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圆端形薄壁空心高墩轻型爬架网配合翻模

安平县艾斯欧架网厂 发布于 2年前 (07-31) 分类:施工方案 阅读(319)

结合清石河特大桥圆端形薄壁空心高墩施工情况,重点介绍了爬架配合翻模施工工艺,即利用已凝固的混凝土墩壁为受力结构,由预埋在墩壁上的承重棒交替受力完成平台爬升并利用塔式起重机完成模板翻转提升的一种施工技术。深入分析了墩身主要施工方法的方案比选,轻型爬架体系的设计,空心墩爬架施工,包括施工工艺流程,爬架的搭设,模板的安装,爬架的提升,墩顶实心墩施工,并进行了施工经济性分析。

[关键词] 桥梁工程; 墩; 空心墩; 模板; 施工技术

在山区铁路桥梁施工中,经常会遇到圆端形薄壁柔性高墩,如何在施工中因地制宜,既保证施工质量、确保施工安全又加快施工进度和提高经济效益,是众多施工单位探索的课题。在原王铁路清石河大桥施工中采用轻型爬架配合翻模施工技术,其工作原理为施工平台连同墩身一起往上走,通过挂在已经成型混凝土上的钢丝绳用倒链提升,坐落于上次浇筑混凝土上的预埋钢棒上,模板则通过塔式起重机翻转提升。该方法与其他常规方法相比造价低、工效高,周转速度快,节省投资。

1 工程概况
原王铁路清石河特大桥全长612. 7m,为单线桥,全桥位于直线上,孔跨式样为2 × 24m + 7 × 32m+ ( 48 + 2 × 80 + 48) m( 连续梁) + 2 × 32m; 采用T形桥台,桥墩采用圆端形桥墩,钻孔桩基础。其中,3~ 13 号为单线圆端形空心墩,空心墩墩身高度为30~ 79m,墩身外坡比为46 ∶ 1 和45 ∶ 1,内坡比为65 ∶ 1和75∶ 1; 墩身顶部薄壁墩厚度为46cm 和103cm。

2 方案比选
2. 1 支架法
在普通低墩施工中,该方法应用比较普遍; 但在高墩施工中为确保脚手架的刚度和稳定性,必须在桥墩的下半部将支架加密,从而占用大量的搭设设备,造成极大的浪费,并且因支架过高安全性不能得到有力保证。

2. 2 滑模施工法
滑模施工适宜浇筑低流动度或半干硬性混凝土,同时由于其工作原理,滑模施工要求结构物结构形式单一、断面变化少、无局部突出物及其他预埋件等物体。其优点为施工安全、结构整体性强、施工占地少,操作简单方便。但是滑模施工耗钢量大,需要一套专用的机具设备,一次投资费用较多和强迫不间断施工,施工人员紧张,不利于施工质量控制。同时,滑模是在模板与混凝土保持接触互相摩擦的情况下逐步整体上升。滑模上升时,模板高度范围内上部的混凝土刚浇灌,下部的混凝土接近初凝状态,而刚脱模的混凝土强度仅0. 2 ~0. 4MPa。在混凝土脱模后,由于模板的接缝不平或混凝土表面毛裂等情况,必须及时修补。

2. 3 爬模施工法
爬模施工具有大模板和滑升模板共同的优点。同时它是逐层分块安装,故垂直度和平整度易于调整控制,可避免施工误差的积累,也不会出现混凝土面被拉裂现象; 但爬模施工需要投入的材料、设备数量较大。

2. 4 翻模施工法
翻升模板由大模板、工作平台、提升设备组成,其实就是大模板施工,一般由2 ~ 3 层模板组成1 个单元。以墩身作为支撑主体。上层模板支撑在下层模板上,循环交替上升。

翻升模板由于采用大模板施工,混凝土表面质量较好。从投入材料上讲,翻升模板具有明显的优势。同时采用翻升模板施工,不需另行配置专用提升设备,可充分利用现场材料提升机模( 如塔式起重机等) 。翻升模板上层模板以下层模板作为支承,从而要求构筑物断面一致性要好,无局部突出物及外伸预埋件要少。

