[分享]薄壁空心墩翻模板施工技术

发表于2018-05-15     2058人浏览     1人跟帖     总热度:636  


摘 要随着我国社会经济的飞速发展,国家基础建设水平也日趋提高。当公路通过深沟宽谷、河流等地区时的高桥墩工程也大量出现。本文以里必沁水河大桥为工程背景,结合工程实际经验,对不同高桥墩施工方法的优缺点进行了对比分析,归纳总结出翻模板施工技术的工艺原理及技术特点。在此基础上,详细介绍了空心薄壁高墩翻模施工的施工工艺及技术要点。
关键词:薄壁空心墩;翻模;施工技术
1.前言
高桥墩的施工方法, 从大的角度上可分为两大类, 即:阶段施工法和连续施工法。阶段施工法中包括普通模板施工法、爬升式模板施工法和翻动式模板施工法;连续施工法一般就是指滑动式模板施工法。高桥墩的施工设备与一般桥墩大体相同,但是模板却另有特色,如翻升模板、爬升模板等。这些模板依附于已浇筑的钢筋混凝土墩壁上,随着墩身的逐步加高而上升。里必沁水河特大桥在施工过程中根据现场实际情况,经过当地气候、交通、经济、安全等方面的充分考量后,4#、17#、18#主墩采用了翻模施工这一工法,该施工工艺的施工过程比较简单,混凝土易于养护,表面光滑,施工工期短,高空作业安全性高,获得每位参建人员的高度肯定。表1给出了各类高墩施工工法的优缺点比较。
表1  高桥墩各类施工工法比较
比较
滑模施工
爬模施工
翻模施工
普通模板施工
优点
1、能大大缩短工期;
2、无施工缝,水密性,气密性较好;
3、不需要大量脚手架。
1、砼浇筑时间不限制、养护方法简单;
2、砼养护管理方便;
3、不需要大量脚手架。
1、砼浇筑时间不限制、养护方法简单;
2、砼养护管理方便;
3、墩身砼表面光洁,外型美观;
4、施工方便、简单,周期短。
1、砼浇筑时间不限制、养护方法简单;
2、砼养护管理方便;
3、砼初期管理方便;
4、现有的机具材料就可以施工。
缺点
1、需要一些特殊的装置,初期设备费较高;
2、需要周密的计划与经验;
3、砼的初期养护要特别注意;
4、施工时间受限制;
5、段时间内需要大量的各种作业人员。
1、需要特殊的起吊或上升装置。
1、需较多设备,如手拉葫芦,全站仪,水准仪等。
1、工期较长;
2、需要大量的脚手架;
3、高空作业安全性较差。
2.工程概况 
高平至沁水高速公路路基第十二合同段,起点里程K62+200,终点K63+650,全长1.45km。项目采用全封闭、控制出入双向六道高速公路标准,设计荷载公路-I级,整体式路基宽度24.5m,分离式路基宽度12.25m;主跨分为80+3×150+80m和80+150+80两个预应力混凝土连续刚构,两岸引桥分别为3×30、8×30、3×30米装配式预应力混凝土连续箱梁,整体采用悬臂施工法。钢构主墩采用双薄壁空心墩与空心薄壁墩的组合形式。墩顶分别以52米和55.5米段为双薄壁空心墩,顺桥向宽3.0米,横桥向宽7.0米,横、顺桥向壁厚分别为0.80米和0.60米;其中5、6号墩其余部分为变截面空心墩,墩高分别为79.5米、83米,7号墩其余部分为顺桥向10.0米,横桥向7.0米的等截面空心墩,墩高为82.5米;4、17、18号为双薄壁空心墩。3、16、19号连接墩采用等截面空心墩,8号连接墩采用变截面空心墩,顺桥向壁厚0.6米,横桥向壁厚0.8米。
3.工艺原理及特点
3.1 工艺原理
