浅析高墩桥梁无塔架滑升支架翻转模板施工工艺？

Question

如题所述

Answer 1

浅析高墩桥梁无塔架滑升支架翻转模板施工工艺
高桥墩（40m以上）的施工中，使用桥梁墩柱四周采用钢管支架（或竹木支架），从地面上直搭设到墩顶的施工平台；并用井字架配合卷扬机提升吊运或是缆索吊模板及运送砼浇注的施工工艺，已不经济适用，一是高支架容易失稳，存在安全隐患，支架垮坍事故也常有发生；二是需要耗费大量的材料；采用缆索吊成本昂贵，周围仍需要设置工作平台；
近年来，随着在云、贵、川高速公路施工增多，本地区的特殊地貌，决定了在这些地区高桥墩工程增多，在施工中逐渐总结了一些经验，现总结如下：
1.工程概况
某特大桥桥跨布置为8m（桥台）+8×40m（连续梁）+120.2m+2×230m+120.2m(连续刚构)+2×40m（连续梁）+8m（桥台）。桥梁总长1116.4m。该桥最高桥墩高达132m，主跨上构最大跨径为230m。该特大桥是全线的主要控制工程，总工期28个月。施工工期短，技术难度大，工艺复杂。
该特大桥位于云贵高原的东南部，桥位区地形起伏较大，自然地貌山高、坡陡、谷深。桥轴线所经地段海拔高程1020～1218m，相对高差198m，主桥墩（8号、9号、10号、11号、12号）墩身的高度相差悬殊，最高为132m，最低高度也有49m，墩柱设计均为空心薄壁墩。其中8号墩为双柱，截面为5×4m，壁厚为0.5m，高度60m；9号墩为4个柱，柱截面尺寸为8.5×3.5m，柱高65m，壁厚为0.8m、1.2m；10号墩高度132m，下节为双柱，截面尺寸为10×14m，壁厚为0.9m、1.2m，中间隔墙厚为0.6m，到67m高以后分为8.5×3.5m截面的4个柱；11号墩高度97m，下节为双柱，截面尺寸为10×14m，壁厚为0.9m、1.2m，中间隔墙厚为0.6m，到32m高以后分为8.5×3.5m截面的4个柱。12号墩为双柱，截面为5×4m，壁厚为0.5m，高度49m。
2.滑升架的构造及应用
2．1滑升架的构造
滑升架及翻转模板主要应用于高桥墩、工厂的高烟囱，房建的独立柱、具有施工简单、方便、快捷，而且十分经济；翻转模板全部采用新加工的大块钢模，拆模后砼表面光洁。滑升架的作用是做工作平台，在支架平台上安装墩柱模板、支架上部用作方便安装钢筋、下部用来修补已浇注墩柱砼表面的缺陷，支架顶部用钢管将整个滑升架接成整体，支架安装完毕后在支架四周安装安全防护网。
滑升架由承重槽钢框架和钢管支架两部分组成。框架由2[22槽钢拼焊而成。支架用钢管焊成整体，焊接固定在槽钢框架上，不需另搭脚手架，适于高空作业，整个滑升架自重及施工荷载则通过用φ50mm圆钢（45#钢）穿入墩身来承重，在浇筑砼时事先预留孔，在滑升架提升到位时，将圆钢穿入墩身预留孔内，依靠圆钢来托住滑升架。
2．2滑升架的加工、安装及提升
滑升架的加工在地面上先将槽钢框架部份分成两半加工，待墩身浇注有2节高度后，拆除第一节墩身模板，然后用塔吊将框架吊到墩身截面四周，焊成整体，在框架上焊接钢管，形成整个滑升架。
滑升架的提升主要由手拉葫芦来完成，手拉葫芦上部的挂点通过φ50mm圆钢横栓在墩柱主钢筋内侧作为上挂点，下挂点钩住滑升架下部的框架起吊环，通过人工收紧葫芦，逐步往上提升，待提升到预留孔上的时候用φ50mm圆钢（45#钢）穿入墩身固定，完成提升工作。每浇注一节墩柱混凝土，而且在完成上次浇注节段的外观修容后，即可提升滑升架。
