高架桥双曲型墩柱施工工法.docx
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高架桥双曲型墩柱施工工法
高架桥双曲型墩柱施工工法
1前言
随着社会经济的飞速发展,高架桥越来越多的出现在全国各大城市中,成为城市现代化的重要标志之一。
由中建八局青岛公司所承建的济南市北园大街道路及环境建设工程中的高架桥采用了一种新型的桥梁墩柱形式――双曲型墩柱,这种墩柱造型美观、大方,一改过去桥梁墩柱呆板的形象,既满足使用功能,又具有很强的装饰作用,成为城市中凝固的雕塑。
该类型墩柱的形式如下图所示:
图1-1墩柱的形式
在此,我们总结以往的施工经验,编制了高架桥双曲型墩柱施工工法,希望它能够为以后类似施工提供指导作用。
2特点
1柱模板采用定型钢模板,模板配模合理,解决了异型柱定型钢模板支拆困难的难题。
2上下细梁模板采用镜面竹胶合模板,减少了组合钢模板的分块数,降低了支模难度,提供了施工速度和质量。
3采用了桥梁清水砼技术,砼抗振捣能力强,砼表面不会出现因为过振引起的“水线、鱼鳞斑”,墩柱拆模后表面“光滑如镜”。
4双曲型墩柱上下系梁设置了预应力筋,采用公称直径32mm,fptk=930MPa的精轧螺纹钢筋,通过合理的工序穿插,保证了预应力工程的施工质量。
3适用范围
本工法全面的叙述了双曲型墩柱施工的全过程,是一套完整的工艺体系,参照本工法,可进行该类型墩柱的全面施工,无需其他参考资料。
对造型简单的墩柱,亦可用于指导施工。
4材料性能
1钢筋应有出厂合格证、按规定作力学性能复试。
当加工过程中发生脆断等特殊情况,还需作化学成分检验。
钢筋应无老锈及油污。
2混凝土采用C40商品混凝土,对于混凝土的要求,应由搅拌站进行试配试验后,出具正式配比通知单。
1)水泥品种:
选用42.5级普通硅酸水泥。
2)骨料选择:
细骨料选择中砂及粗砂,不得用细砂。
粗骨料用石灰岩碎石,粒径不大于1/4输送管直径,为5-25mm,细长或片状的石粒不多于10%,且质地坚硬,不含风化的石块。
砂石表面应清洁,砂、石子的含泥量符合规范要求。
3)外加剂:
采用聚羧酸系高性能减水剂,通过试验室多次试配后最终确定外加剂的合理掺量。
4)对于混凝土的坍落度,每车抽查一次,坍落度控制在7-9cm,当不满足要求时,相应调整水灰比。
对于配合比的设计,要根据图纸混凝土强度的要求,提前报实验室试配,提供最佳配合比。
商品混凝土搅拌站严格按照配合比要求搅拌混凝土,严禁不同工地混用。
3模板采用定型钢模板,平模板面板采用钢板-8,边框10#槽钢,竖肋10#槽钢,横肋14#槽钢;弧形模板面板采用钢板-8,边框10#槽钢,竖肋10#槽钢,横肋14#槽钢。
钢板均采用冷轧板。
4预应力
1)预应力钢筋:
采用公称直径32mm,fptk=930MPa的精轧螺纹钢筋;预应力筋进场时应按规范组批验收,合格后方准使用。
2)锚具:
应符合设计要求及应用技术规程的要求,并有出厂合格证,进入施工现场应按规范规定进行验收。
3)波纹管:
采用50mm塑料波纹管;生产预应力混凝土用塑料波纹管应符合JT/T529-2004《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》的规定
4)水泥、外加剂:
P.O42.5水泥、灌浆料。
5工艺原理
本工法工艺的原理是:
根据双曲型墩柱的特征,进行合理的模板分块,采用镜面竹胶合模板和定型钢模板相结合,保证墩柱尺寸准确,模板装拆便利;采用高性能混凝土,合理控制混凝土工艺指标,采用合理的振捣方法,保证双曲型墩柱清水混凝土外观表面平整光滑,色泽清爽靓丽;通过合理的施工组织,保证钢筋、模板、混凝土、预应力各工种的合理穿插,保证墩柱的施工质量。
