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薄壁空心墩液压爬模施工技术研究

日期:2015-8-27 15:20:18 来源:转载 浏览数:
 
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    西部大开发战略自启动至今,高等级公路在西部地区日渐普及。众所周知,我国西部多山地沟壑,地形复杂,要在山地上建造公路,必须考虑高墩大跨连续刚构桥结构。本黄河大桥主梁为连续刚体,与薄壁墩固结而成,吸收了连续梁桥和T 型刚构桥的优点,具有适应性强、施工方便、易于养护、造型优美、经济性好、行车舒适等优点。在现浇竖向钢筋混凝土结构中,液压自爬模无疑是较为先进的施工工艺。爬模施工是在结构平面上,将模板沿结构周边一次安装完毕,无需支设或拆卸模板,从而连贯的浇筑混凝土,节省施工时间。也就是说,爬模施工是通过连续浇筑混凝土使模板提升,以此按设计要求浇筑整体结构。
    1 ·工程概况
    本黄河特大桥全长1072m,最大桥高150m,主桥最大墩高141m。主桥上部是(88+4×160+88)m 混凝土预应力刚构桥。桥墩采用单薄壁空心桥墩,横桥向宽度7.0m,顺桥向宽度9.0m,横桥向壁厚为0.7m,顺桥向壁厚为0.9m。
    薄壁空心桥墩墩高116m,平面尺寸为7.0×9.0m,结构尺寸2m 实心段+6m 变截面空心段+102m 等截面空心段+4m 变截面空心段+2m 实心段。空心部分内壁设置倒角,形式为0.3×0.3m。
    为了在不影响墩身质量、保证人员安全的前提下赶超进度,积累更多施工经验,施工部基于翻模与爬模两种技术措施,经认真比选,最终决定采用爬模施工方案。
    墩身混凝土浇筑及钢筋绑扎的标高都应该达到6m。同时为了顺利开展钢筋部分的施工,还须将一劲性骨架安装在墩身内部。墩高116m,按6m*20 次的标准分阶段浇筑。节段划分以及墩身的细部结构详见图1。
              
    2· 先进的液压爬模系统
    液压爬模主要涉及三大系统,即模板系统、爬升系统和工作平台系统。
    2.1 模板系统模
    板系统的主体构造是图2 所示的模板及可移动的支架。
          
    2.1.1 钢木组合
    可拆式整体木模板这套模板包括面板、竖肋和横肋等主体构件。面板是酚醛树脂双面覆盖胶合板、21 mm 进口维萨板。其胶合工艺特殊,抗变形能力和防水性能较好。它的表面经高压合成树脂处理,能避免混凝土附着。并且可重复利用至少20 次。
    竖肋的主体构造是20cm×8cm 的工字木架,而横肋则是14d 轻质槽钢,可保证模板具有较强的刚度。
    用自攻螺丝、地板钉连接面板和竖肋,用连接爪连接横竖肋。在面板上钉的螺钉必须是平齐的,以免浇筑后的混凝土表面不平整。
    模板的斜撑主背楞是2 根双16d 槽钢组合件。连接面板和斜撑主背楞的构件是连接爪、调节座连接。竖向调节模板时会用到调节座。调节后,将一后移装置装设在斜撑主背楞处,以便于水平移动螺旋斜撑和主操作平台。内模板与外模板之间可通过拉螺杆、垫板连接。
    2.1.2 移动模板支架首先,用螺栓、销轴型钢连接移动模板支架,用一拆卸式支撑体系稳固模板,一来可加快施工进度,二来浇筑混凝土时可承受部分侧压力,并且在浇筑完毕后,可借助滑轮实现整体脱模。
    2.2 爬升系统爬升系统:它的主体构造是液压系统、埋件系统、导轨和爬架。
    爬架:它包括上爬架、下吊架。拼装上爬架,主要是方便安装模板和钢筋。拼装下吊架,目的是为爬升操作、拆卸锚锥、修饰混凝土表面和电梯入口搭建一作业平台。
    埋件系统:其主体构件是爬锥、高强螺杆、受力螺栓、埋件板和预埋件支座。其中,已浇筑节段的承力点———锚锥,由高强螺栓、锥形螺母和锚筋组成。除此以外,爬升系统主要通过爬头、锚板和锚靴传力。
    导轨的主体构件是楼梯挡板(1 组)、20d 工字钢(2根)。矩形定位孔作为爬升的承力点应设在侧面。
    液压系统的主体构件是操控系统、液压油缸和操作控制箱。施工时,应该在同一操控平台上完成电控操作,这样维护起来比较方便(详见图3)。
        
