桥梁工程空心高墩翻模施工工法19页

'空心高墩翻模施工工法1前言桥梁高墩施工是大型桥梁建设经常遇到的内容，近年来，墩身高度已经由30~50米发展到超百米，甚至近200米，高墩施工亟待标准化、规范化，以保证工程质量和施工安全。另外，在高墩桥梁施工中，墩身工期一般处于关键线路，对总工期有重要影响，所以探索高墩施工效率，加快施工速度也成为需要解决的问题之一。本工法是中铁十五局集团在洛阳至南阳高速公路东姜沟大桥高墩桥梁施工过程中形成的，经总结，形成本工法。实践证明，本工法具有优质高效的优点，技术先进，有明显的社会和经济效益。2工法特点2.1本工法在塔吊—翻模施工技术、高压泵一次泵送混凝土技术、滚压直螺纹钢筋连接技术的基础上，采用了设置筒内支架方法，并配合2（3）节外模和1节内模，筒内支架“一架三用”，可提高施工效率，降低施工成本，加快施工进度。2.2使用塔吊配合翻模施工，速度快、成本低。模板可以在施工现场制作，成本相对较低。对于泵送混凝土施工，能够随模板上翻同步接长泵管，提高混凝土浇筑速度。能够逐节校正墩身施工误差，误差不积累。便于模板及时清理、整修、刷油，混凝土外表面平整光洁。用电梯提供作业人员垂直运输，并设置安全操作平台，保证了人员的安全。2.3模板和支架结构设计难度较大，但施工简单、速度快，成本低。外模上下端设置定位销，使模板的翻转安装快捷、准确。 2.4不需要增加特殊设备，工艺可操作性强，经济合理，易于推广。3适用范围本工法适用于50米以上的空心薄壁桥墩。墩身为等截面或变截面。最优经济高度为80米以上，墩高越高，此方法优势越大。也可以用于类似于桥墩的高耸钢筋混凝土结构施工。4工艺原理将墩身分成等高的节段，分段浇注。根据分段高度，将外侧模板设计成与分段等高的2或3节，配合1节内侧模板。浇注完成顶节混凝土后，拆除底节模板，将其接于顶节模板之上，继续进行混凝土施工，如此循环，直到墩身完成。用塔吊提升物料和模板。使用混凝土泵泵送混凝土。墩内设置钢管支架，支撑于墩内隔板上（初次需支撑于承台上），用于支撑接长钢筋的定位、工人操作平台和墩内隔板混凝土浇注的支撑。支架和模板配合使用方法见翻模工艺原理，图4-1。图中1）~7）为翻模施工步骤，重复5）~7），直到隔板位置。8）~10）为墩身隔板施工步骤。隔板施工完成后重复1）~7）的步骤，直至下一个隔板。11)、12）为墩身封顶施工步骤，如果墩身无封顶，则无此步骤。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程按2节外模施工的工艺流程图（图5.1-1）如下： 准备工作搭设内支架，接长、定位、绑扎钢筋。安装第一节模板，浇注混凝土。升高内支架，接长、定位、绑扎钢筋。安装第二节外侧模板，提升内侧模板，浇注混凝土。升高内支架，接长、定位、绑扎钢筋。将下面的外模翻转至上面，提升内侧模板，浇注混凝土。是否到达隔板位置？是否拆除内模，将内支架调平，铺设隔板底模。绑扎钢筋，浇注隔板混凝土。是否到达墩顶位置？否是拆除内模，将内支架调平，铺设封顶混凝土底模。绑扎钢筋，浇注封顶混凝土。结束 图5.1-1工艺流程图 图4-1翻模工艺原理5.2施工要点5.2.1准备工作1、模板、支架设计和加工每节模板高度3.0米~4.5米之间。为与9米长的定尺钢筋相适应，一般将模板设计成3米或4.5米高。为充分利用塔吊的提升能力，将每一面模板组成一整块。拉杆的设置与模板的强度及刚度相适应。操作平台设置在模板外侧的肋上，一般设2层，上平台1米宽，距离模板上沿30cm～60cm；下平台0.6米宽，距离下沿1.0米。根据内部空间大小，设计钢管支架结构。采用普通的脚手架钢管。钢管架结构设计应符合相关要求。按照隔板施工工况下的荷载标准，对支架进行验算，保证支架的强度、刚度和稳定性。