桥梁工程变截面薄壁空心墩滑模施工工法

'变截面薄壁空心墩滑模施工工法1、前言：桥梁高墩施工是大型桥梁建设经常遇到的内容,墩身高度已经由30-50米发展到超百米，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。液压滑升模板是一种具有自升设备，利用液压千斤顶沿支承杆向上爬升，带动整个滑模装置边浇筑边上升的一种连续成型的快速施工方法。作为现代工程结构高效率的快速机械施工方式，在土木建筑工程各行各业中，都有广泛的应用。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、特点及适用范围：2.1、本工法施工方便、灵活，滑模施工不用支架，同一断面不需周期拆装，用材省，劳力消耗少，施工进度快，结构整体性好，安全可靠。把常规的固定模板变为滑移式活动钢模，模板从墩底连续不断向上滑动施工至墩顶，一次连续施工完成整个墩身。而施工中变截面几何尺寸变化则是通过模板滑动过程中调整支架不断收缩来完成截面变化的。具有质量可靠，便于施工等优点。2.2、相对于常规施工方式，施工中滑模不需要重复拆卸、安装模板工序，节约了大量人力，对场地要求不高，适用于各种地形施工。模板高度小，实际高度只有1.2m，不需要传统的落地脚手架及支撑架，节省大量的非结构用材。2.3、一次性完成砼浇筑，整套拼模为一次组装，多次使用，而且装拆模简便，混凝土强度达到0.05～0.20MPa时即可出模，加快了模板的周转使用，施工进度得到加快,无施工缝，但外观光洁度稍差。2.4、整套模板由液压系统提升，混凝土保持连续浇注，可避免施工缝，结构的整体性好，施工周期短。但对后场要求较高，保证各种材料能够及时进场，以保证24小时不间断施工，若有中断，则需要对中断截面位置进行处理后方可继续施工。滑模施工时对现场技术细节要求较高。2.5、施工无需投入大型起重设备，造价经济，具有较高的投入产出比；墩身越高，成本越低。节省施工用地，施工现场简洁，施工过程对环境影响很小,有利于环保。2.6、构件壁厚小于20cm或保护层小于3cm的，施工现场气温低于5℃时，不宜用本工法。3、滑模系统3.1、滑模系统的组成3.1.1、滑模荷载分析计算滑模结构自重钢结构：15.8吨木板：4m3×0.8=3.2吨G1=19吨施工荷载工作人员：30×75kg/人=2.25吨一般工具：0.5吨钢筋及支撑杆：1吨G2=2.25+0.5+1=3.75吨滑升摩阻力单位面积上的滑升摩阻力按200kg计算，同时考虑附加系数1.51.26×（5.45+2.75）×2×200kg/m2=4.1吨G3=4.1吨 3.1.2、竖向荷载W=G1+G2+G3=19+3.75+4.1=26.85吨3.1.3、混凝土对模板的测压力当采用插入式振捣，混凝土对模板侧压力为：P=r（i+0.05）r-混凝土容重2500kg/m3i混凝土厚度取0.3mP1=2500×(0.3+0.05)=875kg/m2同时,考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力:P2=200kg/m2P=P1+P2=1075kg/m2侧压力:P=1075kg/m2×8.2m×0.7m=6.2吨桁架梁刚度强度验算略。3.1.4、支撑杆（爬杆）计算允许承载能力：P=3.142EI/K（ul）E-支撑杆弹性模量，E=2.1×106kg/cm2支撑杆的截面惯性矩，I=11.35cmK-安全系数，K=2Ul-计算长度，按Ul=1.20mP=3.142×2.1×106×11.35/[2×（1.2）2]＝8159.85kg/cm2因此支撑杆数量（千斤顶数量）：n=w/c/pP-支撑杆承载能力，取P=6吨;C-载荷不均衡系数，取C=0.8;N=26.85吨/0.8/6吨=7(台)，取千斤顶10台,可满足要求。3.1.5、结构设计滑模整体采用支架液压顶升调平。滑模体要满足强度、刚度及稳定性要求。同时，为了便于加工，提高复用率，整个模体设计为钢结构。滑模装置主要由桁架、支承杆及千斤顶液压系统等部分组成。工作平台、桁架、提升架等构件间均为焊接连接。在浇注混凝土的过程中，在上层混凝土浇注的同时底层混凝土已达到了一定的强度，出模混凝土能保持原有的形状，模板可以滑升以便连续浇注作业，施工时利用一组穿心式液压千斤顶沿支承杆滑升，带动内外模板沿已浇注的混凝土面缓慢提升，混凝土浇注、钢筋绑扎、管件预埋、表面压平抹光等工作不断交替、连续进行，以完成整个构件的浇筑和成型。穿心式千斤顶由缸体及活塞两大部分组成，缸体与活塞上各装有一组卡块,当千斤顶进油时，活塞上的卡块抱紧支承 杆，千斤顶带动内外模板上升，当千斤顶回油时,缸体回复原位，完成一个滑升过程。