高墩身翻模施工工法.docx
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高墩身翻模施工工法
高墩翻模施工工法
1前言
随着桥梁建设的快速发展,在高墩桥梁施工中,施工效率、线形控制、安全施工及可操作性等成为急需解决的施工难题。
在多年的高墩施工过程中,施工技术不断进步、完善,形成了滑模、翻模、内爬式翻升钢模板等不同的施工方法,提高了高墩施工的效率、外观质量等,翻模在公路桥墩施工中得到了广泛运用,编制本工工法是为了明确高墩翻模施工作业的工艺、技术要求,正确掌握施工过程中应控制的质量标准及应采取的控制措施,高空作业过程中的安全要点及控制措施等,以实现在进行高墩翻模作业过程中的质量、安全、进度、效益的最大化。
2工法特点
2.1施工操作简单,具有较强的适应性和灵活性。
2.2翻模材料结构简单,分层、流水施工,利于加快施工节奏,缩短工期。
2.3模板设计结构合理实用,质量安全保证有效。
2.4翻模模板一次性投入较少,并能充分利用高墩施工中不可缺少的塔吊等起重设备,可操作性较高。
3适用范围
翻模施工适用于所有砼桥梁高墩柱的现场施工,尤其是对异截面、截面变化大的墩塔,柱间联系梁多的墩塔具有很好的适应性、较其它方式模板施工有较大优势,尤其是2.25m的四套模板在两个墩之间交换作业能节约成本。
4工艺原理
利用具有一定工作强度的混凝土实体作为固定支撑体,各种材料用塔吊机械提升,不需要另外搭设脚手架。
墩身混凝土采用循环浇筑,施工中保证三节模板循环倒替使用,钢模板安装通过斜螺栓、对拉螺栓,斜拉索等固定,以达到设计要求。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.2控制要点及技术要求
5.2.1高墩翻模施工要制订相应的专项施工方案及安全专项方案并上报审批,经审核批准后方可进行施工。
5.2.2在高墩施工中,垂直度的控制极为关键,控制垂直度的根本在于控制墩身平面尺寸位置偏差。
在测量控制上,采用立体测量控制技术,利用高精度全站仪进行坐标放样,同时,利用垂准仪,通过预先设置在墩身根部附近的基点,进行校核。
5.2.3高墩主要缺陷:
(1)墩身竖直度超标
(2)墩身的平整度及漏浆(3)节段错台。
5.2.4安装和翻升模板操作前,需通过计算和试吊装,准确找到每块模板的中心,翻升时,在模板重心位置挂钩起吊,以避免塔吊起吊模板时碰撞上层模板而翻转或倾斜,造成危险,同时也会给顶部落模、立模造成不便。
5.2.5工作平台是由顶杆支撑在已成墩身的混凝土上,所以必须要保证组成平台的各杆件、杆件间的连接和支撑顶杆在各自最不利状态下有足够的强度和稳定性。
5.2.6翻模施工是通过多次分层浇筑混凝土来完成整体墩身施工的,质量控制离散性大,故墩柱混凝土内在质量较难控制,这也是控制重点。
5.3承台处理
墩柱施工前对承台顶面桥墩范围内的混凝土进行凿毛处理,凿毛采用人工进行或凿毛机进行,凿除表面浮浆和松散混凝土层,用清水将表面冲洗干净。
利用全站仪放出承台纵、横轴线,根据承台中心放出墩身边线,并在承台上距墩身1m的位置弹出墨线,以便测量墩身模板的垂直度。
5.4钢筋加工及安装
5.4.1钢筋加工
墩身主筋根据设计要求,采用直螺纹套筒连接。
钢筋直螺纹连接是通过钢筋端头特制的直螺纹和直螺纹连接套咬合形成整体的一种连接方式。
接头的性能符合《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ-107-96)A级接头性能的规定。
钢筋等强滚轧直螺纹连接标准型钢筋见下图。
钢筋滚轧直螺纹连接标准型钢筋接头
钢筋直螺纹连接施工工艺如下:
(1)工艺流程
钢筋滚轧直螺纹连接的工艺流程为:
钢筋原料→砂轮切割机切头→机械加工(丝头加工)→套丝加保护套→用扭力钳连接。
(2)钢筋安装