2、塔吊、电梯的安装使用最大起重5~15t的自升式塔吊，一般要结合桥梁上部施工要求而定。如果考虑相邻墩墩身施工使用，则相应加大塔吊起重能力。使用1~2t载重的电梯。电梯和塔吊的布置见图5.2.1-1，可以图中1）的形式可分开布设于墩的两侧，也可以按图中2）的形式布置在桥梁中心线上。电梯、塔吊基础要根据设备使用要求和结构设置。 图5.2.1-1电梯、塔吊布置图电梯、塔吊升高时，要根据设备使用要求，设置附臂，将立柱固定于墩身上。3、混凝土搅拌、运输设备使用ZJ-60混凝土搅拌机，使用之前调试完毕。水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输采用混凝土输送泵。应根据墩身高度选择混凝土输送泵的型号。4、其他场内道路、水路、电路畅通，配置对讲机。5.2.2筒内支架的安装与翻拆1初次搭设筒内支架落地搭设，高度以能支撑接高的竖向钢筋不倾倒为宜，一般超过接头以上的定尺钢筋高度（9米）的2/3。支架四周与墩身内壁间留50cm间隙，用于拆除、提升内模。 顶层的水平钢管向四周挑出，并沿墩身的内外层竖向钢筋增加两排横向钢管，精确定位后固定钢筋的位置和间距。钢筋绑扎后拆除挑出的钢管。钢管架的水平杆上铺设木板形成平台，供作业人员在平台上操作。2支架接高每节墩身浇注混凝土后，及时将支架接高。在内模提升后及时增加支撑与墩身内壁混凝土面顶紧，以减小支架自由高度，增加支架稳定性。支架接高后，作业平台随之升高，以满足作业需要。3调整支架成为隔板（或封顶）的支撑混凝土浇筑到隔板（或封顶混凝土）位置时，拆除墩身内模，在支架上铺设隔板的底模，并安装钢筋浇筑混凝土。如果钢筋不能自行直立，也可在钢管架的立杆上加套管隔离混凝土。4支架拆除隔板混凝土达到设计强度后，即可拆除隔板下的钢管支架，用于钢管架的接长升高。如此重复，直到墩顶。墩身封顶后，拆除全部钢管支架。5.2.3安装第一节模板，浇注混凝土在承台上沿模板的底面用砂浆做3~5cm厚找平层。对墩身角点放样，弹墨线，沿墨线立模板。模板安装前，应清理干净，并涂脱模剂。安装模板时注意接缝平整、严密，防止漏浆。紧固拉杆的螺栓，在模板内加内撑，保证混凝土尺寸。固定好模板后，安装混凝土泵管，一般竖向管道沿塔吊设置。先设置水平管10~20米，然后沿塔吊设置铺设竖向管道。到达模板顶面后水平铺设到墩中心位置，然后接软管，引向落灰点。落灰点处设串筒。随着浇筑点的不同，应及时拆装更换泵管，调节泵管长度。浇筑初期混凝土处于较深位置，需仔细振捣才能防止漏振。浇注混凝土时，按照施工规范要求作业。5.2.4第二节模板的安装、混凝土浇注 底节混凝土浇筑完成后，待混凝土达到一定强度，即安装上一节墩身的钢筋。钢筋安装完毕后，进行第二节模板安装。将另外一节外模置于首节模板之上，安装定位销，用螺栓将上下模板连接在一起。将内模提升至顶面与外模平齐，用预设的拉杆初步固定在首节混凝土上。调整模板至准确位置，安装、紧固对穿拉杆。其余工作同首节墩身施工。一般使用塔吊提升内模，特殊情况下，利用内支架使用葫芦提升。5.2.5外模板的翻转安装待上节混凝土达到15MPa时，即可拆除下节外模。先抽出拉杆，然后卸除模板的连接螺栓，将模板向外拉出。高空作业时，要预先用倒链将模板吊在上面的模板上，并拉紧，防止模板突然脱落。待外模完全与混凝土脱开后，用塔吊微微吊起外模，将倒链解下，然后将模板吊到模板修整处进行修整，待用。待钢筋安装完毕，用塔吊将模板吊起，进行安装。安装方法同前述。5.2.6钢筋的安装竖向钢筋采用直螺纹套管机械连接方式。利用墩内钢管支架，定位、固定钢筋。在设置钢劲性骨架的墩身施工时，可利用劲性骨架定位、固定钢筋；也可以加工可提升的钢支架，置于内外层竖向钢筋之间，用以固定、定位钢筋。