6工艺流程及操作方法
6.1高架桥双曲型墩柱施工工法的施工工艺流程
详见图6.1-1。
图6.1-1墩柱施工程序
6.2高架桥双曲型墩柱施工操作要点
6.2.1钢筋工程
双曲型墩柱的施工除遵守一般钢筋工程规定外,尚应注意以下事项:
1当墩柱高度小于10米时,墩柱主筋在加工场加工成型,接长采用闪光对焊,在承台施工时进行墩柱主筋插筋,测量人员跟进将主筋调整到设计位置,用脚手架和12#铁丝将主筋固定牢固;当墩柱高度大于10米时,承台施工时先进行墩柱主筋直线段插筋,弧线段钢筋在加工场加工成型,采用直螺纹接头进行接长,接长后也需用脚手架和12#铁丝将钢筋固定牢固。
2承台砼浇筑后,进行墩柱钢筋绑扎,此时先将固定墩柱主筋的铁丝解除,然后进行箍筋绑扎。
箍筋绑扎时必须随时校核墩柱的位置和尺寸,因该类型柱为异型柱,钢筋易向一边倾斜,如钢筋位置定位不准,将无法进行模板安装。
3箍筋绑扎完后,测量人员再次复核墩柱的位置,如位置不准确,用手动葫芦和缆风绳进行调整,调整到位后,将墩柱钢筋用缆风绳进行临时固定。
4最后进行上下细梁的钢筋绑扎,上下细梁钢筋绑扎完后,墩柱钢筋已形成整体,可解除临时固定。
因墩柱砼浇筑时须下人振捣,在征得设计单位同意的情况下,细梁主筋可下弯。
5钢筋绑扎完后安装预应力波纹管和精轧32螺纹钢(JL32)。
6.2.2模板工程
为了确保分部工程进度及墩柱砼外观质量,本工程墩柱施工一律采用装配式钢模板。
弧形模板每种弧形制作一组柱头模板,直线段加工成4.0m、2.0m、1.7m、0.7m、0.6m、0.5m的标准节,根据墩柱的高度和形状,和柱头配合使用,底部用砂浆或砌砖将不合模数的尺寸补齐。
定型钢模板加工,根据墩柱的尺寸配置,模板高度超出墩柱标高20mm,每边均配置一块模板。
砼的最大侧压力按100KN/m2考虑(其它工程可重新取值),平模板面板采用钢板-8,边框10#槽钢,竖肋10#槽钢,横肋14#槽钢,背楞间距300mm;弧形模板面板采用钢板-8,边框10#槽钢,竖肋10#槽钢,横肋14#槽钢,背楞间距300mm。
钢板均采用冷轧板。
连接处采用Φ25斜拉螺栓连接,L=600mm,间距300mm模板两端接头处采用企口缝,以防止漏浆,接头处封口板采用角钢,在封口板上有M20螺栓孔,以利于上下两节模板的拼装。
模板加工重点解决模板分块问题,主要考虑三个因素:
1)考虑施工方便,模板分块尽量少;
2)模板应上下对缝,保证砼浇筑后缝顺直、美观;
3)模板拼缝留设在靠近R角处,方便模板拆除。
模板的加工详见下图所示:
图6.2.2-1墩柱模板加工示意图
弧形段模板R角为一空间曲线,墩柱内侧及外侧各点的弧度均不相同,加工时必须用CAD放出实际尺寸,并现场实际测量,出厂前必须保证尺寸准确。
模板安装内部尺寸的允许偏差为+4、-5,即使在误差允许范围内,上下细梁如采用定型钢模板,也无法安装,因此施工时上下细梁采用镜面竹胶板现场根据实际尺寸加工,提高了施工速度,细梁和墩柱的接缝质量也容易保证,采用这种方法,拆模后阴角部位顺直、清晰、美观。
6.2.3预应力工程
1预应力部分施工工艺流程
钢筋绑扎完成→安装支架穿塑料波纹管→穿精轧螺纹钢筋、安灌浆孔排气孔→梁隐蔽工程验收→立侧模→预埋承压板及附件→隐蔽工程验收→砼浇筑→养护、张拉准备→张拉预应力筋→孔道真空压浆→切除外露钢筋→端部封锚
2波纹管的铺设
1)固定支架必须焊接在箍筋上,并将铺放后的波纹管用绑扎丝牢固固定在支架上,加焊U型箍,加设防崩钢筋,防止在浇筑砼过程中移位,以确保孔道位置的准确性。
2)两节波纹管接头处用专用接头管连接,连接好后在接头管两端用胶带密封,防止砼浆进入管内堵塞孔道。
连接形式见下图:
图6.2.3-1波纹管连接示意图
