浅谈桥梁高墩施工技术
中交路建南方公司
摘要
近年来,山区高速公路建设的迅速发展使得高墩桥梁的设计与施工越来越重要。
文章介绍了桥梁高墩施工中常用的三种方法(滑模施工,爬模施工,翻模施工)及施工过程中需注意的问题,并比较了这三种方法各自的特点，以期对同类桥梁施工提供参考。
关键词:桥梁高墩;施工技术;爬升模板;滑升模板;
翻身模板近几年,山区高速公路建设的迅速发展使得高墩桥梁的设计与施工越来越多。
目前,桥墩施工中存在高墩由于施工数量多、工作面积小,施工条件差,无法像矮墩一样一次浇筑成型的问题。
1966年在成昆线安宁河3号桥,首先使用滑升模板灌筑钢筋混凝土空心墩,获得成功,20世纪80年代后期应用于桥墩的爬升模板,90年代初期采用的翻升模板,这些施工方法都为修建高桥墩开创了新的途径。
1滑模施工
1.1滑模的主要构成
滑模施工是指模板挂在工作平台的围圈上,沿着所施工的混凝土结构截面的周边组拼装配,并随着混凝土的灌筑由千斤顶带动向上滑升,其主要构成包括工作平台、内外模板、混凝土平台、工作吊篮和提升设备。
1.2滑模施工流程
1.2.1滑模组装。
首先,在基础顶面搭枕木垛,定出桥墩中心线;然后,在枕木垛上安装工作平台;最后,提升整个装置,撤去枕木垛,再将模板落下就位,随后安装余下的设施。
1.2.2灌注混凝土。
滑模宜灌筑低流动度或半干硬性混凝土,灌筑时应分层、分段对称地进行,分层厚度20～30cm为宜。
1.2.3提升与收坡。
在提升过程中要求:(1)在正常气温条件下,提升时间不宜超过1h;(2)滑模提升时应做到垂直、均衡一致,顶架间高差不大于20mm;(3)要求三班连续作业,不得随意停工。
1.2.4.接长顶杆、绑扎钢筋。
为不影响提升的时间,钢筋接头均应事先配好,并注意将接头错开。
1.3滑模施工要点
1.3.1.测量控制。
滑模在滑升过程中,受各种不均匀动力影响,模体会发生偏移现象,为方便及时地观察模体偏移,在四面中心或四角设4根重锤线,每滑升30cm时检查重锤线相对于初始混凝土或基线的位移,并且每向上滑升2m,使用全站仪或经纬仪观测1次,发现偏差及时纠正,保证变形在2cm内。
滑升过程中,通过调整千斤顶高差逐渐完成自身纠偏。
1.3.
2.严格按照分层分片对称浇注混凝土。
每次滑升间隔时间≤2h,滑升高度≤30cm。
1.3.3.因故停止浇注混凝土超过2h,应采取紧急停滑措施,并对停工造成的施工缝认真处理。
1.3.4.滑升过程中,遵循“分层交圈、均匀浇注、均衡提升、减少停顿”的原则,其他各工序作业均应在限定时间内完成,不得以停滑或减缓滑速来迁就其他作业。
1.3.5.混凝土浇注时必须有计划均匀地变换浇灌方向,出模强度必须控制在
0.2～0.4MPa。
1.4滑模施工的特点
滑模工艺以其使用周转材料少、作业周期间歇短、速度快、一次成型、机械设备使用少、施工成本投入低、节约资源及安全、高效等优点,适用于施工场地狭小、混凝土结构设计高度较大的工程施工。
2 爬模施工
爬升模板(即爬模),是一种适用于现浇钢筋混凝土竖向(或倾斜)结构的模板工艺,具有大模板和滑动模板共同的优点,用途广泛。
2.1爬模结构构成
整个爬模按功能分为承重架及墩身砼模型架两大部分。
承重架由型钢、钢轨组成,承受模板传递的荷重,与墩身予埋件联接。
承重架内有液压及爬行系统操作平台,是爬模顶升的关键部分,顶部设有主模型工作平台,下部平台可作修补墩身砼和拆除联结件用。
墩身砼模型架,由型钢、模板或组合钢模,通过对穿螺栓与内模联接;顶部作墩身钢筋绑扎、提升内模、砼成型兼操作平台。
2.2爬模施工的基本程序
2.2.1.准备工作。
放墩中心线、模板边线、提升架中心线、提升架边线;绑扎一层钢筋,钢筋需高出模板顶口1.2m;模板板面刷脱模剂,机加工件加润滑油。
2.2.2.安装模板及爬模装置,浇注混凝土。
在准备工作结束后,按常规操作浇筑墩壁混凝土,其基本要求和滑模施工相同。
2.2.