翻模施工操作平台设置在模板外侧的肋上,一般设2 层,上平台宽1m,距离模板上沿30 ~ 60cm;下平台宽0. 6m,距离下沿1. 0m。但由于施工的清石河特大桥为变截面圆端形空心墩身,圆端形弧度自下而上是一直变化的,对于圆弧段的模板需在施工现场随时配置调整节,无法焊接施工平台。

综上所述,决定在施工现场采用轻型爬架配合翻模施工,该方法具有以下优点: ①为满足后期连续梁施工,现场均布置了1 台塔式起重机。采用翻模施工可充分利用已有设备,无须另行投入滑升或爬升设备。②模板现场加工制作,节约模板材料投入,由于采用轻型支架法代替模板上的施工平台,节约了模板施工平台材料用量。③由于轻型爬架质量较小,现场施工操作简便、快捷,同时爬架操作平台与安全防护连为整体,高空作业安全性高。④便于模板及时清理、整修、刷油,混凝土外表面平整光洁,与滑模施工相比,脱模强度高,外观质量较好。

3 轻型爬架体系的设计
轻型爬架体系由支撑系统、脚手架系统、模板系统及提升设备4 部分共同组成。其中施工平台重约15t。爬架提升主要通过4 个10t 手拉葫芦提升、225mm 精轧螺纹钢筋以及4 个1. 5t 手拉葫芦横桥向、顺桥向偏移到位。

支撑系统由2 根横梁、2 根纵梁、4 根支撑梁、钢管脚手架组成,横梁为底梁,作为承重梁,在横梁两端设置25mm 圆钢吊环,提升施工平台,纵梁搭靠在横梁上,支撑梁搭靠在纵梁上,梁与梁之间设置双向移动支架,可以沿横、顺桥向收拢。施工平台
支撑于墩身预埋670mm 圆钢上。在70mm 圆钢下混凝土要用钢筋网片加强,防止因局部应力增加而破坏。为了方便钢棒的安装与拆除,在爬架底支撑点的下面安装4 个小吊篮。

钢管脚手架支撑固定于支撑梁上,脚手架高12m,脚手架设计为间距0. 8m 双排支架,外侧钢管支架间距0. 8m,内侧钢管支架间距1. 6m,步距均为1. 2m。竖向钢管脚手架系统与底座上的2 I14 焊接,2I14 过载梁之间用∠400 焊接成整体。每层框架( 3. 6m) 顶面上铺设方木+ 竹胶板,分层框架之间设置由钢管搭设上、下人的梯道。框架外侧及底座下设防坠安全网,框架四面贯通。

为保证墩身混凝土的外观质量,加快施工进度,外模设计为翻板模。模板在设计上要保证模板有足够的刚度,以保证一次浇筑4. 5m 高混凝土。在设计计算时,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。本工程模板设计为面板采用厚5mm 的钢板,加劲骨架采用[12 与[20 作为竖肋和横肋。

模板单节高度为2m。同套模板之间全部采用企口缝加高强M22 螺栓连接。模板之间通过对拉拉杆进行加固,拉杆密度根据每次混凝土浇筑高度经计算确定。墩身内模外观质量要求不高,为保证结构设计尺寸,采用建筑行业通用的0. 6m × 1. 5m,0. 3m
× 1. 5m,0. 15m × 1. 5m 3 种型号组合钢模拼装组合。整体式爬架体系的施工布置如图1 所示。

4 空心墩爬架施工
4. 1 施工工艺流程( 见图2)

整体式爬架体系施工布置

4. 2 爬架搭设
第2 节墩身浇筑完成,拆除底部2. 5m 模板后,开始拼装爬架系统。首先在承台上用门式支架搭设一个操作台,然后在操作台上拼装爬架底座,4 组底座工字钢间采用U 形卡栓接。最后再分层拼装脚手架系统。

在施工平台安装完毕后,需要在平台上安装翻板模的外架,供施工人员在上面施工以及放置施工所需要的各种机具。施工外架使用48mm × 5mm钢管,直接焊接在施工平台的支撑梁上,当受到外部荷载时,此处的力矩将最大,所以焊接钢管时在四周焊接4 个“L”形钢筋。墩身施工的周期较长,外架安装完后全部涂上油漆。

