薄壁空心墩翻模施工工法

1、薄壁空心墩翻模施工工法1前言近年來由于高速鐵路的興起，加之普通鐵路對線路平順度要求不斷提高，橋梁高墩逐年增多，墩身高度已經(jīng)由2050米發(fā)展到超百米，甚至近200米，高墩施工亟待標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，以保證工程質(zhì)量和施工安全。另外，在高墩橋梁施工中，墩身工期一般處于關(guān)鍵線路，對總工期有重要影響，所以探索高墩施工效率，加快施工速度也成為需要解決的問題之一。本工法是中鐵建工集團在新建遼源至長春鐵路工程伊丹河特大橋空心墩橋梁施工過程中形成的，經(jīng)總結(jié)，形成本工法。實踐證明，本工法具有優(yōu)質(zhì)高效的優(yōu)點，技術(shù)先進，有明顯的社會和經(jīng)濟效益。2工法特點2.1本工法在吊車翻模施工技術(shù)、混凝土輸送泵一次泵送混凝土技術(shù)的基礎(chǔ)

2、上，采用了簡易外模懸臂施工平臺+設(shè)置筒內(nèi)支架方法，并配合1節(jié)外模和1節(jié)內(nèi)模，筒內(nèi)支架“一架三用”，可提高施工效率，降低施工成本，加快施工進度。2.2墩身高度在30米以下使用汽車吊配合翻模施工，速度快、成本低、機動靈活，墩身高度大于30米可采用塔吊。模板在工廠統(tǒng)一加工制作，精度高、可進行多次循環(huán)使用。對于泵送混凝土施工，采用汽車輸送泵，可多個工作面共用一臺，節(jié)約成本。施工過程中能夠逐節(jié)校正墩身施工誤差，誤差不積累。便于模板及時清理、整修、刷油，混凝土外表面平整光潔。在地面附近預(yù)留臨時門洞，采用筒內(nèi)腳手架提供作業(yè)人員垂直運輸，并設(shè)置安全操作平臺，保證了人員的安全，墩身施工完畢后，拆除筒內(nèi)腳手架，封

3、堵臨時門洞。2.3模板一次性投入少，循環(huán)利用率高，經(jīng)濟效益好。2.4墩身外側(cè)無需搭設(shè)腳手架，采用角鋼懸臂式工作平臺，節(jié)省人力物力，安全可靠。2.4不需要增加特殊設(shè)備，工藝可操作性強，經(jīng)濟合理，易于推廣。3適用范圍本工法適用于20米以上的空心薄壁橋墩。墩身為等截面或變截面。最優(yōu)經(jīng)濟高度為30米以上，墩高越高，此方法優(yōu)勢越大。也可以用于類似于橋墩的高聳鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工。4工藝原理將墩身分成等高的節(jié)段，分段澆注。根據(jù)分段高度，將內(nèi)、外側(cè)模板設(shè)計成與分段等高的3或4節(jié)。第一次將全部內(nèi)外模板安裝加固好，一次澆筑完成后，拆除頂節(jié)以下模板，將其接于頂節(jié)模板之上，繼續(xù)進行混凝土施工，如此循環(huán)，每次澆筑高度約

4、4米，直到墩身完成。用吊車提升物料和模板。使用混凝土輸送泵泵送混凝土。墩內(nèi)設(shè)置鋼管支架，支撐于墩內(nèi)實體部分頂面，用于支撐接長鋼筋的定位、工人操作平臺和墩頂封頂時支撐底模。支架和模板配合使用方法見翻模工藝原理，圖4-1。圖中16）為翻模施工步驟，重復(fù)56，直到封頂位置。78為墩身封頂施工步驟。 4-1翻模工藝原理圖5施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程按4節(jié)外模施工的工藝流程圖（圖5.1-1）如下：承臺施工接長、定位、綁扎墩身鋼筋，搭設(shè)筒內(nèi)腳手架。安裝實體段外模，澆注混凝土。接長綁扎實體段墩身鋼筋。安裝第一個空心部分澆筑段內(nèi)外模，澆注混凝土。接高內(nèi)支架，接長、定位、綁扎墩身鋼筋。將下面的內(nèi)、外模