3.爬升导轨。
(1)当墩身砼强度达到10MPa后,安装轨道上爬联结件,轨道表面抹黄油。
检查千斤顶上、下弹簧装置;(2)经检查确认爬升条件具备后,开动油泵油缸进油,抽除导轨顶部插销,当导轨顶升一个行程后,检查相关构件,再进行一个循环。
爬行间距到位后插上部插销,联接相关部件。
2.2.4.承重架及模形架爬行。
(1)检查模形架各部位是否符合下一循环的工作要求,如拉杆拆除、模形表面、砼表面修补、涂油等;(2)打开油缸阀门,起动油泵,抽出外架和爬行架之间的联结插销,油缸进油,开始爬升外架;(3)当外架上升两个行程后,插上插销后,进行各部位检查是否处于正常状态。
合格后进行下一个循环顶升工作,当承重架、模形架列位后,锁定承重架各相关部位;(4)承重架顶面为工作平台,在台面上设有模板可移轨道,在模形就位前进行钢筋绑扎、接长,利用模形就位后的顶部搭设工作平台,提升内模到位。
2.2.5.拆模。
爬模到墩顶后,可按爬模上爬相同的工艺进行下爬至墩底。
先拆除模型段,再拆除承力架段,各部进行检修后保存或再次作业。
模型架、承重架也可用吊机分块拆除落地。
2.3爬模的主要特点及技术经济分析
2.3.1爬模与滑模比较。
(1)节省钢材,特别是墩的上端,不需为穿心顶受力增加粗钢筋;(2)无明显的砼接缝;(3)表面无损伤、擦迹;(4)千斤顶用量少。
2.3.2爬模与翻模比较。
(1)模板爬升较大块模板吊机提升、就位,易控制中心线,安全、可靠(特别是大风季节),外观质量好;(2)爬模提升就位时约3～6小时,比翻模少30%～50%工作时,节省劳动约60%。
3翻模施工
翻模施工是指首先在承台顶面将三层一套的模板安装并加固,浇筑混凝土完成第一次墩身的浇筑;然后从下向上逐层拆除最下面的两层模板,将最上面第三层模板保留不拆,每拆除一层模板翻转至最上面一层模板安装并加固,再次浇筑混凝土,如此循环重复以上过程。
常见的翻模施工提升设备可采用手动葫芦、缆索起吊、塔式吊机、液压等方式,以下着重介绍液压提升。
液压翻模是指将翻模施工的工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土面上,以液压千斤顶为动力提升工作平台,达到一定高度后平台上悬挂内外吊架,施工人员在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装以及绑扎钢筋等项作业。
混凝土的灌注、捣固和中线控制等作业都在平台上进行。
3.1液压翻模的施工要点
3.1.1.工作平台的提升。
工作平台第一次提升应在混凝土灌注到一定高度后进行,一般不小于0.6m,时间应在初凝后终凝前,提升高度以千斤顶一个行程为限。
第二次及以后提升工作平台,每1h或1.5h提升一次,提升高度与第一次相同。
提升工作平台的总高度以能满足一节模板组装高度为准,切忌空提过高。
提升过程应随时进行纠偏、调整。
3.1.2.模板翻升。
工作平台提升到位,并将已浇筑的混凝土凿毛后,用倒链滑车将模板吊升到安装位置上进行组装。
3.1.3.灌注混凝土。
浇注混凝土前,应对模板、钢筋及预埋件进行检查。
浇注混凝土时,应分层均匀、对称进行,每层厚度不超过30cm,震捣时做到不欠捣、不漏捣和不捣固过深。
3.1.
4.平台的纠偏与调整。
由于千斤顶爬升的不同步、风力的影响和平台上施工
荷载的不均匀分布,都有可能使平台在提升过程中发生偏斜。
当平台中心线与墩中心偏差达到2～3cm时应进行纠偏,纠偏的方法是:控制或停止与中线偏向相反部位千斤顶的爬升,而中线偏向部位的千斤顶继续爬升,逐步达到将平台中心调整对中。
3.1.5.顶杆的抽换倒用。
施工过程中,当顶杆分接高度达到20m时,应开始逐批抽换倒用。
要求每次抽换的顶杆不得超过顶杆总组数的15%,且至少间隔3组,以确保工作平台的稳定性。
3.1.6.翻模拆除。
须严格对称进行。
拆除顺序为:拆除模板—卸内外吊架—卸液压工作平台—卸千斤顶—拆除套管连接螺栓—抽顶杆—拆除平台步板—平台解体—拆除套管—灌孔。
3.2翻模施工的特点
3.2.1.优点:不用连续作业,多个墩可以同时流水作业,提高了设备的利用率;解决了滑模施工当中混凝土外观质量不足的问题,墩身表面光滑平顺;配合起重设备和混凝土拌合输送设备,施工速度相对较快。
3.2.2.缺点:塔吊施工过程中必须配备大型起重系统,自身没有起重系统,并且其支架系统原始,且材料比较大,不够经济,使用起来也不是很方便;对于悬索桥的索塔、斜拉桥的桥塔等墩身特别高而数量很少的情况没有明显的优势;液压翻模设置在墩内的支承顶杆用量很大,虽然理论上顶杆可以全部回收,但施工中提升工作平台的时机、方法稍有不当,就会导致套管或顶杆与混凝土粘结,以致不能提升或顶杆被埋无法回收;另外翻模提空太高,平台稳定性较差,容易发生偏斜。
参考文献
[1] 成和群,评价学中的理论分析中国期刊网
[2] 孙玉.发展性评价的现实意义.延边学院学报
[3] 桥梁施工技术作业指导书。