通过往复循环，使千斤顶带动模板沿支承杆不断上升，完成滑模的全过程。滑模结构见图3.1。平面图立面图结构组装图 1—工作平台2—支承杆3—千斤顶4—桁架5—连接螺栓6—套管7—内外模板8—抹面脚手架9—外工作平台10—支承杆及千斤顶11—内工作平台B—构件壁厚B1—模板上口宽B2—模板下口宽H—模板高度4、工艺流程滑模工艺流程图如图4所示。施工准备绑扎底部钢筋安装滑升模板系统安装支承杆顶部砼二次振捣模板系统滑出砼顶面和出模砼抹面接长支撑杆及竖向筋终凝砼养护出模砼抹面浇注混凝土0绑扎水平向钢筋滑升到顶NY模板系统正常滑升、调平切割支撑杆固定模板系统模板系统吊出构件养护完成模板系统末升养护制作拼装滑升模板系统钢筋下料制作支承杆加工制作模板系统拆卸、保养循环下一构件预制图4施工流程4.1施工准备4.1.1、劳动组织及机具设备：每个滑模班组采用两班24小时作业方式。施工技术主管1人、技术员2、质检员2人、专业测量员4人、作业班长2人、钢筋工8人、砼工18人、电工2人、电焊工2、修面养护4人、滑模维护工2人、钢筋制作安装6人、杂工2人，合计：55人。所有作业人员应实行混合编制，统一指挥，既有明确分工，又要互助协作。 配置主要机具如表4.1.1。　　　　　　　　　　　　　　　　　设备名称规格单位数量备注滑模模板及操作平台——套1——提升架——套1——液压千斤顶GYD35型或QYD35型个10备用5个液压控制台72型台1备用1台高压油管Ø8mm×2500mm条30备用30条高压油管Ø16mm×25000mm条2备用2条针阀Ø8mm个10备用30个无缝钢管Ø25mmm120用作平台上的输油管调平器及限位卡——套10备用10套插入式振动器1.1kW台2备用4台混凝土搅拌站750型台1备用1台装载机ZL50台1——混凝土运输机械---台3——混凝土吊斗2m3个4备用1个起重机械25～30t门吊台1——模板吊具——套1——发电机组150～200kW台1电源楼梯式爬梯——套1供人员上下操作平台　　　　　　　　　　主要机具表表表4.1.14.1.2、滑模施工前，要熟悉设计图和法律规范要求，编写详细的施工方案，组织相关施工人员进行质量、环境、职业健康安全交底。4.1.3、混凝土配合比设计试配，除满足设计强度要求外，还应满足滑模模板施工工艺的要求，应根据不同的浇注环境设计不同的配合比。4.2、滑模加工及组装4.2.1、滑模加工按设计图纸在工厂加工滑升模板、操作平台和液压系统，采用12号槽钢对口焊接后作滑模桁架的运行轨道。模板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响着脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量，面板采用δ5mm钢板制作，用50×5角钢作筋肋，模板高度1.26m，为了便于脱模，模板按一定锥度设计，上下口相差2mm。桁架主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体，采用矩形桁架梁主筋采用80×8角钢，主肋采用63×6角钢，斜肋均采用50×5角钢。桁架与模板的连接采用50× 5mm角钢焊接。工作平台是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地，各构件除满足强度要求处，还应有足够的刚度。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。该工作平台采用桁架上平面代替，盘面采用δ50mm木板铺平，为防止坠物，盘面必须密实、平整并保持清洁。为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量，即时修补混凝土表面缺陷，以及即时对混凝土表面进行养护，在工作盘下方2.5m处悬挂一辅助工作平台，辅助工作平台采用50×5角钢组成，宽0.7m，用50mm厚木板铺密实，用Φ14钢筋悬挂于桁架梁和提升架下。支撑杆的下段插在混凝土内的套管里，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，在选用液压千斤顶的同时，选用Φ48×3.5mm焊管作为支撑杆，经过计算，其承载力及验稳定性符合要求。液压系统由液压控制台、液压千斤顶、油管及其他附件组成。组装前必须检查管路是否通畅，耐压是否符合要求，确认全部千斤顶的行程一致，有无漏油等现象，若有异常，及时排除。等各零部件加工完毕并验收合格后，运至施工现场准备组装。4.2.2、滑模组装组装场地应平整和水平，组装前应将场地打扫干净，在地上放出构件轮廓在水平面上的投影线及提升架的位置的大样。