3灌浆孔与排气孔留设方法:
为了确保不进浆堵塞,采用铁皮制作的弧型压板,并用钢管接长,上端部用弯头接出张拉盒面50mm,以利孔道灌浆密实。
下部弧形压板加垫海绵条后与波纹管压紧,波纹管下增设一根支架。
做法见下图:
图6.2.3-2灌浆孔、泌水孔示意图
4承压板端部安装
待预应力筋穿设完毕,进行端部螺旋筋、承压板的安装,承压板必须按设计进行留设。
承压板与柱筋发生冲突时,可将普通钢筋做适当调整或弯折,保证预应力筋位置准确。
承压板用钢筋焊接固定,在承压板与模板结合处塞上海绵条,安装完毕后,将波纹管与承压板间的空隙用海绵条塞实。
螺旋筋采用钢筋焊接固定的方式保证其与波纹管、承压板的对中同心,保证承压板垂直于波纹管、预应力筋。
5预应力筋的铺设:
将精轧螺纹钢从预应力梁的一端穿至另一端。
6.2.4砼工程
1砼配制砼拆模后蜂窝麻面、水线、鱼鳞是困扰路桥施工的一个重要难题,故本工程采用了桥梁清水砼,既要使砼自身具有良好的易密性和排气能力,又要有良好抗离析泌水能力。
砼配制时注意了以下事项:
1)采用聚羧酸系减水剂:
该外加剂与水泥相容性好,具有相当的减水和增稠效果,砼分层和泌水现象得到很大改善,抗离析能力大大提高,同时,对于低水胶比具有低粘度和较好的坍落度保持性能。
2)为提高砼的和易性和光洁度,墩身砼宜掺加Ⅱ级粉煤灰(Ⅰ级粉煤灰对砼的排气不利)。
3)砼的配置宜采用普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥配置的砼易泌水。
4)粗骨料采用5mm~25mm连续级配碎石,细骨料采用中砂,砂率不宜太大。
5)C30墩柱配合比及拌和物工作性指标可参考表6.2.4-1:
表6.2.4-1C30墩柱配合比及拌和物工作性指标参考值
P.O32.5R
水泥
kg
Ⅱ级粉煤灰
kg
砂率
%
水胶比
%
外加剂型号及掺量
%
出机坍落度
mm
振动粘度
系数
N/m2.S
380
40
36
0.41~0。
42
HP4000.8
90~100
290
2砼施工
混凝土浇筑工艺采用汽车吊进行浇筑,砼入模坍落度控制在7~9cm,利用串筒进行砼浇筑,防止砼离析。
墩柱高度小于10m时可一次浇筑到顶;超过10m时可分2~3次浇筑。
人下到底部进行振捣,保证砼振捣质量。
应保证每次浇注高度在30~40cm,用插入式震捣器震捣密实,即可浇筑下一次砼。
振捣时采用五根振捣棒,四角各放一根HZ50振捣棒,中间用HZ75振捣棒,振捣时间统一由中间下到底部的振捣手统一指挥,不得漏振。
因采用的砼抗离析能力强,可延长振捣时间,振捣时间控制在1~2分钟。
浇注完成后,用抹子抹平上表面,同时,注意支座垫石插筋的留置。
模板拆除后,立即采用塑料薄膜封闭养护棉毡覆盖的养生方法,并进行定期浇水养护,养生时间不少于7天。
6.2.5预应力张拉、灌浆
1张拉具体流程如下:
图6.2.5-1预应力张拉、灌浆流程
2根据设计要求采用一端张拉。
本着均匀、对称、协调分级的原则施加预应力,不使结构产生超应力、扭转及其他不利的受力状态,同时还应考虑尽量减少张拉设备的移动次数;
3预应力筋初应力设定为0.10σcon。
张拉采取分级张拉,0→0.10σcon→1.00σcon
预应力张拉前,现场操作人应带好事先已计算完毕的各级控制应力下千斤顶、压力表对应值(对应各操作的设备);带好有每一张拉束的计算伸长值及现场用张拉记录表;
张拉时,操作人员要控制好加压速度每分钟不超过5MPa,给油平稳,持荷稳定,测量人员要配合好,记录人员要认真仔细,张拉时,操作人员不得立于千斤顶后面,量测伸长值不得触摸千斤顶;
通过与实际伸长值进行对照分析,偏差在-6%--+6%区间,则继续张拉,否则应立即停止张拉,分析查明原因予以调整后,才能继续。