滑升架的各部位焊接要求牢固，转角处用三角钢板焊接，支架管要割孔插进框架的槽钢内焊接，特别是起升挂点，用2cm厚钢板割孔，孔内要打磨圆滑，以免割伤钢丝头；起升用的葫芦要求用长链10t新葫芦，禁止用螺纹钢筋做吊环，以防脆断；钢管的焊接接头采用套管式，支架顶上用横联钢管连成整体，侧面用斜撑钢管交叉联结，剪刀撑设置布局合理，钢丝绳、手拉葫芦的上下挂点要牢靠。
2．3滑升架的卸落
墩柱浇注完毕后，由塔吊配合逐步从上到下割除滑升架，剩下框架部份则用卷扬机放落到墩柱底再拆除。
3．模板加工与安装
3．1模板的构造及施工工艺
翻转模板设计在墩柱的四个角设半径R=3cm的倒圆角模，中间标准模板设计为150×150cm、200×200cm的规格，运到工地后，拼成大块模，一个面分成1～2大块，以利起升及拆除方便省时。
模板设计面板用5mm厚钢板，与63×63×6mm角钢焊成，方格35×35cm，模板接缝之间用1cm厚的橡胶海绵，并用M16螺栓连接夹紧，外侧骨架用8#槽钢分横、竖两层，拉杆间距80cm设一度，用Φ22圆钢筋机械开芽，垫片用2cm厚的钢板。在设置拉杆处的内外模板之间放φ25mmPVC硬管，以便拉杆拔出再次利用。在内外模板之间用同等标号混凝土顶筒支撑，以控制墩身壁厚。
主墩采用大块翻模配合塔吊施工，并设塔吊、升降电梯，方便施工人员上、下。模板标准节高拼成3m高的大块模，每次浇注高度6～7.5m。每墩柱一套分3节组成，高度9m。拆除时把下层的模板往上翻，留下一节作为接高固定。以此循环交替，直至到达设计的施工高度。
施工时，外模板安装先在承台上弹线，依线立模，安装顺序为：先安第一节模板，固定后再安第二节，先固定部分螺栓，校正中线后再固定全部螺栓及拉杆。
依此形成循环作业的工艺流程：钢筋接高绑扎→拆模→清理模板、涂脱模剂→翻升、组拼模板→中线与标高测量检查→冲洗清理→灌注混凝土、养生→修补混凝土外观→提升滑架，直至达到设计墩柱高度。
在施工过程中严格控制墩柱倾斜度，模板安装完成后，用全站仪重新测量检查中线，并以此确定墩身的中心偏位，将模板各项偏差值控制在规范的允许范围内。
3．2墩身混凝土灌注
首先要选取好材料的级配，提前做出配合比；由于墩身高，泵送垂直距离大，因此一定要控制好砼的坍落度，同时还要控制好水灰比，以防砼在徐变收缩过程中产生裂纹。
墩身混凝土在混凝土采用水平分层灌注，每层厚度40cm左右，用插人式振捣器振捣，要求振捣密实。浇注时注意观测模板的稳固性。灌注完混凝土后要及时养生，冬季施工时要做好砼保温工作。当混凝土强度达到10MPa以上、能保证砼棱角不损坏的情况下，方可拆除模板。
3．3各道工序所需用时间
钢筋绑扎60小时→模板拆除与安装接高72小时→砼浇注12小时→砼保养及滑升架提升24小时。
这样，在各项工作准备充分，天气比较正常的情况下，日夜三班连通作业，完成一节墩身（下节大墩身6～7天，上节小墩身4～5天）为一个周期。
4．滑升架内力分析与计算
4.1滑升架承受的荷载重量
采用空间框架计算，滑升架钢管，每根长17.50m，共重6.58t；22号槽钢共长49.7m，重1.24t；作业层分成十层，每层竹夹板60块，重1.2t；考虑施工人群及施工机具荷载按50kg/m2；临时堆放荷载6t。计算时采用SAP2000计算软件，程序自动计算材料自重，故滑升架受力分析只考虑竹夹板、施工人群、机具以及一节模板的临时堆放重量。