主筋安装前首先在上一节墩顶搭设钢管架,钢管架用来防止主筋倾斜,钢管架直径采用Ф4.8,钢管架搭设高度3-3.5m,箍筋安装完成后拆除钢管架,钢管架底部用钢筋与墩身主筋焊接起来以防止施工过程钢管架滑移,钢管架顶部钢管上首先标出主筋的间距,然后把主筋用扎丝绑扎在钢管架上,确保竖向主筋接长时位置的准确性。
承台施工预埋墩柱钢筋时,首节内侧钢筋为斜向布置,根据设计图纸详细计算预埋钢筋最低端和承台顶层钢筋位置的详细参数和定位位置,然后逐根定位点焊固定,固定时在预埋钢筋最底端须增设定位钢筋,确保模板位置正确。
5.5模板安装
5.5.1模板配备
每套模板设计为4节,每节高度应综合考虑节端施工时间、机具长度及钢筋配料和减少施工缝数量等因素确定,一般为2-4m,施工时,每次翻升2节模板。
墩柱用定型钢模,由专门的模板生产厂家制作。
模板进场后要先进行试拼,检查模板尺寸、模板接缝及平整度。
5.5.2模板安装
钢筋绑扎完毕并报检合格后才能进行模板安装。
模板安装前先打磨并均匀地涂上脱模剂。
模板采用吊车吊装,人工辅助,先拼装墩身一个面的模,然后逐次将整个墩身的第一节模板组拼完毕。
由脚手架作为模板施工时的工作平台,安装时人员站在工作平台上进行模板螺栓的安装及调整、定位。
5.5.3墩身模板安装过程中竖直度的控制极为关键。
(1)是过程中的绝对控制
(2)是过程中相对控制,两者相辅相成、互为补充。
(相对控制)
(1)模板增设竖直度实时检测装置。
在大面积模板跨中位置粘贴一水平尺,通过查看水平尺的气泡是否处于居中位置,判断模板整体是否竖直,并通过调整对拉螺栓来对模板进行微调,直至模板处于竖直状态。
(2)在成型模板上加焊竖直基准肋。
在模板未使用前,以板边为基准在中间背肋上加焊一条50×10mm钢板,焊接时保证钢板的竖直和水平,打磨平整后涂上黄油漆在模板安装后,作为竖直基准使用。
5.5.4墩身模板安装后竖直度控制(绝对控制)
此方法通过利用“激光指示棒”光束集中的特点指示模板或墩柱的竖直方向。
首先,将“激光指示棒”开启,放置在直角模板的棱镜板上,让光连续通过上下棱镜板小孔照至墩底承台上,承台上事先测放出坐标点,如果光点与坐标点相距在允许范围内表示模板安装正确或墩身竖直度符合要求,反之则需要对模板进行调整。
激光指示棒工作原理
5.5.5模板的校正
由于高墩施工均是在高空中作业,立模和校模时均没有可靠的持力点,因此,模板的校立比较困难,针对此问题经方案讨论比选和现场的实践经验,在每层模板就位时,应及时处理模板拼缝,调整垂直度,作层层控制,避免多种偏差积累,同时,应加大模板刚度,避免翻模过程中模板的扭曲和变形。
5.5.6模板检查
模板安装完成后对模板进行检查,首先检查模板的接缝,模板的接缝应控制在1mm以内。
并且每节模板安装后,用水准仪和全站仪检查模板顶面高程,中心及平面尺寸。
测量时用全站仪对三向中心线(横向、纵向、45°角方向)进行测控。
每次测量要在一个方向上多测几回。
测量要在无太阳强光照射、无大风、无振动干扰的条件下进行。
如果有不合格的情况,用塔吊或千斤顶进行调整。
模板检查还有非常重要一个环节绝对不能忽视,模板的加固,看加固的形式是否与要求的相符,拉杆的数量和规格是否与设计一致,所有拉杆是否均上紧、丝扣是否完好,这些都检查合格后方可进行下道工序。
5.6操作平台
模板的背面安装两层固定的操作平台,操作平台搭设在模板固定架上,每层模板均设模板固定架,固定架用等边角钢焊接成三角形固定在模板的背楞和围带上,模板拼装后平台形成环形。
操作平台宽0.8-1.0m,平台顶面沿周边设立防护栏杆,栏杆外侧至模板固定架底部设封闭安全网,操作平台上面铺设5cm厚的木板,供操作人员作业、行走。
操作平台平面图
5.7混凝土的施工
5.7.1混凝土的运输
混凝土采用拌和站拌制,利用罐车运送至施工现场,根据现场实际地形情况,能用混凝土泵车浇筑的,一律采用泵车浇筑,泵车浇筑困难位置,采用吊车配合料斗进行浇筑。
在墩身四个角安装用铁皮(直径20cm)制作的串筒(串筒长度每节50-100cm),安装串筒的位置在钢筋绑扎时适当调整钢筋间距以保证串筒顺利安装,混凝土通过串筒进行浇筑。