张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶对中同心,以便张拉顺利进行。
4预应力筋张拉完,应及时真空灌浆。
灌浆前应检查清除所有的孔口附堵物,将锚具外的多余钢筋切除,切除后锚具外露的钢筋不得少于30mm,切割时应用砂轮切割机,严禁用电弧进行切割。
并及时用C40的微膨胀细石混凝土进行封锚。
灌浆用水泥采用PO.42.5水泥,水泥中掺加灌浆剂,水灰比0.4左右,以保证水泥浆的强度。
搅拌好的水泥浆通过筛子过虑到储浆桶,并随时搅拌,以防沉淀。
灌浆应缓慢进行,不得中断,并应排气通顺;灌浆从由锚垫板旁引出的的灌浆孔进行,待水泥浆搅拌好后,先将孔道抽成真空,然后将灌浆孔的阀门打开,待到注浆完毕,检查注浆密实情况。
灌浆应遵循先下后上的原则,避免上层孔道漏浆把下层孔道堵住。
灌浆时留设一组试块,待灌浆强度达设计或规范要求强度时,墩柱方可承受荷载。
灌浆完成后,泵和管道应清理干净,不得留有余灰。
7机具设备
7.1垂直运输机械
16吨汽车吊一台。
7.2测量装置
1TC-702全站仪一台
2J2-1经纬仪一台
3AL300自动安平水准仪(有测微器)一台
7.3钢筋加工机械
表7.3-1钢筋加工机械
设备名称
型号规格
需要量
(台)
备注
砂浆搅拌机
JS350
1
交流电焊机
BX400-1
4
钢筋对焊机
U100
1
钢筋切断机
QJ40-1
1
钢筋弯曲机
GWB40
1
钢筋调直机
GT6-8/4
1
圆盘锯
MJ114
1
圆刨
1
电动套丝机
TQ3A
1
钢筋套丝机
1
7.4砼施工机械
表7.4-1砼施工机械
设备名称
型号规格
需要量
(台)
备注
插入式砼振捣器
HZ50
10
备用2台
插入式砼振捣器
HZ75
3
备用1台
7.5预应力施工机械
表7.5-1预应力施工机械
设备名称
规格型号
数量
备注
高压油泵
ZB—500
2
千斤顶
YCW—250B
2
备用1台
千斤顶
YCW—400B
2
备用1台
挤压机
GYJ
1
搅拌机
JWZ190
1
真空泵
MBV80
1
灌浆泵
SQ45
1
砂轮切割机
D400
1
电焊机
15KW
10
卷扬机
1T
2
空压机
1M3
1
手提切割机
Ф100
6
8劳动组织
钢筋工班组:
10人
木工班组:
12人
砼班组:
12人
预应力班组:
4人
以上为一个墩柱的劳动力用量,实际施工中可根据施工进度安排多个班组展开流水施工,并在不同班组间开展劳动竞赛,以提高施工进度和质量。
9质量标准及检验办法
9.1钢筋加工及安装:
9.1.1基本要求
1钢筋、机械连接器、焊条等的品种、规格和技术性能符合国家现行标准规定和设计要求。
2受力钢筋同一截面的街头数量、搭接长度、焊接和机械接头质量应符合施工技术规范要求。
3钢筋安装时,必须保证设计要求的钢筋根数。
4受力钢筋应平直,表面不得有裂纹及其他损伤。
9.1.2实测项目
见表9.1.2。
表9.1.2钢筋安装实测项目
项次
检查项目
规定值和允许偏差
检查方法和频率
1△
受力钢筋间距(mm)
同排
墩台、柱
±20
尺量:
每构件2个断面
2
箍筋、横向水平钢筋间距(mm)
±10
尺量:
每构件检查5~10个间距
3
钢筋骨架尺寸(mm)
长
±10
尺量:
按骨架总数30%抽查
宽、高或直径
±5
4
保护层厚度(mm)
柱
±5
尺量:
每构件沿模板周边检查8处
墩台
±10
9.2混凝土工程
9.2.1基本要求
1混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格,必须符合有关技术规范的要求,按规定的配合比施工。
2不得出现空洞和漏筋现象。
