安全施工都提出了較高的要求。 圖 1-1 墩身大樣圖 2 施工工藝選擇 2.1 模板系統(tǒng) 薄壁空心墩身多采用滑模、爬模和翻模施工。墩身施工的垂直提升設(shè)備主要有纜索吊機(jī)、塔吊、井架等?；：团滥Ｊ┕ぽ^適用于截面形狀不變的薄壁空心墩，且需要設(shè)置液壓頂升系統(tǒng)和爬升導(dǎo)軌、附墻預(yù)埋件等，工藝相對(duì)復(fù)雜。由于墩身截面尺寸與墩高關(guān)系固定，且考慮到空心墩身數(shù)量多、工期緊的因素，采用翻模法施工具有模板投入較少、工藝簡(jiǎn)單、模板易于在各墩之間倒用形成流水作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。 綜合分析后采用定型鋼模板結(jié)合墩身的內(nèi)部檢查平臺(tái)位置確定結(jié)構(gòu)分段位置的施工方法，外模整體分為 10 塊，圓周部分 4 塊，直線部分 6 塊，直線段模板總長(zhǎng)為 4.4m，橫向組成分為 3 塊 (1.7+1+1.7)米。每塊外模高 1.5 米，再根據(jù)各墩高度不同在墩身最下部配以 0.5 米或 1 米高的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)模板。內(nèi)模使用標(biāo)準(zhǔn) 6015 和 3015 模板拼裝，其中 6015 模板用在內(nèi)模直線段， 3015 模板用在內(nèi)模圓弧段，圓弧段拼裝的錐形缺口用木板加工后予以填塞。 該模板系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 大模板混凝土施工接縫少，每個(gè)圓弧段僅用兩塊大模板拼接，模板整體性好，易加固。 內(nèi)模采用定型小塊模板，重量輕，使用人力即可進(jìn)行模板的拆裝作業(yè)，無需安置墩內(nèi)起重設(shè)備。缺點(diǎn)是小模板整體性差，加固工作量大，易發(fā)生漲模、跑模事故；同時(shí)模板拼縫多，易漏漿，影響混凝土表面質(zhì)量。 2.2 支架系統(tǒng) 在南疆鐵路改擴(kuò)建工程中，部分工點(diǎn)采用內(nèi)外滿堂支架 法進(jìn)行薄壁空心墩施工，人行步梯搭設(shè)在外滿堂架中。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)整個(gè)墩身進(jìn)行全封閉防護(hù)，工人作業(yè)環(huán)境好，在進(jìn)行墩身缺陷修補(bǔ)和混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)較為方便和安全；缺點(diǎn)是支架搭設(shè)材料用量大，搭拆作業(yè)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，同時(shí)高支架的穩(wěn)定性和安全系數(shù)要求高，必須確保萬無一失。由于本工程地處南疆風(fēng)區(qū)，瞬時(shí)風(fēng)力曾達(dá)到 14 級(jí)，外支架易失穩(wěn)破壞，通過計(jì)算確定支架穩(wěn)定性難以滿足抗風(fēng)要求，需要用竹篾板在支架迎風(fēng)面設(shè)置楔形防風(fēng)罩，是十分不經(jīng)濟(jì)的。 本工程所采用的無支架法有兩層含義：其一是墩身施工不搭設(shè)外架，墩身上無需預(yù)埋固定頂升 模板的預(yù)埋件；其二是在每層外模上采用角鋼支架設(shè)置成托架形成固定工作平臺(tái)，供人員作業(yè)和堆放臨時(shí)材料。該方案在施工過程中需要注意幾個(gè)問題： 墩身內(nèi)部滿堂腳手架仍需設(shè)置，用于人員上下通行和內(nèi)模加固，同時(shí)為保證支架穩(wěn)定性，每隔一定高度，支架應(yīng)與墩身牢固連接。 外模托架應(yīng)采用焊接或螺栓連接與模板形成牢固整體，并計(jì)算最大負(fù)荷，確保施工過程中的荷載不超過安全范圍。 托架的平臺(tái)和護(hù)欄應(yīng)按照相應(yīng)安全規(guī)范設(shè)置防護(hù)措施，確保安全施工。 2.3 起重系統(tǒng) 綜合考慮模板重量以及工期要求，在墩身施工中實(shí)際采用 QTZ40 型塔吊作為物料提升的工具，同時(shí)為保證在強(qiáng)風(fēng)地區(qū)塔吊的使用安全，除按照塔吊安裝要求在墩身規(guī)定高度埋設(shè)附墻架外，每個(gè)塔吊額外在迎風(fēng)面增加兩道與地面成 45度夾角的鋼絲繩地錨。塔吊懸臂長(zhǎng)度為 42 米，每三個(gè)墩在中墩處安裝一臺(tái)，負(fù)責(zé)此三個(gè)墩身的起重作業(yè)。