里必沁水河特大桥4#、17#、18#主墩墩身采用翻模施工,每次浇筑高度为6m。横隔板采用托架施工,现场配一台QTZ 63塔吊作运输材料及立模之用。施工人员采用电梯上下,砼采用ZLJ5121THB型拖泵泵送。采用集中拌合砼,使用砼运输车运到墩位处。
空心薄壁墩翻模施工系自承法施工体系,空心薄壁墩墩身较高,无法进行一模到顶施工法,混凝土浇筑需分节进行,利用已浇筑完的下节混凝土墩身及模板承受上一节混凝土的施工荷载。在模板顶端搭设工作平台,施工人员在平台上进行钢筋绑扎、模板安装、拆卸等工作,并利用混凝土随时间硬化的性质,分工作段逐段浇筑。在承台表面凿毛后,进行第一工作段的钢筋绑扎、模板安装及混凝土浇筑施工。待混凝土达到强度要求,顶部表面凿毛后,绑扎安装第二工作段的钢筋,将第一工作段模板拆除,利用塔吊调运安装第二工作段模板,以第一工作段最上一节模板为支撑进行支立,然后浇筑第二工作段的混凝土。同理模板循环施工直至墩顶标高,然后进行盖梁施工。
薄壁空心墩翻模板施工技术_1
 3.2 技术特点
翻模法的施工设备由工作平台、模板系统、提升设备、中线控制系统和附属设备等部分组成。混凝土的浇筑可根据施工条件采用自升式塔吊垂直运输灌注或泵送式浇筑,里必沁水河特大桥4#、17#、18#主墩墩身全程采用泵送式浇筑。桥墩脱模后,喷头式塑料水管不间断养护。当施工第二工作段时,先不拆除第一工作段的最上部的一节模板,以保证第二工作段模板的支撑。翻动式模板施工法吸取了滑动式模板施工法和爬升式模板施工法的优点,把平台和模板分成2个独立的体系,克服了滑模施工要求的连续性、施工组织复杂性及混凝土外表质量欠佳的不足,解决了爬模形成施工平台困难、工作强度大、费料费工的问题,为高桥墩施工提供了一种安全可靠、简单易控的模板施工技术。
施工工艺流程及施工方法
4.1施工工艺流程
    施工工艺流程见“高墩墩身翻模施工工艺框图”。
4.2施工方法
4.2.1测量放样
    采用全站仪精确测量放样,放出桥墩的纵横中心线和中心点。模板组装完毕、加固时,用全站仪、水准仪检查、校正模板中线和标高,使垂直度、标高和各项尺寸符合设计及规范要求。
4.2.2钢筋工程    
   钢筋工作平台采用100mm角钢地面制作,高度为7m。每次绑扎钢筋前由塔吊提升至已浇筑段顶面,并由螺栓将四脚固定在模板上,钢筋绑扎完成后吊至地面,以备下次使用。
薄壁空心墩翻模板施工技术_2
钢筋工作平台及模板工作平台实体图
钢筋加工和安装工程严格按照设计和规范进行,其中主筋机械连接采用直螺纹套筒连接。钢筋要绑扎结实,并辅助少量的电焊焊牢。
薄壁空心墩翻模板施工技术_3
高墩墩身翻模施工工艺框图
4.2.3模板工程
4.2.3.1施工准备
施工准备的主要内容:模板的设计与加工;模板对拉螺杆设计与加工;钢筋机械连接及操作平台的设计制作;支、拆模板人工操作平台制作及支、拆模板小型机具的准备;塔吊基础施工及塔吊安装等工作。
4.2.3.2模板的设计与加工
模板为定型组合钢模。不同厚度的桥墩,采用不同尺寸的模板,以满足墩柱高度需要。模板的结构形式主要由横肋、纵肋、筋板和面板组成,横肋采用[14槽钢,每块模板设置三道横肋,由两根[14槽钢背向焊接在竖肋上,两根槽钢中间每隔1.1米设对拉螺栓孔,纵肋采用[6.3槽钢,间隔30cm布设一道,再用δ6×63扁钢做筋板将纵肋相互连接成网格状。面板采用δ6钢板,Ⅱ级钢筋自行加工的螺杆制成,并用直径相当的PVC管套装,拆模后拔出,循环使用。