双肢薄壁高墩大块钢模翻模施工工法
一、前言
随着公路交通事业的发展,桥梁向着大跨、高墩的方向发展,相继出现了100m以上的高墩。
本工法是在贵阳小关水库特大桥墩身施工中形成的。
由于该桥桥型特殊且跨大、墩高,对墩的垂直度偏差有很高的要求。
为了解决高墩施工、工期紧张等困难,通过对各种模板的比较分析,该桥高墩采用大块钢模6米翻模施工。
该项技术具有施工速度快、工程质量好、人员操作安全、劳动强度低、经济效益好等优点,经总结形成此工法。
该项技术QC成果获2002年度中铁五局集团QC成果一等奖、2002年度铁道部QC成果交流奖
二、工法特点
1.易控制墩身偏心、扭转,能够随时纠正墩身施工误差,保证墩身垂直度要求。
混凝土表面平整光洁,外观质量好。
2.模板和内外作业平台可一次安装。
3.一次浇筑6~9米施工速度快,减少接茬筋用量,降低成本。
三、适用范围
本工法适用于同类墩型公路、铁路桥梁混凝土高墩、高塔柱施工。
四、工艺原理
翻模是由三节段大块钢模板、内外工作平台、塔式起重机、手动葫芦组合而成的成套模具。
施工时第一节模板支立于墩身基顶上,第二节模板支立于第一节模板上,第三节模板支立于第二节模板上。
第一次浇筑9米高墩柱底座混凝土,待混凝土浇筑完毕终凝后,绑扎第四层钢筋。
绑扎完毕后,利用塔式起重机和手动葫芦拆除第一节模板,并将其分别翻升至第四层,再绑扎第五层钢筋,拆除第二节模板,将其翻升之第五层。
以后每次浇筑6米高度混凝土,形成钢筋绑扎、拆模、翻升立模、测量定位、接长泵送管道、浇筑混凝土、养生和标高复核的循
每一节模板高度为3m ,主要由内外模板、横背杠、竖背杠、拉筋、工作平台组成(见图1、图2、图3、图4)。
五、施工工艺
1.工艺流程(见图2)
图2 工艺流程图
2.施工要点
(1)模板设计及加工
模板的设计应保证模板有足够的刚度,以保证一次浇筑6~9米高混凝土。
在设计计算时,应考虑混凝土对模板的最大侧压力、泵送混凝土时对模板的冲击力及振捣混凝土时产生的荷载。
以图1所示墩身截面模板设计为例,外模分为4块边模和2块端模;模板之间用M22螺栓连接。
边模横背杠采用[10槽钢,端模横背杠采用[18a 槽钢,横背杠间距为50cm ,边模竖背杠采用[10槽钢,竖背杠间距应根据空心墩尺寸确定。
外模模板面均采用5mm 厚钢板。
内模分为4块边模和8块倒角模,宽度分别为6.25m 和2.7m ;模板之间用M22螺栓连接。
模板横背杠均采用[10槽钢,横背杠间距为50cm ,边模竖背杠采用[10槽钢,竖背杠间距与外模竖背杠间距对应。
内模模板面均采用3mm 厚钢板。
拉筋布置应配合内模尺寸考虑。
每节模板均设置工作平台,利用角钢焊接在模板竖背杠上,与模板形成整体,工作平台上铺3mm 厚钢板,外侧工作平台沿周边设立防护栏杆并挂安全网,可供操作人员作业、行走,存放小型机具。
对于其他结构形式桥墩,可根据墩身形式调整模板尺寸构造。
(2)立模准备
对已加工好的大块钢模进行试拼,检查模板加工精度、拼装精度是否达到设计要求。
利用全站仪恢复承台纵、横中线,根据承台中心放出墩身边线。
为使施工空心墩部分时内外模板对应,先沿墩身边线位置砌台座,以便在台座上立模,台座高度以便于拆除底节模板为准。
循
环
对实心墩形式,该台座尺寸可改为墩身高度减去3m的整数倍,剩下不足一节模板的高度,以便于施工。
(3)绑扎钢筋和安装模板
在基顶面设计位置开始绑扎钢筋,待第一节3m高钢筋绑扎完毕后,先安装第一节模板,并检查模板垂直度,用水准仪和全站仪检查模板边线是否与墩身设计位置吻合。
检查完毕后,继续绑扎第二、第三节钢筋,并安装二、三节模板。
在钢筋绑扎时,将墩身水平勾筋绑扎牢固,并间隔1m焊接在墩身竖向钢筋上,使墩身钢筋形成整体骨架,焊接前先检查钢筋骨架尺寸;在钢筋骨架外挂2cm 厚混凝土预制垫块;立模板时,将模板贴紧垫块,穿上拉筋并拧紧,保证模板的结构尺寸。
在拉筋外套PVC管,以增加拉筋倒用次数。
(4)浇筑混凝土
混凝土采用水平分层灌注,每层厚度一般为30cm,用插入式震动器捣固,注意不要漏捣、重捣和捣固过量。