同時(shí)另外配備兩臺(tái) 50t 汽車起重機(jī)，用于機(jī)動(dòng)作業(yè)。 2.4 混凝土輸送系統(tǒng) 由于混凝土泵車的最大輸送高度無法滿足施工需求，因此采用 HBT60S 型混凝土拖式地泵作為輸送設(shè)備，泵管沿墩身內(nèi)部腳手架布置，隨工作面升高一同接長(zhǎng)。每個(gè)墩身安裝一套泵管，通過墩 身底部進(jìn)人洞伸出與地泵相連，便于泵車移位同時(shí)避免了每次澆筑混凝土拆卸泵管。 3 主要施工方案 3.1 工序流程 無支架翻模法圓端形薄壁空心墩施工流程見圖 3-1： 圖 3-1 圓端形薄壁空心墩翻模施工工藝流程圖 3.2 確定翻模施工流水節(jié)奏 首先將滿足計(jì)劃工期要求作為首要限制條件，根據(jù)同類工程施工經(jīng)驗(yàn)確定墩身每一節(jié)段循環(huán)時(shí)間，再將模板、支架等材料擬投入數(shù)量與計(jì)劃同時(shí)開工工點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行綜合分析，確定最優(yōu)的成本 -工期關(guān)系。后續(xù)施工展開后，即時(shí)收集流水施工的各項(xiàng) 參數(shù)與計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，分析進(jìn)度滯后或超前的原因，調(diào)整設(shè)備、人力等資源投入，確保工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 圓端形變截面墩身的外模尺寸與墩身高度是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即外模除直線部分各墩身可以通用外，圓端部分只能用在各墩身固定高度上（高度從墩頂反算），因此通過確定每次澆筑混凝土高度來確定每工作面模板數(shù)量，從而得出模板總量與工作面數(shù)量關(guān)系，進(jìn)而確定總工期。 空心墩每次澆筑混凝土高度主要受兩個(gè)因素制約：一是方便施工，盡量縮短每節(jié)段循環(huán)時(shí)間，一次澆筑混凝土高度過高，鋼筋綁扎、模板安拆等工序的工效降低嚴(yán)重；二是計(jì) 算混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力能否滿足模板強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。由于本工藝的內(nèi)模為小塊鋼模拼接而成，接縫多，整體性差，不易加固，混凝土壓力過大將增加漲模的風(fēng)險(xiǎn)。 通過計(jì)算以及參考同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，本工程確定混凝土每次澆筑高度為 4.5m，即三節(jié)外模高度 。當(dāng)墩身澆筑至內(nèi)部檢查平臺(tái)位置時(shí)，調(diào)整該次混凝土澆筑高度與平臺(tái)位置平齊。 3.3 模板加工和安裝 外模面板為 6mm 厚鋼板，背面加勁肋采用 10mm 厚的鋼板：豎肋間距為 40cm，橫肋間距為 35cm。模板螺絲孔橫向間距為 10cm，豎向間距為 12.5cm，孔口為 1426mm 的長(zhǎng)孔。 因混凝土每次澆筑高度按 4.5m 考慮，上次的頂模（ 1.5m 高）作為下次模板安裝的基模，每次需翻轉(zhuǎn) 31.5m共 3 層模板。外模板依靠塔吊和汽車吊進(jìn)行拆除、翻轉(zhuǎn)和提升。模板在拼裝前必須進(jìn)行清潔，并涂抹脫模劑保證混凝土表面質(zhì)量。模板拼裝的時(shí)候，由于施工人員站立在下層的支架腳手板上，必須待下層模板全部螺栓連接完成，徹底固定后再吊裝上層模板，以保證模板的整體穩(wěn)定。內(nèi)模采用人力提升，安裝人員根據(jù)空心墩不同高度的截面大小調(diào)整內(nèi)模位置，確保墩身壁厚符合設(shè)計(jì)要求。內(nèi)外模板用 12 的 拉桿進(jìn)行連接，拉桿數(shù)量每平米不少于 4 根，拉桿外套 pvc 管，拆模時(shí)抽出拉桿可重復(fù)使用。模板加固完成后，使用全站儀測(cè)量立模截面上口的標(biāo)高和平面位置，確保誤差滿足規(guī)范要求。 3.4 外模托架制作和安裝 所有外模進(jìn)場(chǎng)后，包括圓弧段和直線段鋼模板，都首先要在地面上焊接安裝三角形支架形成托架系統(tǒng)。支架采用70708mm 角鋼焊接在模板背面，橫向間距 50cm。