整个骨架加固好后安装组合钢模板，模板下口宽度即构件的壁厚，模板应呈现上大下小的锥度，模板面必须向内侧倾斜1％左右。长边模板安装时按坡比收缩，但为了确保坡比，长边模体两端采用4台5吨导链拉紧，并挂回绳滑轮。内模设计采悬挂面板施工，在内长边桁架两端各加活动块。悬挂面板挂在该活动块上，活动块面板和悬挂面板紧贴滑动，滑升到一定高度时将活动块取出，滑升到顶活动块全部取出。在滑升墩身时，提升龙门架设在两短边上，浇筑盖梁时设计在两长边上，但在模体地面组装时两长边龙门架同时装上，横梁可设为活动，不影响滑升墩身时收缩。滑模滑升至隔板底部斜面时，距斜面30cm予埋钢板，并将斜面及隔板水平钢筋制成园弧角埋入墩身体内，脱模后及时扒出并凿毛。砼面浇至上斜面超出30cm时滑空停滑，采用散模板支撑斜面及隔板，绑扎钢筋浇筑砼。4.3、钢筋绑扎滑模施工的特点是钢筋绑扎，混凝土浇筑，滑模滑升平行作业，连续进行。模板定位检查完成后，即可进行钢筋的安装，前期钢筋绑扎从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部，起滑后，采用边滑升边绑扎钢筋平行作业方式，钢筋绑扎超前混凝土30cm左右。钢筋的垂直运输，在工作平台上设置拔杆，利用卷扬机提升。4.3.1、钢筋按设计要求加工单根钢筋长度应方便施工过程绑扎，一般竖向钢筋不宜超过6m，水平钢筋不宜超过6m，水平钢筋两端有弯钩的，应分段接驳，以方便穿插。加工好的钢筋半成品按单个构件所需数量运至施工现场，分类摆放、标识。4.3.2在底模上放出大样，绑扎底层钢筋，竖向钢筋绑扎高约6m，水平钢筋绑扎至与滑模模板上口齐平。4.4、模板安装4.4.1、模板安装前，应在表面均匀涂刷脱模剂。4.4.2、套装滑模模板系统时，将滑模整体吊升至绑扎好的钢筋笼上空，准确对位后缓缓放下，直至滑模模板坐在底模或底板搁置模板上。调整滑模使之与底板（座）模板连接平顺将两者临时连接加固。分体安装的模板应在套装后联成整体。4.4.3、底板（座）模板与滑模模板之间应采取可靠措施防止漏浆。4.4.4、调整钢筋保护层，在模板上口每隔1m左右挂一个钢筋保护层限位钢管，钢管外径等于钢筋保护层厚度，钢管随模板上滑，保证钢筋保护层的厚度满足要求。 4.4.5、插入支承杆套管，每根支承杆底部应垫一块足够强度和面积的混凝土垫块，保证支承杆底部保护层满足要求，同时承受和分散支承杆的压力。4.4.6、在每根支承杆上测放调平控制标高，并固定调平限位卡。4.5、混凝土浇筑4.5.1、混凝土采用混凝土罐车运输至现场，由升降料斗通过卷扬机提升至工作面入仓。人员由工作平台下挂设的安全爬梯上下工作面。4.5.2、滑模宜灌注低流动性混凝土，坍落度控制在60mm～80mm，混凝土浇注时应分层均匀对称浇筑，每一个浇灌层的混凝土应在同一水平面上，并按计划均匀地变换浇灌方向,每层浇灌厚度为300mm。各层浇筑的间隔时间应小于混凝土的初凝时间，一般初疑时间控制在２ｈ左右，滑模滑升时最下层出模混凝土应接近终凝，时间控制在４ｈ～６ｈ范围内。当最上层混凝土与正在浇筑混凝土间隔时间超过初凝时间，要对接茬处按施工缝处理，这样可有效控制混凝土上下层振捣结合。在滑升过程中，不得振捣砼，且砼出模强度必须控制在０．２ＭＰａ～０．４ＭＰａ，以防止因自重下坍变形。在施工现场控制时手按混凝土不粘手为宜。混凝土脱模喷涂养护剂养护。4.6、滑模滑升控制4.6.1、混凝土初次浇筑和滑模的初次滑升，严格按以下六个步骤进行，第一次用半骨料的混凝土或砂浆浇筑10cm厚，间隔一小时左右接着按分层厚度不大于30cm开始浇筑以下各层，厚度达到70cm时，开始滑升3～6cm，检查脱模混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升6cm，继续浇筑第五层又滑升12cm～15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑和滑升。混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于30cm。滑模的初次滑升要缓慢进行，并在此过程中，对液压装置，模板结构以及有关设施，在负载情况下，作全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常滑升。施工转入正常滑升时，应尽量保持连续作业，由专人观察脱模混凝土表面质量，以确定合适的滑升时间和滑升速度。正常日滑升3.0m左右。为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性、流动性好。脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉并能压出１mm左右的指印，能用抹子抹光。若脱模混凝土面平整，可不做抹光处理。如脱模混凝土面有缺陷，应立即进行混凝土表面修补，一般用抹子在混凝土表面用原浆压平。为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，在辅助工作平台上喷涂养护剂对脱模混凝土面进行及时养护。4.6.2、停滑措施及施工缝处理滑模施工需连续进行，因结构需要或意外原因停滑时，应采取停滑措施，混凝土停止浇筑后，每隔15分钟，滑升1～2个行程，使混凝土与模板不再粘结。由于停滑或施工工艺所需造成的施工缝，根据施工规范要求处理。4.7、测量控制滑模的测量控制，采用全站仪监测、激光对中器和悬挂重垂线的方式进行检查控制。在短边外模上口各设一根重垂线。以检测整个模体的偏移及扭转。利用千斤顶爬杆标注刻度进行水平控制，以确保整个模体垂直滑升。同时利用千斤顶的高差，进行模体微调纠偏，旋转或偏移较大时采用施加外力与调整局部千斤顶的高差进行纠偏。4.8、滑模施工问题处理 滑模的施工中出现的问题有：滑模体倾斜、滑模体平移、扭转、模体变形、混凝土表观缺陷、爬杆弯曲等，其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，混凝土浇筑不对称，纠编过急等。因此，在施工过程中首先要把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时处理。4.8.1、纠偏利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定的外力给予纠偏。所有纠偏不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂，死弯，滑模变形，爬杆弯曲等事故发生。4.8.2、爬杆弯曲爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时，切断爬杆，重新接长后再与下部爬杆焊接。4.8.3、模板变形处理对部分变形较小的模板，采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复。4.9、滑模拆除滑模滑升至设计位置时，将滑模滑空后，利用龙门架，在高处拆除。滑模体拆除注意事项：4.9.1、必须在现场负责人的统一指挥下进行，并预先制定安全措施。4.9.2、操作人员必须配戴安全带及安全帽。4.9.3、拆卸的模体部件要严格检查，捆绑牢固后起吊下放。5、质量控制5.1、质检制度为确保工程质量，我们着重对生产过程和原材料质量进行检查和控制。在施工中，建立操作人员自检、班组互检、工序交接检查和工前检查、工中检查和工后检查以及分项分部检查、定期检查和随机抽查的内部检查制度。5.2、质检程序质量检查程序为：质量员检查合格后，报项目部质检员；质检员检查合格后，报项目质检部；质检部验收合格并签认后，报监理工程师，以层层把关，确保工程质量。质量控制按施工准备阶段、施工过程中和施工完成阶段三个阶段进行。6、安全环保措施6.1、贯彻“安全第一，预防为主”的安全工作方针，开工前作业人员必须进行岗位培训，并对他们进行安全技术交底和应知应会考核。所有特种设备必须经地方技术监督部门检验认证合格后方可使用，特种作业人员必须持证上岗。6.2、安全用电，施工现场配备标准化电闸箱，设置明显的标志，夜间施工照明应良好。6.3、作业区域内设置各种安全警示牌和标语，设警戒标志，由专职安全员管理。6.4、在滑模操作平台上应设防护栏，挂安全防护网。工作面经常保持清洁，以防坠物伤人。高空作业应使用安全带、安全绳。设置多台鼓风机向构件内腔鼓风，改善内腔抹面工人的工作环境。6.5、注意收听收看天气预告，预报有大风大雨等恶劣天气时，不能安排施工。6.6、起重机具必须经常检查，确保各种安全保护装置齐全完整，灵敏可靠，钢丝绳磨损要及时更换。各种悬吊装置要牢固可靠，必须进行日常检查工作，确保安全无事故。6.7、做好电气设备管理工作，坚持三相五线制用电，特别是滑模模板、钢筋网、操作平台等所有金属结构必须可靠接地，接地电阻不能大于10Ω，防止漏电事故发生。模板范围内所有照明用电应使用36Ｖ电压。6.8、经常检查液压管路，发现破损即时更换，防止高压油管伤人。7、效益分析 7.1、滑模施工受地形条件的影响很小，可减少临时支架和大型吊机的使用，具有缩短有效工期，提高经济效益的特点。7.2、节省摆放模板的施工场地，特别适用于施工用地紧张的工程项目。7.3、模板装拆简便快捷，混凝土连续浇注，施工进度快，比传统大模板施工法缩短工期1/2以上，施工总费用相应降低。'