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桥梁高墩柱滑模施工的技术控制
日期:2014-7-4 10:22:24 来源:本站原创 浏览数:
 
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1· 桥梁墩柱概况
  岚漪河大桥位于山西省岢岚至临县高速公路第LJ3 合同段K23+443.0 处,为跨越岚漪河而设。桥梁全长887 m,右前角90°,上部结构采用14 孔50 m先简支后连续预应力混凝土T 梁和6 孔30 m 简支/先简支后连续预应力混凝土箱梁组成,下部结构桥墩采用矩形墩、变截面薄壁空心墩和柱式墩。最高桥墩为74 m 高,采用变截面空心薄壁墩,顶宽为2 m,按坡率1∶60 变化,柱顶1.5 m 和柱底2 m 采用实体段,其余段采用空心。

2· 施工工艺
  根据以往的施工经验,滑模施工浇筑混凝土相对于常规模板浇筑具有连续性好,进度快,质量好,材料消耗少等诸多优点,同时利用施工单位成熟的高速公路施工经验和先进的施工工艺,所以该桥空心薄壁墩采用配塔吊进行滑模浇筑施工方案。如图1和图2所示。

桥梁高墩柱滑模施工的技术控制

 

根据滑模施工特点,对该桥墩采用滑模施工,从承台上面开始起滑,滑模施工中,在墩身外侧设置5根垂线,便于控制偏差,直至混凝土浇筑到盖梁底部后停滑。
  桥墩的滑模采用1 000×1 000 矩形桁架梁作为模板的围囹, 桁架梁主梁采用∠100×10 角钢,腹杆采用∠63×6 角钢,模板采用δ=5 mm 厚冷轧钢板做面层,[6.3 槽钢做背肢,模板高度为1.2 m,宽度按墩身尺寸设计。支承杆(俗称爬杆)采用φ48×3.5钢管,由于爬杆占用1 根竖向钢筋的位置,在施工中每1 根爬杆代替1 根竖筋,对兼做结构钢筋的支撑杆其设计强度宜降低10%~25%,其接头的连接质量应与钢筋等强,且其表面不得有油污[1]。
  在承台上搭设钢管托架,使提升架处于同一水平面上,并按布置尺寸定位,然后安装内托梁。内平台梁安装在提升架上使所有提升架形成一个整体。再安装内围圈和内模板,再后安装外围圈和外模板。
  模板锥度控制在2~4 mm。对于围圈的加固:内围圈由于内平台梁的对顶安装方式保证了提升架内侧刚度,所以内围圈通过托梁准确定位、安装牢固即可保证模板的定位准确。外围圈在设计时按上下两道平面桁架设置,使在水平方向的涨模侧压力由平面桁架来抵抗,同时上下两道平面桁架又通过连接件形成一个立体桁架。使受力更加合理,保证了外平台刚度,满足了堆放钢筋、设备的要求。滑模控制台安装在外平台中部,对侧安放电焊机1 台,用作支承杆接长作业。千斤顶布置6 台,其中四角提升架上布置2 台,以克服角部较大滑升阻力[2]。

3· 施工组织
  3.1 劳动组织(一班滑模人员)
  采用两班12 h 作业方式。

桥梁高墩柱滑模施工的技术控制

3.2 滑模施工设备投入

 桥梁高墩柱滑模施工的技术控制

4 滑模荷载分析计算
  4.1 滑模结构自重
  钢结构:15 t(重量见模板组装图);
  木板:2.5 m3×0.8=2(t 采用5 cm厚木板铺底);
  安全防护栏:3.84 kg/m×100 m=384 kg (采用φ48×3.5 钢管);
  G1=17.384 t.

4.2 施工荷载 
  工作人员:20×100 kg/ 人=2.0 t;
  一般工具:1 t(包括振捣、焊接设备);
  钢筋及支撑杆:1 t;
  G2=2.0+1+1=4 t.

4.3 滑升摩阻力
  根据桥梁施工手册查得,单位面积上的滑升摩阻力按200 kg/m3 计算,同时考虑附加系数1.5.
  G3=1.5×(5.5 m+2.76 m)×2×1.2 m×200 kg/m2=5.95 t.

4.4 竖向荷载
  W=G1+G2+G3=17.384+4+5.95=27.334 t.

4.5 混凝土对模板的侧压力
  新浇混凝土侧压力高度h=0.65 H;
  计算求得h=0.65×1.5=0.975 m;
  等效梯形上底的高度h′=h/2=0.975/2=0.488 m;
  混凝土侧压力计算最大值P=γh/2 (混凝土容重γ=2 420 kg/m3);
  计算求得:P=24 200×0.975/2=1 080 kPa;
  侧压力合力W=3/4Ph;
  计算求得:W=1 080×0.975×3/4=790 kPa.
  同时,考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力:
  侧压力:P2=200 kg/m2;
  P=P1+ P2=790+200=990 kg/m2.
  侧压力:P=990 kg/m2×(5.5 m+2.76 m)×2×0.7 m=11.45 t.