5.7.2墩身混凝土浇筑
浇筑混凝土前,先将墩身内杂物清理干净。
混凝土采用拌合站集中拌和、罐车运输、泵车或塔吊输送、串筒入模、插入式振捣器振捣的施工方法浇筑。
灌注混凝土前应检查模板、钢筋及预埋件的位置、尺寸和保护层厚度,确保其位置准确,保护层垫块数量足够。
由于混凝土施工高度大于2m,为使混凝土的灌注时不产生离析,做下列要求:
(1)混凝土分层浇筑、每层厚度控制在30-40cm左右。
混凝土垂直运输采用塔吊进行。
(2)振捣前振捣棒应垂直或略有倾斜地插入混凝土中,倾斜适度,否则会减少插入深度而影响振捣效果。
(3)插入振捣棒时稍快,提出时略慢,并边提边振,以免在混凝土中留下空洞。
同时有利于气泡的排出。
(4)振捣棒的移动距离不超过振捣器作用半径的1.5倍(30-35cm范围内),并与模板保持5-10cm的距离。
振捣棒插入下层混凝土5-10cm,以保证上下层混凝土之间的结合质量。
(5)混凝土浇筑后随即进行振捣,每放一层料时先将料扒开再开始振捣,振捣顺序为:
先振捣倒角处,再从两边向中间振捣,振捣时间一般控制在30秒以上,振捣至混凝土表面平坦、无气泡冒出、混凝土不再下沉、混凝土已将模板边角部位填满充实。
混凝土的浇筑要保持连续进行,若因事故必须间断,间断时间要小于混凝土的初凝时间。
如果间断时间超过了初凝时间,则需按二次灌注的要求,对施工缝进行如下处理:
凿除接缝处混凝土表面的水泥砂浆和松弱层,凿除时混凝土强度要达到2.5Mpa以上。
在浇筑新混凝土前用水将旧混凝土表面冲洗干净并充分湿润,但不能留有积水,并在水平缝的接面上铺一层1-2cm厚的同级水泥砂浆。
为保证混凝土的外观质量,在混凝土的浇筑过程中进行混凝土的质量控制,保证混凝土具有良好的和易性、流动性,并控制混凝土的坍落度基本相同,以保证混凝土表面颜色一致。
混凝土浇筑过程中有专人看护模板,防止螺栓松弛导致跑模影响混凝土质量。
5.7.3混凝土顶面高度的控制
因墩身混凝土分节浇筑,控制好每节混凝土顶面高度可以保证相邻两段墩身接缝良好,从而保证混凝土的外观美观。
当混凝土浇筑到顶层时,使混凝土面高于模板顶,以便凿毛时方便清洗处理;浇筑完毕后派专人用木抹子将模板四周附近的混凝土抹平,保证混凝土面与模板顶面平齐,以保证上下两节段为一条平齐的接缝。
5.7.4节段接缝的处理
由于翻模施工为分节段浇筑砼,在浇筑下一节时,上一节浇筑的墩身砼凝固并发生微量收缩,与最上层保留模板之间将会产生一定的缝隙,不但造成节段的错台较大,而且最主要的是,浇筑砼时水泥浆的下漏影响已浇筑部分的墩身外观质量,解决措施如下:
(1)在最上节模板到模板顶每5cm设一层拉杆,在浇筑下一节墩身前,将此层拉杆再次紧固,减少砼与模板间的缝隙。
(2)在缝隙产生后,用原子灰或水泥浆制成细条状封堵缝隙,同时,在浇筑最初几盘砼时,适当减少坍落度。
(3)在翻模后,及时清除粘附在墩身上的水泥残浆,并用水清洗。
模板最上层拉杆
5.7.5混凝土养护
混凝土浇筑完成后,应及时进行覆盖土工布并洒水保湿养护。
洒水保湿养护时间应不少于7d。
5.8翻模施工
5.8.1操作流程
拆模时用塔吊将下面一节模板与上面一节模板上下挂紧。
拆除左右和上面的连接螺栓,然后通过两个设在模板上的简易脱模器使下节模板脱落。
拆下的模板用钢丝绳将模板挂在塔吊上。
利用塔吊将模板提升至安装节,并且安排工人对模板表面进行去污、涂油、清洁。
提升过程中应有专人监视,防止模板与周边固定物碰撞。
拆模示意图
将第二节模板拆下用塔吊运到待浇筑混凝土顶面平台上。
清理模板,并涂刷脱模剂后按放线尺寸组装模板,然后按第一节的安装次序安装其余部分。
5.8.2操作要点
翻模施工时,落模后需将模板向外滑出再起吊,在每块模板架底横杆上设有简易滚轮滑轨,滑出后再利用塔吊向上翻升。
翻模时,保留最顶层模板,作为翻升下层模板的持力部分,然后,把下两层模板拆开并滑出,利用塔吊将模板吊起,并放置于顶层模板相应平面位置上,将模板与周围模板联接。
翻模施工
5.9质量控制及检验
5.9.1钢筋安装