宜使用9米定尺钢筋，因3米、4.5米高的模板与之配合比较合理。水平箍筋和拉筋按照常规工艺施工。如果设计有钢筋网片，可以采用定型的钢筋网片产品，也可预先在现场加工成片，待主钢筋安装完毕后整体安装、固定。5.2.7泵送混凝土按照相关规范、规程设计和试验确定混凝土配合比。混凝土缓凝时间3~5h。一小时坍落度损失不超过30mm。 按照泵送混凝土规程设置混凝土泵和泵管，进行泵送施工。配备混凝土提升斗作为备用。管道设置：泵管附着在塔吊的塔身上，用钢丝绳吊住。墩底设20米长水平管连接泵的出口。墩顶泵管随着墩高不断提升，每次浇筑混凝土时，在浇筑平台中部布设水平管，用软管接到落灰点。在落灰点设置串筒。开始泵送前，先搅拌同水灰比砂浆，打入泵中，再紧接着泵送混凝土。砂浆数量根据泵管长度而定，一般为0.5~2.0m3。沿墩身四周均匀灌注混凝土，施工人员在平台上振捣混凝土。5.2.8垂直度控制采用全站仪进行施工放样和检测，每级混凝土浇筑前测量模板四角的平面坐标，如有偏差，调整之。墩身随高度的增加，日照影响引起的摇摆摆幅越来越大，2号墩身在120米高度时，摆幅达到14mm。为避免日照的影响，混凝土浇筑前的模板检验与精确定位均在日照影响最小时进行，一般安排在早晨日出之前。模板初步定位时，由测量人员根据测量时日照情况预估偏位值进行预偏定位。5.2.9混凝土养生采用洒水和喷养生剂对混凝土养生。5.2.10塔吊和电梯拆除。塔吊、电梯拆除时，按照与安装、升高相反的顺序进行。5.3劳动组合工长1人、技术员1人、安全员1人，钢筋工12人、架子工5人、模板工6人、混凝土工8人、电工1人、辅助工人3人、起重工1人，塔吊、电梯司机2人，共计40。 6材料与设备6.1材料所需材料见表6.1-1。材料表表6.1-1序号材料名称规格型号单位数量备注1外侧模板特殊设计M2650大块钢模板，厚度100mm。2内侧模板组合钢模板M2320加背棱组拼成大块模板。3脚手架钢管Φ50mm吨6配相应数量扣件。4安全网条305木板50mm厚块805方木100*100mm根120用于隔板混凝土的底模支撑。注：上表中材料数量是按照东姜沟大桥一个桥墩（双幅）墩身施工配置。6.2设备所需主要设备见表6.2-1。主要设备表表6.2-1序号设备名称规格型号单位数量用途1塔吊125t.m台1物料的垂直提升2混凝土搅拌机ZJ-60套2混凝土搅拌生产3混凝土泵HBT60-16.110S台1混凝土垂直输送4正装铲车ZL50台1物料水平运输56m3台3~4混凝土运输 混凝土运输车9手拉葫芦5t台8调整和固定模板11电梯2t台1人员及小型物料垂直运输12水泵扬程150米以上台2混凝土养生、冲洗清理13全站仪TC1610台1平面测量14水平仪NI004台1水平测量15发电机120kVA台1备用电源注：上表中设备数量是按照东姜沟大桥一个桥墩（双幅）墩身施工配置，其中混凝土生产设备、测量仪器为共用。所需辅助设备见表6.2-2。辅助设备表表6.2-2序号设备名称规格型号单位数量用途5钢筋切断机加工GJ40台1钢筋加工6钢筋弯曲机GW40台1钢筋加工7混凝土振捣器HZ250台4混凝土浇筑8电焊机BX-300台3钢筋加工10滚丝机台1钢筋加工注：上表中材料数量是按照东姜沟大桥一个桥墩（双幅）墩身施工配置。7质量控制7.1质量控制标准7.1.1所用支架和模板等材料应符合现行的有关国家标准。7.1.2按照《公路桥涵施工技术规范》要求控制钢筋、混凝土和结构尺寸的施工质量。7.1.3钢管支架和钢模板设计按照 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025)要求执行；钢管支架安装和拆除按照相关规范要求执行。