墩身每次施工4. 5m 高,为满足外架施工方便及外架的稳定性,施工外架高12m,距混凝土面50cm,能满足施工有足够的空间,竖向间距1. 2m,保证人员在里面行动方便,水平每1. 2m 用十字卡固定1 道,为减小整个翻板模自重,计划铺的木板改为竹跳板,用铁丝将其固定在每一层的外架上,外面全部用铁丝和安全网护住,保证施工人员安全。

在整个系统收坡时,外架之间的扣件要全部松开,为了不使整个外架摇晃,在四周的每一层用25mm 精轧螺纹钢筋固定1 道,在顶部每次收坡后将其拧紧,保证精轧螺纹钢筋处于受力状态。由于长宽比较大,为保证横桥向中间不往外跑,在顶部用1 道25mm 精轧螺纹钢对拉。
薄壁空心高墩爬架施工工艺流程

4. 3 模板安装
使用前严格检查模板各部位几何尺寸、平整度等应满足设计及规范要求,首先对模板预拼装,正确无误后方可立模。每次安装模板前应先清除模板表面和接缝处的水泥砂浆等附着污物,清理干净后,在模板表面均匀涂刷脱模剂。模板利用塔式起重机翻转提升,模板拉杆用PVC 管做套管,既便于拉杆的重复利用,又可以避免拉杆在拔出时对混凝土表面造成损伤,影响外观质量。模板的固定和调整通过拉杆和2 层模板之间的连接螺栓实现。在浇筑底部2 节墩身混凝土时,模板的校正采取拉缆风绳的方式,从第3 节开始,采用手动葫芦和翻板模施工平台支架上焊接的扣环进行。墩身内模采用组合钢模,钢管支撑顶紧。

每一节模板安装后,用水准仪和全站仪检查模板顶面标高、中心及平面尺寸。若误差超出规范允许范围必须调整,直至符合标准。

当第1 节段最上层模板内混凝土强度达到10MPa 以上,拆除下3 层模板,并将模板表面清理干净、涂上脱模剂后,用塔式起重机将其翻升至第2 节段与未拆除一节模板上连接固定。此时全部施工荷载由已硬化并具有一定强度的墩身混凝土传至基顶。依次循环,形成提升施工平台→钢筋接长绑扎→拆模、清理模板→翻升模板、组拼模板→中线与标高测量→灌注混凝土和养护的循环作业,直至达到墩顶设计高度。

4. 4 爬架提升

施工平台每浇筑完一节段提升一次,混凝土浇好后,待混凝土强度达到10MPa 以上,在顺桥侧壁中间混凝土和钢模板口上摆放方木( 不低于7cm厚) ,然后横跨25mm 钢丝绳,在钢丝绳的两端做上八股头,并将准备好的4 个10t 手拉倒链分别挂于4 个吊点上( 另备用4 个) ,下端挂在支撑梁事先固定好的吊环上。拉动手拉葫芦,使脚手架平稳上升,在提升时必须有专人监督、统一指挥,使脚手架整体水平上升,提升到位后,将准备好的70mm 圆钢插入预留孔洞,放松手动葫芦,用2 台5t 的倒链把支撑梁收拢到位后拧紧收坡拉杆,最后固定好脚手架,使整个脚手架承重于70mm 的圆钢上,这样便完成了托架提升的一个循环。接着开始下一轮钢筋和模板安装。

提升前,先松开施工平台外脚手架4 角间的连接扣件,在4 角吊环处跨过墩身挂好4 个5t 导链,并另挂好4 个作为安全保险。先将平台提起10cm左右,拔出横梁底插进墩身的70mm 圆钢,然后继续提升施工平台,直到其高于下一模的圆钢预留孔,再将70mm 圆钢插进孔中,缓慢落下施工平台,由圆钢承受整个施工平台的质量。

施工平台落稳后,依次收紧支撑梁( 满足墩身收坡要求) 并固定,使工作平台距墩身外壁不致过远,保证施工人员的工作空间; 然后上好外架4 角的连接扣件,固定好精轧钢筋,确保平台整体稳定。

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