钢筋安装允许偏差满足下表要求。
钢筋安装实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
1
受力钢筋间距(mm)
两排以上排距
±5
同排
基础、锚碇、墩台、柱
±20
2
箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距(mm)
±10
3
钢筋骨架尺寸(mm)
长
±10
宽、高或直径
±5
4
弯起钢筋位置(mm)
±20
5
保护层厚度(mm)
基础、锚碇、墩台
±10
5.9.2模板安装
模板安装允许偏差见下表。
模板、支架安装质量标准
项目
允许偏差
模板高程
墩台
±15
模板尺寸
墩台
±20
轴线偏位
墩台
±10
模板相邻两板表面高低差
2
模板表面平整
5
预埋件中心线位置
3
预留孔洞中心线位置
10
预留孔洞截面内部尺寸
±10,-0
5.9.3成品检验
混凝土墩身成品检测允许偏差见下表。
墩、台身实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
1
混凝土强度
在合格标准内
2
断面尺寸(mm)
±20
3
竖直度或斜度(mm)
0.3%H且不大于20
4
顶面高程(mm)
±10
5
轴线偏位(mm)
10
6
节段间错台(mm)
5
7
大面积平整度(mm)
5
8
预埋件位置(mm)
符合设计规定,设计未定时:
10
6材料与设备
6.1人员配备
施工人员根据工程量、工期要求及机械配备情况进行合理配备。
每个作业工点施工人员配备见下表。
每个作业工点人员配备表
序号
职务
人数
1
管理人员
负责人
1人
2
技术主管
1人
3
专职安全员
1人
4
技术人员
2人
5
质检人员
1人
6
测量人员
2人
7
操作人员
班组长
2人
8
起重人员
2人
9
电焊工
2人
10
操作人员
钢筋工
6人
11
模板工
6人
12
机械工、普工
6人
13
架子工
5人
6.2设备配置
每个作业工点主要施工机械设备配备表
序号
名称
规格
单位
数量
用途
1
模板
共三节,每节3m
套
1
2
发电机
50Kw
台
1
3
电焊机
台
2
4
塔吊
25t
辆
1
吊装重物
5
振捣棒
50
台
3
砼振捣
6
钢筋弯曲机
台
1
钢筋加工
7
钢筋切割机
台
1
钢筋加工
8
钢筋调直机
台
1
钢筋加工
7质量控制
7.1质量保证措施
7.1.1各分项工程施工前由分管技术人员进行技术交底。
讲清设计要求、技术标准、定位方法、功能作用、施工参数、操作要点、施工安全和注意事项。
钢筋、模板、混凝土施工期间的协调由各技术负责人自行协调,一是确保上道工序不给下道工序留隐患,二是对预留、预埋构件、尺寸、高程和质量以文字记录交代清楚,防止出现质量问题。
7.1.2“三检”即:
施工中进行自检、互检、工序交接检,做到上道工序不合格,不准进入下道工序。
“三不交接”即:
无自检记录不交接;未经专业技术人员验收合格不交接;施工记录不全不交接。
“五不施工”即:
不进行技术交底不施工;图纸及技术要求不清楚不施工;测量网点和资料经换手未复核不施工;材料无合格证或试验不合格不施工;上道工序不经检查签证不施工。
7.1.3施工过程中的质量检测按三级进行,即“跟踪检测”、“复检”、“抽检”三级。
7.1.4建立材料进场前检查验收和取样送检制度,杜绝不合格材料进入现场。
水泥、钢材等外购材料进场必须三证齐全,每批材料必须进行检验合格后方可使用。
7.1.5严格进行施工资料管理。
设立专门的资料员,及时收集、整理原始施工资料并分类归档,做到数据记录真实可靠。
7.2工序质量控制
7.2.1外观质量控制
高墩施工由于多次立摸,多次浇筑,容易引起外观质量下降。
为了提高外观质量,经过多次探索,施工中采取了以下措施:
(1)针对混凝土泵送难,和易性差,颜色灰白的问题:
施工中应优化混凝土配合比,在保持原来配合比、坍落度的前提下,采用“双掺”技术,增加适量粉煤灰和减水剂,这使得混凝土的颜色更均匀,和易性更好。