在支架頂面鋪設(shè) 4cm 厚度楊木板形成工作平臺(tái)?？紤]到施工地點(diǎn)常年大風(fēng)的特殊情況，木板用 2mm 厚鐵條壓平并與支架焊接，每 2m 一道，保證平臺(tái)的抗 風(fēng)能力。平臺(tái)側(cè)面每隔 50cm 焊接 1根 1.2m 高的壁厚 3mm 架子管作為護(hù)攔立柱，立柱上安裝兩道橫桿，保護(hù)施工人員的安全。整個(gè)工作平臺(tái)底部和護(hù)欄側(cè)面懸掛密目安全網(wǎng)防止高空墜落，墜物打擊。（見圖 3-2：模板托架） 圖 3-2：模板托架 模板翻升時(shí)，外托架與模板形成一個(gè)整體共同移動(dòng)，只需要將各塊模板之間連接的安全網(wǎng)臨時(shí)拆除，待模板翻升到位后再予以連接即可。 3.5 鋼筋制作安裝 本橋薄壁空心墩每截面共有 720 根 16 豎向主筋，內(nèi)外壁各 360 根。為配合模板工程，主筋每次接長(zhǎng) 4.5m，采用雙面搭接焊。保護(hù)層為 5 厘米。鋼筋的綁扎及焊接嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。需要注意的是，在進(jìn)行墩身外側(cè)的鋼筋綁扎時(shí)，由于沒有外腳手架，外模亦尚未安裝，操作人員需要在內(nèi)支架懸挑出來的懸空平臺(tái)上作業(yè)，必須特別注意安全防護(hù)。 3.6 混凝土施工 根據(jù)施工工藝的要求，泵送混凝土要具有較好的流動(dòng)性和和易性；在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，采用較高的砂率（砂率為41%）和緩凝高效減水劑，摻入粉煤灰（用量為 7.5%），塌落度設(shè)計(jì)為 18 22cm。由于南疆地區(qū)夏季氣溫較高，要求混凝土的初凝時(shí)間 8 小時(shí)以上。 在砼 澆筑完成后，待砼終凝后再覆蓋、灑水養(yǎng)生。砼養(yǎng)護(hù)用水與砼拌和用水相同。砼養(yǎng)護(hù)灑水時(shí)間一般為 7 天。但是要根據(jù)氣溫、溫度、水泥品種和摻入外加劑等情況酌情延長(zhǎng)或縮短時(shí)間。 3.7 墩頂實(shí)心段施工 空心墩墩頂實(shí)體段高 1.5 米，為懸空現(xiàn)澆板式結(jié)構(gòu)，要求底模支撐必須牢固可靠，能夠承受現(xiàn)澆混凝土施工過程中的荷載。施工工序如下： 在最上層檢查平臺(tái)上搭設(shè) 9 根 2020cm 截面的方木。 在每根方木上鋪設(shè)一根 14 號(hào)的槽鋼，槽鋼長(zhǎng)度與方木相同，并用鐵絲與方木牢固捆扎在一起。鋪設(shè)槽鋼的目的是分 散支架立柱的點(diǎn)荷載為線荷載，增強(qiáng)方木的抗剪能力。 在槽鋼上搭設(shè)腳手架至墩頂實(shí)體段底部，腳手架順橋向 11 列，橫橋向 5 行，從下至上共 5 層，步距為 75 厘米，層距為 65cm，每一行均需設(shè)置剪刀撐。 在腳手架頂部設(shè)頂托，頂托上鋪設(shè) 1010cm 方木，在方木上鋪設(shè) 1.5cm 厚竹夾板做為底模。 綁扎實(shí)體段鋼筋網(wǎng)片，澆注混凝土。為減輕支架荷載，實(shí)體段混凝土分兩次澆筑。經(jīng)過計(jì)算，第一次澆注高度為 80 厘米，第二次與托盤混凝土同時(shí)澆注。 支架搭設(shè)平面和斷面方式見圖 3-3：實(shí)心段支架 平面圖和圖 3-4：實(shí)心段支架縱斷面圖。 圖 3-3 實(shí)心段支架平面圖 圖 3-4 實(shí)心段支架縱斷面圖 3.8 一些特殊的防風(fēng)措施 由于工程所在地特殊的氣候條件，如何最大程度降低頻繁大風(fēng)對(duì)施工的影響，確保施工安全是首要考慮因素?，F(xiàn)場(chǎng)采取的各類防風(fēng)措施在近一年半的施工過程中較好的發(fā)揮了作用，經(jīng)受住了多次 10 級(jí)以上大風(fēng)的考驗(yàn)。 在外模上安裝攬風(fēng)繩，沿墩周圍均布 6 根。攬風(fēng)繩用直徑 12mm 鋼絲繩制作，與地面的夾角不大于 60 度。 增加塔吊附墻架的數(shù)量，按照每 10m 一道布置，比設(shè)計(jì)數(shù)量增加一倍。同時(shí)每座塔吊在迎風(fēng)面設(shè)置兩根成 90 度夾角的攬風(fēng)繩。 風(fēng)力超過 6 級(jí)時(shí)，不得進(jìn)行起重作業(yè)。 加強(qiáng)安全教育，落實(shí)高空作業(yè)各項(xiàng)安全措施；同時(shí)收集天氣預(yù)報(bào)信息，刮風(fēng)前做好各種防風(fēng)準(zhǔn)備工作。 