4．2滑升架的安全验算
滑升架计算采用工程结构计算软件SAP2000空间框架建模计算结果：
（1）分配给各根承重圆钢承受的最大剪力，按承受最大重量的一根验算：
τ=5399.9/3.14×52/4=275.2kg/cm2
小于容许剪力τ=850kg/cm2
验算安全。
（2）框架槽钢所承重的弯矩及应力
2根22号槽钢W=217.6×2=435.2cm3
计算得最大弯矩M=3.33t.m
应力验算
σ=M/W=3.33×105/435.2=758kg/cm2
小于容许应力σ=1200kg/cm2
验算安全。
5．高墩施工注意事项及安全措施
（1）制定安全技术措施，上岗前，对所有参加高墩施工的技术员、施工员、劳务队组织学习安全操作知识，进行专门培训；并由专职安全员对其分层进行安全技术交底。
（2）制定严密的操作规程，操作人员必须严守各自岗位，必须按规定佩带安全防护用品。上岗操作时拴好安全绳，戴好安全帽。
（3）施工平台周围设置安全护栏，平台下面设封闭式安全网，上下层设爬梯，便于施工人员上下作业。派专人定期和不定期进行检查，人行道板上，应采取防滑措施。跳板压上钢筋并用铁线捆绑成为一体。
（4）上、下层交替作业时，应防止掉落铁件、工具等。操作工具不用时，必须装在工具袋内，以防坠物伤人。
（5）在操作平台上严禁堆叠重物，并经常检查滑升架的挂点位置、起吊钢丝绳、手拉葫芦的安全性；承重圆钢是否稳固，均衡受力，确保万无一失。
（6）模板起吊上翻时，稳起稳落，平衡就位，防止大幅度摆动和碰撞。模板拆除时应从上到下，按层次、顺序进行拆除，拆下的模板要堆放平稳，禁止堆叠压重造成变型。
（7）每个单元的安装争取在一个工作班内完成，完成后及时固定上牢螺栓。
（8）夜间施工必须保证照明光线充足，有些工作夜间不得施工，如提升滑架、起吊重型构件等。
（9）遇有大风、大雨、雷电、雪天及恶劣天气时，应停止施工。
（10）临时用电的电器设备，应由持证电工安装，严禁乱拉乱接。
（11）所使用的机具、设备，应经常检查（如滑车、手拉葫芦、卷扬机、钢丝绳等），并应有足够的安全系数。
6．塔吊起重安全操作
主墩采用大块翻模配合塔吊施工，并设塔吊4台，升降电梯2台，方便施工人员上、下。其中
8#墩要求起升高度75m；
9#墩要求起升高度90m；
10#墩要求起升高度160m；
11#墩要求起升高度125m；
塔吊要求臂长50m，最大起重6t；主要考虑安装0#块托架以及安装挂篮使用。
（1）塔吊司机应受过专业训练，持有合格操作证，并对塔吊的工作原理、机械构造及各项技术性能了如指撑。
（2）塔吊起吊重物时应有专人指挥，物件必须用钢丝绳捆绑牢固后方可起吊。
（3）起吊时，应先试吊，确认制动器灵敏可靠后，方可进行起吊。
（4）有大雾、暴雨、雷雨、雪天、六级以上大风，应停止起吊作业。
7．总结
本方案经在应用于高桥墩施工中安全可靠；滑升架在提升时，采用8个葫芦起升，因滑升架的槽钢框架与墩身砼只有5cm间隙，如葫芦发生脱钩或断链事故，滑升架一发生倾斜就会卡住墩身，不会掉下来，确保施工人员安全，不会造成大的安全事故。而且有节省材料，操作简易，加快施工进度，缩短节段施工周期，提高工效，取得事半功倍的效果。

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