浇筑完毕后要及时养生,待混凝土强度达到2.5MPa后,人工清除浮浆,凿毛混凝土表面。
(5)模板翻升作业
在浇注完底节混凝土24h后,绑扎上节钢筋。
绑扎完3m高钢筋后,拆除第一、二节模板拉筋,将第一节模板用塔吊吊运至第三节模板上,以第三节模板为基座立模,立模完毕后继续绑扎3m高钢筋,再将第二节模板用塔吊吊运至第一节模板上。
(6)墩顶封闭
当模板翻升至墩顶封闭段底模设计起点标高时,在内外侧模上安装封闭段模板。
其内模支架采用焊接钢桁架,模板采用5cm厚的木板,拼缝要严密。
(7)拆除模板
施工至墩顶后,墩顶仍保留3个节段模板,待墩身混凝土强度达到规范要求时,拆除模板。
拆除时按先底节段,再中节段,最后顶节段的顺序进行。
六、机具设备
一个双肢薄壁高墩翻模施工所需的机械设备见表1。
七、劳动组织
翻模施工作业要求组织好工班和专业班组,一个双肢薄壁高墩所需劳力组织见表2。
表1 机具设备
(一)质量标准
1、符合现行《公路桥涵施工技术规范》、《公路钢筋混凝土工程施工规范》、《公路工程质量检验评定标准》要求。
2、每节段立模前和混凝土灌注后在无太阳强光照射、无大风、无振动干扰的条件下测定墩身纵向、横向中心线,偏差不大于10mm。
3、每节段混凝土灌注完后及时抄平,墩身总高度误差不大于20mm。
4、混凝土强度合格率100%,表面平整,无蜂窝、麻面,外观美观。
5、模板质量控制
(1)模板加工安装按表3规定标准进行质量控制。
(2)按表4规定标准进行模板组装质量控制。
表3 模板加工质量标准
表4模板组装质量标准
(二)质量保证措施
1、墩中心和扭转控制。
先用全站仪测设每节墩身立模中心,再分别测设纵、横向中心线,进行校核,每次校核在一个方向上进行多测回测量和换人测量,通过比较选择正确结果。
2、坚持对原材料进行进货检验和进场后试验,确保使用优质材料。
3、如在雨天浇筑混凝土,应在墩身钢筋上搭设彩条布防雨。
混凝土浇筑应在仓内无水的情况下进行。
4、编制完善的模板制作、安装拆除和钢筋、混凝土作业的工序作业指导书,严格按作业指导书要求操作,保证工序操作质量。
5、认真细致地做好工程预检、隐检和不定期质量检查、评定工作,发现问题后与责任人一起制定纠正措施,报项目部总工程师批准后,组织实施。
6、对全部上岗人员进行岗前质量培训,做好工前技术交底。
九、安全措施
除遵守建设部、中华全国总工会、劳动人事部联合发布的《建筑安装工人安全技术操作规程》外,还要抓好以下几方面工作。
1、进行安全教育。
建立健全各项规章制度,加强岗位责任制。
严格施工纪律,严格按照操作规程作业。
2、高空作业人员作业时必须配戴安全帽、穿施工鞋、系安全绳。
3、工作面挂安全网,墩下便道应搭设防护棚。
应定期检查工作平台栏杆是否牢固,发现问题及时整改。
4、遇到暴雨、雷电及6级以上大风时,应停止施工并切断电源,保护好各种设备。
5、未经工班长批准,任何人不得顶岗、跨岗作业。
严禁从高空向下抛掷杂物。
6、塔式起重机和电梯的司机要经培训考核,持证上岗。
定期检查各种限位开关、起重钢丝绳、卡环、附着杆,如有损坏及时更换。
7、塔式起重机作业要有专人指挥。
禁止超负荷起吊。
起重机顶部、大臂前部要设置信号灯。
十、效益分析
采用6米大块钢模翻模施工安全,质量可靠,进度快,成本低,经济效益显著。
与一般2~3米翻模施工相比,可减少接茬筋50%,降低了成本,缩短工期20%。
混凝土内实外美,表面平整光洁。
十一、应用实例
贵阳小关水库特大桥主桥2#、3#、4#、5#墩墩身为双肢薄壁空心构造,每肢宽12.5m,厚2.5m,底部20~40 m为实心段,上部为空心段,空心段壁厚0.75m,墩身混凝土为C40混凝土。
墩高分别为58m、100m、87m、48m。
贵阳小关水库特大桥4个主墩对该工法的应用均取得成功。
墩身施工最快1m/天,减少接茬筋5t,
约1.8万元,减少施工缝凿毛工人工费1.2万元。
经质量检测,中心偏差15mm,标高误差10mm,均小于规范容许偏差值,节段间接头平顺,无错台,混凝土表面平顺光洁,颜色一致,优良率100%。