7.2质量保证措施7.2.1采用钢尺测量、复核检查混凝土尺寸；对墩身壁厚应采用设置模板内撑、紧固拉杆的方法予以限定；7.2.2在每一节施工时，不要求测量标高，用模板高度控制；在隔板和封顶施工时，采用全站仪对测法予以精确测量，确定高程；7.2.3采用全站仪对每节墩身进行坐标法放样控制墩身平面偏位误差。也可采用垂准仪对每节模板定位。为避免日照引起墩身侧移的影响，施工放样和复核时应选择在日照影响最小时进行。7.2.4严格按照《公路桥涵施工技术规范》的规定进行钢筋、模板、混凝土作业。8安全措施8.1安全管理建立了安全交底、监督检查、事故处理、考核奖惩制度，由专职安全员监督各个部门的安全职责和监督检查、考核，定期召开的安全生产小组会议决定重大问题，并由各部门执行，安全员将此增列入监督检查内容，进行日常管理。根据危险源辨识的结果，工程部制定安全交底卡，将模板安装拆除、钢筋定位安装、混凝土浇筑等安全规程逐项进行安全交底。安全员对检查出的安全隐患跟踪整改结果，不达到要求不许施工。根据每月的安全检查纪录，评定各个桥墩施工工区的安全工作，评定结果计入月度综合考核之中。8.2安全设施及设置8.2.1防护网 在墩身的内外侧模板以下沿墩壁混凝土各安装一圈防落网。沿外侧模板背面的平台栏杆安装一圈防护网，其高度可以使上下平台空间间全部被罩住。在模板边角处，防护网连接在一起，不留空档。墩内支架在工作高度范围水平安装3层防落网。8.2.2操作平台外侧模板的背面安装两层固定的操作平台，模板拼装后平台形成环形，便于通行，在固定位置设置人洞，供人员上下。墩内侧的钢管支架上用木板搭设5层操作平台，用于内模安装、拆除、混凝土修整、钢筋定位、安装、混凝土浇筑等作业。8.2.3电梯在墩身侧面安装电梯，载施工人员和管理人员上下墩身作业面。电梯的轨道用附臂固定在已浇筑完成的墩身上，并随施工进展不断升高。在电梯轨道的顶面安装行走通道，与模板上的平台连接。8.2.3隔离区用隔离网将墩身周围的一定区域隔离为禁入区，墩身施工期间禁止入内，仅允许在非施工期间，由专人负责清理区域内的落物。隔离区随墩高增加而扩大。8.3安全注意事项8.3.1塔吊升高时，按照要求设置钢附壁，不可超过要求的间距；8.3.2安装模板时，将模板固定后方可解除吊绳；8.3.3拆除模板时，用钢丝绳系在塔吊吊钩上，并将模板用倒链吊在上面的模板上，防止模板脱落时的剧烈晃动，模板完全脱开后，再用塔吊吊起；8.3.4模板安装期间，要有防风绳；8.3.5每个高空作业人员必须配备安全用品，并正确使用；8.3.6遵守安全用电和机械操作规程； 8.3.7如果道路必须通过隔离区，则要搭设防护通道；8.3.8模板的操作平台上必须设置护栏，并加防护网。9环保措施9.1执行《环境管理手册》及程序文件的要求，建立环境管理体系，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章；9.2在施工和作业场地内，合理布置，做到标牌齐全、清楚，各种标识醒目，施工场地整洁文明；9.3施工废水需沉淀处理，达到排放标准后才可排放；9.4施工场地、道路要硬化，并做到经常洒水，防止扬尘；9.5固体废料集中回收、堆放和处置。10效益分析10.1经济效益10.1.1由于该工法采用常规材料、设备，通过优化模板设计、支架设计和施工组织，做到了支架和模板用量少，施工速度快。10.1.2常规方法施工速度为0.5~0.6米/天，采用本工法，根据3个工程应用情况统计，正常施工时，每3~4天完成一节混凝土浇筑，施工速度可达到1.2米/天。以施工100米高墩为例，一般工期要6.5个月，采用本工法则工期至少可以缩短3个月。10.1.3通过设置内支架，利用常用的脚手架材料，做到了“一架三用”，节省了钢材材料消耗。