4 施工中應(yīng)注意的問題和處理方法 4.1 墩身施工的線形控制 薄壁空心墩的模板位置易受風(fēng)力、機(jī)械振動(dòng)、施工偏載的影響，往往在測(cè)量合格后，混凝土澆筑過程中發(fā)生位移。而且在翻模爬升過程中會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，由于模板剛度大而難以調(diào)整。 首先在支模過程 中利用垂球?qū)Ρ”诙账膫€(gè)角的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，保證模板安裝精度。當(dāng)誤差難以滿足要求時(shí)，可通過在上下模板接縫處增加鋼墊片來調(diào)整模板垂直度。其次在模板安裝加固完成后，在模板上口橫橋向設(shè)置一道、順橋向設(shè)置兩道通長(zhǎng)拉桿，拉桿用 25 的精軋螺紋鋼制作，并安裝配套螺帽。用全站儀對(duì)模板上口四角控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，通過調(diào)整拉桿螺帽來微調(diào)模板截面形狀，使其滿足測(cè)量要求。第三混凝土應(yīng)分層澆筑，泵管應(yīng)沿墩身四周均勻布料，并沿同一方向順序澆筑，每層厚度為 30cm，避免混凝土面高差過大對(duì)模板產(chǎn)生偏壓。 4.2 混凝土配合比控制 泵送混凝土對(duì)混凝土的坍落度、和易性、砂石料粒徑等有嚴(yán)格的要求，即要求混凝土有良好的可泵性。由于本工程所在地風(fēng)沙大，砂石料廠設(shè)備簡(jiǎn)陋，砂石料易受污染，產(chǎn)生砂子級(jí)配不合格，石子粒徑、含泥量超標(biāo)等問題。 通過在拌合站設(shè)置篩沙機(jī)、洗石機(jī)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行二次處理的方式，較好的解決了不合格砂石料問題，保證了泵送混凝土質(zhì)量。 4.3 內(nèi)模加固問題 空心墩內(nèi)模使用 3015 和 6015 標(biāo)準(zhǔn)模板拼裝，使用 U型卡和鋼管頂托加固，內(nèi)模板鋼板厚為 3mm，同時(shí)單塊模板面積也大大小于外模板，因此拼裝 完成的內(nèi)模板剛度和整體性差，在混凝土澆筑過程中曾發(fā)生內(nèi)模漲模的事故。 分析事故主要原因，一是模板加固不到位，個(gè)別卡扣未連接；二是漲模發(fā)生在入冬以后，氣溫降低，混凝土凝固時(shí)間變長(zhǎng)。為杜絕此類事故的再次發(fā)生，采取了以下措施：一是在內(nèi)模上增加 14#槽鋼制作的通長(zhǎng)背肋，高度每米一道，有效加強(qiáng)了內(nèi)模的整體剛度；二是進(jìn)入冬季施工以后，采取各種保溫升溫措施，縮短入?；炷聊虝r(shí)間。 4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù) 本工程地點(diǎn)位于南疆戈壁荒灘，全年基本無降水，地表蒸發(fā)量大。夏季氣溫可達(dá) 44 攝氏度，地表和 模板溫度可超過 50 度，這樣的環(huán)境狀況對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)提出了較高的要求。針對(duì)墩身高，水源遠(yuǎn)的特點(diǎn)，每三個(gè)墩修筑了一個(gè) 8 立方蓄水池，使用揚(yáng)程 100m 的高壓水泵對(duì)墩身進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。 在高溫季節(jié)施工過程中，混凝土澆筑前首先對(duì)混凝土結(jié)合面和整個(gè)模板表面灑水降溫，并將混凝土澆筑作業(yè)盡量安排在一天中氣溫較低的傍晚或夜間進(jìn)行?；炷脸跄笤诒砻娓采w棉被，注水保持濕潤(rùn)?；炷敛鹉：螅捎谠陲L(fēng)區(qū)無法對(duì)墩身側(cè)面進(jìn)行包裹，人工手持高壓水槍在模板外托架上可對(duì)整個(gè)混凝土面進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)， 24 小時(shí)不間斷，養(yǎng)護(hù)時(shí)間 7 天以上。 5 結(jié)語 通過無支架翻模法在托克遜特大橋薄壁空心墩施工中的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了施工工序、便于操作，施工質(zhì)量和進(jìn)度能夠