(2)提高立模精度,采用玻璃胶皮处理接缝,保证接缝严密。
(3)夏季施工,由于气温较高尽可能安排在下午或夜晚温度较低时浇筑混凝土,减小混凝土坍落度损失。
(4)混凝土浇完后,立即进行覆盖养护,避免上一节墩身混凝土浇筑时污染已浇筑的下部墩身。
7.2.2砼浇筑
砼浇筑振捣不得使结构表面出现泌水、泛砂现象,更不得出现蜂窝麻面,否则必须返工重来。
加强对操作工人的培训学习,使用有经验、有上岗证的技工进行砼施工,严格遵守操作程序。
7.2.3模板工程
模板质量的优劣是外观质量控制的关键,墩身翻模模板采用大块钢模板。
模板进场后,首先进行打磨、预拼,检查模板各部分的尺寸,模板接缝及平整度,保证拼缝严密不漏浆,模板之间接触处贴双面胶带,并用玻璃胶水填平,对拉螺杆设置整齐划一,间距合理。
8安全措施
高墩翻模施工的技术安全工作,必须抓紧、抓细、抓好。
宜采用专业检查与技术人员自检相结合的安全保证措施。
其具体措施如下:
8.1安全帽、安全绳。
桥墩模板的拆装工作为高空、双层作业,工作人员必须带安全帽并系好安全绳。
8.2安全网。
翻模操作平台上必须安装安全网,安全网牢固挂在操作平台护栏上,应布置合理、安全可靠。
8.3安全带。
在翻模操作平台上的工作人员必须佩带安全带,作业前应将安全带系好。
工作转移时,应首先把安全带转移到固定位置上,然后开始工作。
8.4安装好顶层、外层栏杆、立柱。
铺好脚手板、栏杆、立柱必须与框架工作平台连接牢固,存在明显伤痕、裂纹结疤的脚手板不得使用,脚手板与操作平台牢固连接,工作人员在行走时不得踏在探头板上。
8.5拆模安全。
拆模板为双层作业,上面的工作人员要注意工作平台上存放的东西,一定要放置稳当,防止碰掉将下面人员打伤。
8.6混凝土浇筑安全。
浇筑混凝土时,在工作平台上的工作人员加倍注意安全,防止提放输送泵软管时撞到人。
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资源节约
钢筋采用直螺纹套杆连接技术,减少了钢筋用量、节约了电焊条、电能、人工等,而且对环境不造成污染。
还由于本工法模板翻模不需要液压设备,完全依靠塔吊翻升模板,充分利用了现有资源,节约了其他相关提升设备。
11效益分析
11.1经济效益
11.1.1减少了高空作业的不安全因素,降低了施工难度,采用流水、循环施工节约大量劳动力的投入,也节约了大量的搭设脚手架的支架材料,减少了对辅助材料、设备的投入,降低了施工成本,提高了经济性。
11.1.2模板材料投入相对较小而且周转次数多,且易于在过程中调整墩身的垂直度和尺寸,充分利用了制作模板的价值,并能利用高墩施工中不可缺少的塔吊等起重设备,安全性、可操作性都比较好。
11.1.3由于施工速度快,节约了塔吊、混凝土拌和、运输等机械设备费用。
而且由于高墩施工工期的缩短直接带来工程总工期的缩短,所以节约了成本。
例如:
常规方法施工每6-7d完成一节混凝土浇筑,翻模施工3-4d就可完成一节混凝土浇筑,施工速度可达到1.2m/d。
以60m高墩为例,一般工期要86d,采用本工法则可以46d就可完成,工期减少了一半。
11.2环保节能
11.2.1本工法与常规方法相比,不会产生额外的废弃物,所以对环境没有增加不利影响。
11.2.2本工法与常规方法相比,可以减少钢材消耗,节约钢材,所以做到了节能降耗。
11.3社会效益
11.3.1翻模施工中施工效率明显提高,同时保证了墩身混凝土的外观质量。
提高模板的使用率,同时将模板拆除时不安全因素降为最小,有效的减少了对施工人员的伤害。
11.3.2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。
12应用实例
宕迭路,宕迭六分部水泊沟大桥、花园大桥。
马云路大桥的高墩都采用了翻模施工。
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