经与常规的型钢支架相比，减少钢材消耗达到40%~50%。内侧模板一节模板配合外模翻模的方法，减少内模钢材用量，约占钢模板总用量的15%~20%。10.1.4由于施工速度快，节省了塔吊、电梯、混凝土搅拌、运输等机械设备费用。而且由于高墩一般为控制工期的部位，所以墩的工期缩短直接带来总工期的缩短，节约管理费用。 10.2环保节能10.2.1本工法与常规方法相比，不会产生额外的废弃物，所以对环保没有增加不利影响。10.2.2用于本工法可以减少钢材消耗，节约钢材，所以做到了节能降耗。10.3社会效益10.3.1高墩一般是桥梁控制工期的部位，所以墩的工期缩短直接带来总工期的缩短，工程提前投入使用，可产生巨大的社会经济效益。10.3.2利用常规材料、设备，有利于充分利用现有社会资源。减少了能源、材料。10.3.3模板和支架设计较为复杂，有难度，但施工操作方法简单，熟练的工人经培训容易掌握，便于推广应用。10.3.4施工方法简单，便于操作，安全性高，有利于减少对施工人员的伤害。11应用实例11.1应用实例：河南东姜沟大桥11.1.1工程概况东姜沟大桥是河南洛阳至南阳高速公路上的一座大桥，位于河南鲁山境内，该桥全长410米，双幅双向4车道，按高速公路标准设计，桥跨为10孔先简支连续梁40mT梁桥，跨径布置为80+130+170+170+100米。桥墩为薄壁空心墩，墩高度分别为：2号墩42.6米、3号墩45.54米、4号墩53.14米、5号墩墩高53.6米。墩身混凝土强度等级C40。工程于2005年10月开工，2008年6月交工通车。实物工作量0.35亿元。11.1.2主要施工情况 采用翻模法施工混凝土。外模为两节，交替翻转提升，内模为一节，每次提升。墩内设钢管满堂支架，用于钢筋定位、操作平台和浇筑隔板混凝土的支撑。混凝土的搅拌和运输。设混凝土拌和站，实际的生产能力为80m3/h。用混凝土运输车进行水平运输，混凝土泵进行垂直输送。混凝土泵的配置：2台混凝土输送泵，用于2、3、4号墩混凝土输送。管道附着在塔吊的塔身上，随墩身的增高不断接高。模板：外模：2、3号墩模板高度为5.0米，4号墩模板高度为4.5米。每套模板由2节组成。内模：高度比外模高30~50cm，四壁的内模宽度根据墩的平面尺寸确定，倒角模板单独加工成型，接缝处预留2~3cm间隙，用3mm厚钢板盖缝，便于拆模。内支架：内支架用于固定钢筋及作为浇筑隔板的平台。采用扣件式钢管。落地搭设，高出混凝土顶面6~7米，四周留50cm间隙，用于拆除、提升内模，在内模拆除后及时增加支撑与混凝土面顶紧，增加稳定性。竖向钢筋采用直螺纹套管连接工艺。采用全站仪进行施工放样和检测，每级混凝土浇筑前测量模板四角的平面坐标，如有偏差，调整之。混凝土浇筑前的模板检验与精确定位均在早晨7点之前进行。根据施工作业的特点和工作量，将工人分为模板拆装、钢筋安装、钢筋加工三个班组，现场作业分配的作业时间和人员数量为：钢筋安装15人，24h；模板安装8人，6h；浇筑混凝土12人，8h；混凝土等强10h；支架搭设8人，6h（人员安排有交叉）。左右幅交替施工，等截面墩身每级混凝土浇筑周期为3天。钢筋加工班8人，加工供应钢筋、预埋件。11.1.3应用效果墩身施工安全、稳定、快速完成。2、4号墩平均速度达到1.2米 /天。3号墩施工平均速度达到1.2米/天，等截面段（53米高）达到1.5米/天。该工程因基础施工延误的工期得到挽回，并且提前完成。混凝土和结构尺寸质量优良，墩身垂直度符合施工规范要求。未出现安全事故。在内支架设计施工和模板设计加工上节约了钢材消耗，通过缩短工期，节约了管理费，取得很好的经济效益。用于高墩施工工期的缩短，产生了很好的社会经济效益，受到建设单位和监理单位的好评。'