5、翻 轉(zhuǎn)至上面，澆注混凝土。是否到達墩頂位置？否是拆除頂節(jié)一下內(nèi)模，安裝外模，將內(nèi)支架調(diào)平，鋪設(shè)封頂混凝土底模。綁扎頂 帽 鋼筋，澆注封頂混凝土。結(jié)束結(jié)束圖5.1-1 工藝流程圖5.2施工要點準(zhǔn)備工作1、模板、支架設(shè)計和加工每個澆筑段高度3.0米4.5米之間。為與9米長的定尺鋼筋相適應(yīng)，每個澆筑段一般定為3米或4.5米高。每個澆筑段由2節(jié)或3節(jié)模板拼裝而成，每節(jié)模板高度1.5米，主要考慮吊裝方便。每節(jié)模板由2快直板及6塊圓端弧模組成（內(nèi)模或外模），拉桿的設(shè)置與模板的強度及剛度相適應(yīng)。操作平臺設(shè)置在模板外側(cè)的肋板上，每節(jié)模板均設(shè)有工作平臺，兩層平臺間采用剛直爬梯相連，平臺寬1米，護欄高0.9米。根

6、據(jù)內(nèi)部空間大小，設(shè)計鋼管支架結(jié)構(gòu)。采用普通的腳手架鋼管。鋼管架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合相關(guān)要求。按照頂板施工工況下的荷載標(biāo)準(zhǔn)，對支架進行驗算，保證支架的強度、剛度和穩(wěn)定性。外模懸挑式工作平臺大樣圖如5.2圖示： 5.2懸挑式工作平臺（單位：mm）2、混凝土攪拌、運輸設(shè)備混凝土采用拌合站集中拌合，運輸采用混凝土攪拌運輸車，垂直運輸采用混凝土輸送泵。應(yīng)根據(jù)墩身高度選擇混凝土輸送泵的型號。3、其他場內(nèi)道路、水路、電路暢通，配置對講機。筒內(nèi)支架的安裝與翻拆1初次搭設(shè)筒內(nèi)支架落地搭設(shè)，高度以能支撐接高的豎向鋼筋不傾倒為宜，一般超過接頭以上的定尺鋼筋高度（9米）的2/3。支架四周與墩身內(nèi)壁間留50cm間隙，以便拆除

7、、提升內(nèi)模。頂層的水平鋼管向四周挑出，并沿墩身的內(nèi)外層豎向鋼筋增加兩排橫向鋼管，精確定位后固定鋼筋的位置和間距。鋼筋綁扎后拆除挑出的鋼管。鋼管架的水平桿上鋪設(shè)木板形成平臺，供作業(yè)人員在平臺上操作。2支架接高每節(jié)墩身澆注混凝土后，及時將支架接高。在內(nèi)模提升后及時增加支撐與墩身內(nèi)壁混凝土面頂緊，以減小支架自由高度，增加支架穩(wěn)定性。支架接高后，作業(yè)平臺隨之升高，以滿足作業(yè)需要。3調(diào)整支架成為封頂?shù)闹位炷翝仓椒忭敾炷廖恢脮r，拆除墩身內(nèi)模，在支架上鋪設(shè)地板的底模。4支架拆除墩身封頂后，拆除全部鋼管支架，拆除順序與搭設(shè)順序相反，自上而下拆除，鋼管自下方門洞拿出。安裝實心段模板，澆注混凝土鋼筋綁扎完

8、畢并經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后，對墩身各角點放樣，彈墨線，沿墨線立模板。模板安裝前，應(yīng)清理干凈，并涂脫模劑。安裝模板時注意接縫平整、嚴(yán)密，防止漏漿。緊固拉桿的螺栓，在模板內(nèi)加內(nèi)撐，保證混凝土尺寸。模板拼裝完成后，采用水準(zhǔn)儀對模板傷口水平進行復(fù)核，如水平不符合要求必須采用千斤頂進行校正，校正完畢后模板下口采用砂漿予以封堵，以防澆筑時漏漿。模板安裝完成后檢查鋼筋保護層偏差是否符合驗標(biāo)要求，如偏差過大則必須進行調(diào)整。混凝土澆筑采用混凝土泵車，澆筑初期混凝土處于較深位置，需仔細振搗才能防止漏振。澆注混凝土?xí)r，按照施工規(guī)范要求作業(yè)?？招亩问坠?jié)模板的安裝、混凝土澆注實心段混凝土澆筑完成后，待混凝土達到一定強度

9、，即安裝上一澆筑段墩身的鋼筋。鋼筋安裝完畢后，拆除實心段頂節(jié)以下模板，翻至實心段以上進行上澆筑段模板安裝。首先安裝定位銷，用螺栓將上下模板連接在一起。保持內(nèi)模與外模平齊，調(diào)整模板至準(zhǔn)確位置，安裝、緊固對穿拉桿。其余工作同首節(jié)墩身施工。一般使用吊車提升內(nèi)模，特殊情況下，利用內(nèi)支架使用葫蘆提升。內(nèi)、外模板的翻轉(zhuǎn)安裝待上節(jié)混凝土達到15MPa時，即可拆除下節(jié)外模。先抽出拉桿，然后卸除模板的連接螺栓，將模板向外拉出。高空作業(yè)時，要預(yù)先用倒鏈將模板吊在上面的模板上，并拉緊，防止模板突然脫落。待外模完全與混凝土脫開后，用塔吊微微吊起外模，將倒鏈解下，然后將模板吊到模板修整處進行修整，待用。待鋼筋安裝完畢，