施工荷载的承重结构位下节模板,下节模板通过与墩身混凝土的包裹粘结及对拉螺杆的支撑来支撑上节混凝土施工时的施工荷载,因此,空心薄壁墩模板除具有一般模板的功能外,同时是施工荷载承重结构的组成部分。在模板结构尺寸设计时,每节模板的结构及高度在满足施工要求的同时,还必须保证模板与混凝土的包裹摩擦力满足施工荷载的要求,与起重设备匹配,单块模板重量在1.5~2.0t为宜,经过计算、施工需要及定尺钢筋长度尺寸,每节模板的高度设计成2.0m为宜,每3节组合浇筑一模混凝土。模板加工要求型钢间满焊,型钢与面板间间短焊,焊缝长30mm焊点间距200mm,焊角高度4mm。模板间错台、接缝小于0.5mm。螺栓孔间距之间偏差范围小于2mm。平板模板面板对角线公差为1mm,长、宽公差为:-1,0mm。模板加工完成后,在施工现场要对整套(上、下两节)模板进行试拼装,试拼装时,上、下两节模板必须上、下翻升拼装,以保证施工时接缝平整、严密和有良好的垂直度。
薄壁空心墩翻模板施工技术_4
模板工作平台设置在翻模外侧,主要提供人员工作和小型机具的操作平台,采用φ50mm钢管制成可拆卸骨架及栏杆,平台用φ16mm钢筋焊接,横向间距10cm,平铺5mm防滑钢板,钢板气割60cm*60cm窗口,便于施工人员上下。每节模板均设工作平台,并用螺栓与模板连接,随模板一起向上翻升,为模板组装、拆模提供作业空间。
 4.2.3.3模板对拉螺杆设计制作
里必沁水河特大桥4#、17#、18#主墩模板拉杆由工作型锚固螺栓与内套丝螺杆通过内套丝连接成为复合型对拉螺杆,分布在每节模板的上、下两端,工作型锚固螺杆在混凝土中,在内套丝螺杆表面包一层塑料薄膜,在混凝土浇筑完成,模板拆除后重复利用,复合型对拉螺杆由于有锚固作用,在下节内模拆除后下节外侧模板不至松动,确保上、下节混凝土接缝平整,同时内套丝螺杆承担由下节外侧模传递下来的部分施工荷载。通过这种复合型对拉杆的使用,不仅保证了施工接缝平整及承重体系方面的技术问题,而且与传统的翻模施工相比,可节省一节内模(传统翻模施工需要两节内模)。
4.2.4模板安装与拆除
外模板应在混凝土抗压强度达到2.5MPa、保证其表面及棱角不致因拆模而损坏时方可拆除。拆除底节模板时,先用手拉葫芦将底节外侧模板吊起,然后凿除模板底板砂浆,松掉模板连接螺丝及所有拉杆,当模板完全脱离墙身后,用塔吊分块吊起安装。当混凝土强度达到10~15MPa后方可在混凝土上立模。在外侧模安装完成后拆除内模,内模的拆除方法与外模相同,内模拆除后,通过内套丝螺杆及锚固螺杆拉紧、悬挂外侧模板,内模安装时,加强水平斜撑。模板安装完成后,用全站仪检测模板的平面位置,检验模板垂直度是否符合要求,模板接缝是否平整紧密,用连通水管检测模板水平面是否水平,在模板安装、调整符合要求后,用柔性水泥把水平接缝封好,提升操作平台,浇筑墩身混凝土。
薄壁空心墩翻模板施工技术_5
薄壁空心墩模板安装、支撑
混凝土由拌和站集中搅拌,混凝土混合料应拌和均匀,颜色一致,不得有离析和沁水现象。墩柱混凝土采用混凝土输送罐车运输,输送泵泵送至串筒入模,用插入式振捣器振捣。由于混凝土的倾落高度较高,需设置减速装置,在串筒内设置减速叶片,防止混凝土的离析和尽量减小混凝土浇筑速度,以避免过大的混凝土侧压力,防止跑模。混凝土的供应必须保证输送泵能连续工作。
4.2.5.1泵送混凝土
混凝土采用输送泵分料至五个串筒浇筑入模,泵送混凝土时,应注意以下事项:
a.泵送施工应根据施工进度安排,加强组织和调度安排,确保连续均匀供料。满足泵送工艺要求的前提下,混凝土的坍落度应尽量小,以免混凝土在振捣过程中产生离析和泌水。在混凝土进入输送泵进料口前,应在输送罐车内高速搅拌不少于 30s。
b.混凝土泵的位置应靠近浇筑地点。
c.泵送混凝土时,输送管路起始水平段长度不应小于 15m,除出口处可采用软管外,输送管路的其他部位均不得采用软管。
d.泵送混凝土前,应先用水泥浆或与泵送混凝土配合比相同但粗骨料减少 50% 的混凝土通过管道。在泵送混凝土时,泵的受料斗内应具有足够的混凝土,并不得吸入空气。
e.混凝土一般宜在搅拌后 60min 内泵送完毕,且在 1/2 初凝时间前入泵,并在初凝前浇筑完毕。
f.因各种原因导致停泵时间超过 15min,应每隔 4~5min 开泵一次,正转和反转两个冲程,同时开动料斗搅拌器,防止斗中混凝土离析;如停泵时间超过 45min,或混凝土出现离析现象时, 应将管中混凝土清除, 并用压力水冲洗管内残留的混凝土。
4.2.5.2混凝土的浇筑及振捣
混凝土振捣工用插入式振动器分层捣固密实,分层、连续浇筑完毕。在浇筑过程 中,要严格控制分层厚度,每层不大于0.30m,按照水平分层的浇筑方法控制浇筑过 程。振捣时快插慢拔,均匀落点,移动间距不超过振捣器作用半径的 1.5 倍,严禁振 捣器碰撞模板或钢筋,导致钢筋变形、模板扣件松脱造成胀模。要求振捣器与模板的距离不小于 10cm。对每一个振捣部位,必须振捣到该部位混凝土密实为止。密实的 标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆为止。浇筑要连续进行,如因故必须间断时,其间断时间应小于前层混凝土的初凝或重塑时间。
墩身混凝土浇筑过程中随时用全站仪检查模板中线,及时进行纠偏、调正,防止 出现偏斜。
4.2.5.3拆模
待混凝土达到一定强度后,拆除模板。人工配合机械拆除,拆除严禁猛烈敲打和强扭等,保证其表面和棱角不受到损坏。拆除边角部位要特别小心,防止混凝土棱角面受到碰击。结构混凝土浇筑完成后,对混凝土裸露面应及时进行修整、抹平。
4.2.5.4墩柱混凝土养生  
桥墩脱模后,高空混凝土的养生工作比较困难,在塔吊上装上水箱蓄水,在模板的底部四周用喷头式塑料软管洒水养护,用土工布包裹养生,在养生过程中,保持混凝土表面湿润。
结束语
    里必沁水河特大桥主墩在施工过程中根据现场实际情况,4#、17#、18#主墩(高墩)采用翻模施工工艺,5#、6#、7#主墩采用爬模施工工艺。应用翻模施工技术浇筑高桥墩,工艺简单,大大减小了高墩柱的施工难度。在施工机具设备有保障的情况下,可以更好地确保桥墩混凝土的浇筑质量,缩短施工周期。其施工速度因桥墩截面尺寸和形状的不同略有差异,一般每四道五天模板可翻一次。可连续或间断施工,便于施工管理。施工的桥墩外观质量好,无扭转和不规则错台现象,墩身表面光滑平顺。同时,分段浇筑可以控制混凝土的水化热,防止混凝土的干裂。 

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 发表于2018-05-15   |  只看该作者      

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薄壁空心墩翻模板施工技术

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