4.6 滑动模板爬杆的允许承载力和需要数量[1]
  爬杆是滑模施工中的传力和承力构件,该滑模施工爬杆采用φ48×3.5 钢管制成。它的承载力由其稳定性来控制。支承情况为下端固接在混凝土中,上端与穿过千斤顶的卡头铰接。
  支承杆承载能力计算:
  经计算爬杆上全部施工荷载为38.784 t,支承杆工作时的最大长度为1.5 m,查表得知:φ48×3.5钢管弹性模量E=2.06×105 N/mm2;支承杆截面惯性距I=121 810 mm4;安全系数K1 取大于1.8; U 为自由长度修正系数取0.6~0.7;L 为自由长度,取模板下口到千斤顶下卡头距离1.5 m .
  每根支承杆的极限承载力FK=π2EI/[K1 (UL)2].
  经计算得:FK=3.142×2.06×105×121 810/[2×(0.65×1 500)2]=130.1 kN.
  考虑支承杆接头削弱的影响,再乘以0.65 系数,故每根支承杆的极限承载力为130.1×0.65=84.6 kN.
  支承杆数量为387.84/(84.6×0.8)=5.7 根。由以上计算分析可知:现场实际使用6 根爬杆施工,可满足要求。
  千斤顶数量:使用功率按0.8 考虑。
  N=38.784 t/0.8/10 t=4.8(台)。
  由以上计算分析可知:现场实际使用6 台10 t千斤顶施工,可满足要求。

· 滑模的监控及偏位控制
  墩柱的结构尺寸根据滑升高度采用手拉葫芦对桁架进行张拉,达到控制的目的。滑升的同时要保证控制墩身的垂直度,要求值为0.3%H 且小于等于20 mm。为了准确控制墩身垂直度,本次施工中设置纵横双轴线四点吊线定位,即在承台上平面模板外侧轴线上定4 个点,用电焊焊钢筋并在钢筋上锯出定位口,在承台上用红漆双向定出对应点。轴线测量利用全站仪放样,采用22 kg 的线锤测中法和用红外激光铅垂仪测定法相结合控制,以后每天采用以上方法最少进行1 次检测,记录每点纵横偏差值,必要时随时加测,然后根据记录分析偏差方向及发展倾向,用调节千斤顶升程的方法,即倾斜操作平台方法校正滑升方向。并且安排专职测量人员现场值班检测,检测数据及时上报驻地监理工程师,待驻地监理工程师同意后进行下步施工。
  高程测量用水准仪将基准标高引测到支承杆上,以后每次用直尺向上引测标高,同时用长钢尺在已完成的墩身上引测,以及利用全站仪引测,这3 种方法相互校核,以确保墩顶的高程准确无误,确保墩身垂直度和中线偏差不积累。

6· 滑模施工质量控制措施
  6.1 混凝土质量检验
  混凝土的质量检验应符合下列规定:
  a)标准养护混凝土试块的组数及同条件养护试块组数:每一工作班不少于1 组,如在1 个工作班内混凝土的配合比有变动时,每一种配比中应留1 组。
  b)对混凝土出模强度的检查,每一工作班应不少于两次,当在一个工作班内气温有骤变或混凝土配比有变动时,必须相应增加检查次数。
  c)在每次模板滑升后,应立即检查出模混凝土有无塌落、拉裂和麻面等,发现问题应及时处理,重大问题应做好处理记录。
  对高耸结构垂直度的测量,应以当地时间6:00—9:00 间的测量结果为准。

6.2 滑模结构控制
  在滑模施工过程中,必须严格控制,如果处理不妥,可能造成偏、扭等现象,造成这些现象的原因有以下几点:
  a)由于液压系统油路布置差异,各组油压千斤顶承重顶升荷载不尽相同,个别千斤顶失效或推力降低,行程差异纠正不及时的误差累积,爬杆拔空不承载及人为操作失误,都有可能造成顶升速度不一致、模板提升不均匀等,都会导致滑模偏扭事故的发生。
  b)由于平台上堆放机具、材料等偏载、操作人员站在一侧,滑模设备侧面水平风力作用,管线等悬挂物松紧偏拉等现象,也有可能造成滑模偏扭。
  c)用于起重设备提升的吊斗,装入钢筋、混凝土等数量不宜太多,否则由于卸料时的惯性过大,对滑模平台的冲击,也有可能造成滑模偏扭。
  d)由于滑模设备安装内力影响,模板、顶架变形也有可能造成滑模偏扭。
  故应加强模板滑升前后的检查工作,发现问题及时纠正。

6.3 滑模施工工序控制
  滑模正常滑升后,其滑升与混凝土灌注捣固交错进行,中间穿插钢筋绑扎、模板收坡、调平与纠编、中线水平测量等各种作业,还与混凝土搅拌、运输、墩身抹面、养生等工序配合,工序间配合十分紧密,妥善处理各工序间的衔接,正常掌握模板提升速度与混凝土凝结时间对提高施工质量、加快施工进度非常重要,并制定遇有大风暴雨及施工事故等原因而要停工时的处理措施[3]。

7 ·总结
  在桥梁高墩柱滑模施工中,必须建立完善的施工质量保证体系,从施工工艺、施工组织、荷载分析计算、施工监控及纠偏,严格采取滑模施工质量控制措施,以项目经理负责的技术部作为质量保证体系的管理机构,班组各部门的正职负责本部门的质量管理。技术员兼任质检员,设立三检制,班组为一检,经理部为二检,甲方为三检,形成一套完成的质量保证体系,确保工程质量。严格每道工序,进行过程控制。严格按设计及规范施工,以保证整个工程质量。
  根据实际施工来看,每天可以滑模3~5 m,质量达到了规范要求,施工进度较快,满足工期的要求。滑模施工工艺与常规施工方法相比,它具有施工速度快,机械化程度高,结构整体性能好,所占用的场地小、粉尘污染少,有利于绿色环保及安全文明施工,滑模施工设施易于拆散和灵活组装,可以重复利用等优点,在桥梁高墩柱施工中广泛应用。

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