10、用塔吊將模板吊起，進行安裝。安裝方法同前述。鋼筋的安裝豎向鋼筋采用直螺紋套筒機械連接方式，如設(shè)計無要求也可采用電弧焊焊接，但接頭搭接長度、預(yù)彎、焊接質(zhì)量情況必須符合驗標(biāo)要求。利用墩內(nèi)鋼管支架，定位、固定鋼筋。在設(shè)置鋼勁性骨架的墩身施工時，可利用勁性骨架定位、固定鋼筋；也可以加工可提升的鋼支架，置于內(nèi)外層豎向鋼筋之間，用以固定、定位鋼筋。宜使用9米定尺鋼筋，因4.5米高的澆筑段與之配合比較合理。泵送混凝土按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程設(shè)計和試驗確定混凝土配合比?；炷辆從龝r間35h。一小時坍落度損失不超過30mm。按照墩身高度選擇混凝土輸送泵型號，配備混凝土提升斗作為備用，在落灰點設(shè)置串筒。開始泵送前，先攪

11、拌同水灰比砂漿，打入泵中潤管，再緊接著泵送混凝土。砂漿數(shù)量根據(jù)泵管長度而定，一般為1m3，潤管砂漿不得打入墩身。沿墩身四周均勻灌注混凝土，施工人員在平臺上振搗混凝土。垂直度控制采用全站儀進行施工放樣和檢測，每級混凝土澆筑前測量模板四角的平面坐標(biāo)，如有偏差，調(diào)整之。墩身隨高度的增加，在收到烈日照射的一側(cè)混凝土受熱脹冷縮影響發(fā)生膨脹，導(dǎo)致墩身發(fā)生側(cè)向彎曲，伊丹河特大橋30號墩身在25米高度時（7月份），清晨與正午測量定位同一點時偏差達到12mm。為避免日照的影響，混凝土澆筑前的模板檢驗與精確定位均在日照影響最小時進行，一般安排在早晨日出之前。模板初步定位時，由測量人員根據(jù)測量時日照情況預(yù)估偏位值進

12、行預(yù)偏定位?；炷琉B(yǎng)生采用包裹塑料薄膜和噴養(yǎng)生劑對混凝土養(yǎng)生。5.3勞動組合工長3人、技術(shù)員2人、安全員2人，鋼筋工24人、架子工6人、模板工24人、混凝土工12人、電工1人、輔助工人10人、起重工6人，吊車司機6人，共計96。6材料與設(shè)備6.1材料所需材料見表6.1-1。 材料表 表6.1-1序號材料名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1外側(cè)模板特殊設(shè)計套6定型鋼模，厚度100mm。2內(nèi)側(cè)模板特殊設(shè)計套6定型鋼模，厚度100mm。3腳手架鋼管48mm*3mm噸50配相應(yīng)數(shù)量扣件。4密木網(wǎng)30005木板50mm厚m³205方木100*100mmm³10用于頂板混凝土的底模支撐。注：上表

13、中材料數(shù)量是按照伊丹河特大橋6個墩身同時施工施工配置。6.2設(shè)備所需主要設(shè)備見表6.2-1。 主要設(shè)備表 表6.2-1序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途1吊車25t臺3物料的垂直提升2混凝土攪拌機2*HZS-90套1混凝土攪拌生產(chǎn)3混凝土泵37M臺1混凝土垂直輸送4正裝鏟車ZL50臺1拌合站上料5混凝土運輸車8m3臺6混凝土運輸6手拉葫蘆5t臺8調(diào)整和固定模板7水泵揚程150米以上臺2混凝土養(yǎng)生、沖洗清理8全站儀TC1610臺1平面測量9水平儀NI004 臺1水平測量10 發(fā)電機150kVA臺1備用電源注：上表中設(shè)備數(shù)量是按照伊丹河特大橋6個墩身同時施工配置，其中混凝土生產(chǎn)設(shè)備、測量儀器為共用。

14、所需輔助設(shè)備見表6.2-2。 輔助設(shè)備表 表6.2-2序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途5鋼筋切斷機加工GJ40臺1鋼筋加工6鋼筋彎曲機GW40臺1鋼筋加工7混凝土振搗器HZ250臺12混凝土澆筑8電焊機BX-300臺8鋼筋加工10滾絲機臺1鋼筋加工注：上表中材料數(shù)量是按照伊丹河特大橋6個墩身同時施工配置。7質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1.1所用支架和模板等材料應(yīng)符合現(xiàn)行的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。7.1.2按照鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求控制鋼筋、混凝土和結(jié)構(gòu)尺寸的施工質(zhì)量。7.1.3鋼管支架和鋼模板設(shè)計按照鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(TB10002.2-2005)及鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范(TB10210