9.2.2实测项目
见表9.2.2-1。
表9.2.2-1墩身实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1△
混凝土强度(MPa)
在合格标准内
按附录D检查
2
断面尺寸(mm)
±20
尺量:
检查3个断面
3
竖直度或斜度(mm)
0.3%H且不大于20
吊垂线或经纬仪:
测量2点
4
顶面高程(mm)
±10
水准仪:
测量3处
5△
轴线位置(mm)
10
全站仪或经纬仪:
纵、横各测量2点
6
节段间错台(mm)
5
尺量:
每节检查4处
7
大面积平整度(mm)
5
2m直尺:
检查竖直、水平两个方向,每20m2测1处
8
预埋件位置(mm)
符合设计规定设计未规定时:
10
注:
H为墩身高度。
9.2.3外观鉴定
1混凝土表面平整,施工缝平顺,棱角线平直,外露面色泽一致。
2蜂窝、麻面面积不得超过该面面积的5%。
3混凝土表面无非受力裂缝,裂缝宽度超过设计规定或设计未规定时超过0.15mm必须处理。
4施工临时预埋件或其他临时设施应清除处理干净。
10安全环保措施
1高空作业需遵守作业规则;技术人员需做安全技术交底。
2施工现场严禁吸烟,服从指挥,统一安排,做到文明施工。
3冬雨季期间上下通道随时做好防滑工作,消防设施齐备。
4钢筋绑扎完要用缆风绳做好临时固定,防止钢筋倾覆。
5模板吊装作业要有专人进行指挥,防止碰撞伤人。
6施工中的噪音排放,昼间<70dB,夜间<55dB。
施工现场烟尘排放浓度<400mg/m3。
夜间施工时照明不影响周围社区。
7施工垃圾分类处理,尽量回收利用。
8当天施工结束后的剩余材料及工具应及时入库,不许随意放置。
11效益分析
11.1经济效益分析
在济南市北园大街道路及环境建设工程中,我公司应用高架桥双曲型墩柱施工工法,节约了成本,缩短了工期,经济效益计算如下:
1北园大街工程第VII标段,共有墩柱44对。
2采用定型大钢模板,对墩柱支设、拆除时间,减少16吨吊车租用共计44×1×1000元/台班=44000元。
减少用工10工日,计:
10工日×50元/工日×44对=22000元。
3合计配模,减少墩柱定型大钢模板配置2套,计:
2套×7吨/套×6700元/吨=93800元。
合计:
22000+93800=11.58万元
11.2社会效益
在济南市北园大街道路及环境建设工程中,我公司应用高架桥双曲型墩柱施工工法,严格管理,施工进度和质量均在全线11个标段名列前茅,工程指挥部组织全线施工单位到本标段参观学习,在全线推广应用了该工法,为工程的顺利进行作出了突出贡献,取得了良好的社会效益。
随着城市交通的发展,双曲型墩柱必将得到越来越广泛的应用,本工法的推广前景十分广阔。
12工程实例
1济南市北园大街道路及环境建设工程西起二环西路,东至电建路,全长13.02公里,总投资约44亿元。
建设内容主要包括改建地面道路、改造地面桥梁、敷设地下管线、新建高架桥梁、同步建设快速公交(BRT)及交通管理设施、综合整治两侧环境等。
高架道路设计车速60公里/小时,全部采用整体式大弧形底面的连续箱梁,墩柱采用了双曲型墩柱。
中建八局青岛公司承建了该工程的第Ⅶ标段,高架桥全长1.1公里,双曲型墩柱44棵,应用该工法,墩柱施工质量良好。
2济南市北园大街道路及环境建设工程第Ⅲ标段,共有墩柱54棵,采用了高架桥双曲型墩柱施工工法,施工质量良好。
3济南市北园大街道路及环境建设工程第Ⅳ标段,共有墩柱62棵,通过到第Ⅶ标段学习,也采用了高架桥双曲型墩柱施工工法,为工程箱梁施工的顺利开展创造了条件。
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