    2.3 工作平台系统
    工作平台系统可摆放小型施工机具,能够为安全作业提供以稳固的平台。按照设计要求,应该由下到上安设6 层工作平台,即为-1,0,+1,+2,+3,+4,各层的功能如下:
    -1 层:拆卸锚锥,修饰墩身混凝土表面。
    0 层:爬升操控;
    +1、+2、+3 层:装设和调整模板,安装锚锥;
    +4 层:绑扎和处理未浇筑的混凝土段墩身钢筋,浇筑混凝土构件。
    3· 完善的墩身液压爬模施工工艺
    3.1 爬模拼装
    在场外拼装爬模结构,然后运抵现场,按施工要求吊装到位。预留爬模预埋件,然后开始首节墩柱的浇筑施工。当混凝土筑件的强度符合15MPa 的标准后拆掉模板,在预埋锚锥位置上固定锚板,并在锚板上挂锚靴,通过限位销调整位置。接下来,按要求装设三角架、后移装置、承重架,并安装上爬架及爬升系统的操控平台,然后安装下吊架。浇筑完第二节墩身混凝土并整体脱模后,以此进行挂做、导轨、液压系统的装配,在液压系统的配合下完成爬升部分的施工内容。
    安装好模板承重结构后,在其主纵梁上固定移动模板。但是须在地面预拼三角支撑架体。
    3.2 爬架爬升
    在爬升施工中,只有爬架和轨道相互配合,才能使爬架爬升。操控爬升系统时,应该按1-8 号的标号管理液压操作平台上的油缸。每边的油缸处安排一位观察人员,随时查看自锁提升件的卡锁是否紧贴着导轨梯挡,同时密切关注导轨梯挡上是否同步爬升。油泵要指派专人操控,每个操控人员人手一台对讲机,实时交流1-8号的运行情况。待四边步进装置到位后尽快安排第二次爬升。若四边的爬升进度不同步,还须调节液压油路确保同步爬升。爬升架高出指定标高10cm 时停止爬升,将承重销插在指定位置,回油让爬架回落至原位,插上安全销,并将液压油泵关闭,断电,拧紧贴在混凝土表面上的承重三角架的附墙撑。
    3.3 模板施工
    钢筋绑扎到位后安装模版。可借助塔吊将内模吊装到位。通过内模平台支撑后,穿对拉杆连接模板,再借助全站仪调整模板位置,最后拧紧阳角拉杆。
    吊装模板时须注意几个关键节点:一是吊运过程中,切忌刮碰模板;二是为了避免混凝土筑件脱模后出现色差,必须用同一种脱模剂脱模;三是振捣过程中保证棒头与模板表面至少相距10cm,以防刮蹭模板板面;四是严禁用撬动的方式拆模,可借助模板背后的钢构支撑拆模;五是采用软毛刷刷脱模剂,严禁使用钢刷。
    4· 切合实际的工艺改进
    对比同类桥梁的爬模施工,结合现场的施工情况,在工艺实施过程中进行了改进。
          
    4.1 首节变截面空心段施
    工爬模时模板标高6m。混凝土墩底实心段标高是2m,变截面空心段的标高是6m,因而定制的内模板不能用在首节混凝土筑件上,施工的繁琐程度可想而知。鉴于此,施工部拟用竹胶板和钢模板组装内模板,用槽钢作背楞,很好的解决了模板的使用问题,同时提高了施工效率。
    4.2 交叉流水施工
    墩身左右幅结构形式相同,因此决定用1 个钢筋工班和1 个模板工班交叉流水作业,以加快施工进度。也就是说,墩身左右幅交错着作业,施作左幅的钢筋部分时,右幅同时浇筑混凝土,反之亦然,这样可保证每个工班始终有作业面,并且只需拼装一套内模板(左右幅共用)、两套外模板即可完成本阶段的施工内容。模板随爬架爬升操作。这样一来,变截面空心段组合模板可灵活周转,节省了一部分施工成本。
    4.3 墩身质量控制措施
    现场利用型钢制作钢筋定位卡尺,控制墩身主筋间距,采用劲性骨架引导支撑钢筋安装。立模时在薄壁墩内外侧模板之间布置多道70、90cm的钢筋,用以提高立模精度,保证墩身及保护层厚度。外模板低于板面10cm 设置一道定位卡槽,用以控制混凝土浇筑高度,保证混凝土面的连续平整。混凝土浇筑采用地泵,高压泵管沿塔吊固定爬升。泵管接到平台中心处,接软管至墩身四面,均匀布料,保证混凝土浇筑质量。

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