15、-2001)要求執(zhí)行；鋼管支架安裝和拆除按照相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。7.2質(zhì)量保證措施采用鋼尺測量、復(fù)核檢查混凝土尺寸；對墩身壁厚應(yīng)采用設(shè)置模板內(nèi)撐、緊固拉桿的方法予以限定；在每一節(jié)施工時，不要求測量標(biāo)高，用模板高度控制；封頂施工時，采用全站儀對測法予以精確測量，確定高程；采用全站儀對每節(jié)墩身進行坐標(biāo)法放樣控制墩身平面偏位誤差。也可采用垂準(zhǔn)儀對每節(jié)模板定位。為避免日照引起墩身側(cè)移的影響，施工放樣和復(fù)核時應(yīng)選擇在日照影響最小時進行。 相鄰澆筑段之間的施工縫是整個結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進行處理，防止有害物質(zhì)侵蝕墩身主筋，破壞結(jié)構(gòu)安全。7.2.5嚴(yán)格按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進行鋼筋、模

16、板、混凝土作業(yè)。8安全措施8.1安全管理建立了安全交底、監(jiān)督檢查、事故處理、考核獎懲制度，由專職安全員監(jiān)督各個部門的安全職責(zé)和監(jiān)督檢查、考核，定期召開的安全生產(chǎn)小組會議決定重大問題，并由各部門執(zhí)行，安全員將此增列入監(jiān)督檢查內(nèi)容，進行日常管理。根據(jù)危險源辨識的結(jié)果，工程部制定安全交底卡，將模板安裝拆除、鋼筋定位安裝、混凝土澆筑等安全規(guī)程逐項進行安全交底。安全員對檢查出的安全隱患跟蹤整改結(jié)果，不達到要求不許施工。根據(jù)每月的安全檢查紀(jì)錄，評定各個橋墩施工工區(qū)的安全工作，評定結(jié)果計入月度綜合考核之中。8.2安全設(shè)施及設(shè)置8.2.1密目網(wǎng)在墩身的外側(cè)平臺沿護欄安裝一圈密目網(wǎng)，其高度可以使上下平臺空間間全

17、部被罩住。在模板邊角處，防護網(wǎng)連接在一起，不留空檔。8.2.2操作平臺每節(jié)外模的背面安裝固定的操作平臺，模板拼裝后平臺形成環(huán)形，便于通行，在固定位置設(shè)置鋼爬梯，供人員上下。墩內(nèi)側(cè)的鋼管支架上用木板搭設(shè)操作平臺，用于內(nèi)模安裝、拆除、混凝土修整、鋼筋定位、安裝、混凝土澆筑等作業(yè)。8.2.3爬梯在墩身內(nèi)測利用筒內(nèi)支架搭設(shè)折返式樓梯，供施工人員上下使用。樓梯兩跑之設(shè)折休息平臺，平臺尺寸為0.6m*1.2m，上鋪5cm厚腳手板，樓梯兩側(cè)設(shè)鋼管扶手，高度0.9m。隔離區(qū)用隔離網(wǎng)將墩身周圍的一定區(qū)域隔離為禁入?yún)^(qū)，墩身施工期間禁止入內(nèi)，僅允許在非施工期間，由專人負責(zé)清理區(qū)域內(nèi)的落物。隔離區(qū)隨墩高增加而擴大。8

18、.3安全注意事項筒內(nèi)腳手架接高時，按照要求設(shè)置連墻件，不可超過要求的間距；立桿接長采用一字扣件，不得采用十字扣件；8.3.2安裝模板時，將模板固定后方可解除吊繩；8.3.3拆除模板時，用鋼絲繩系在吊鉤上，并將模板用倒鏈吊在上面的模板上，防止模板脫落時的劇烈晃動，模板完全脫開后，再起吊；8.3.4每個高空作業(yè)人員必須配備安全用品，并正確使用；8.3.5遵守安全用電和機械操作規(guī)程；8.3.6如果道路必須通過隔離區(qū)，則要搭設(shè)防護通道；8.3.7模板的操作平臺上必須設(shè)置護欄，并加防護網(wǎng)。9環(huán)保措施9.1執(zhí)行環(huán)境管理手冊及程序文件的要求，建立環(huán)境管理體系，嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、

19、法規(guī)和規(guī)章；9.2在施工和作業(yè)場地內(nèi)，合理布置，做到標(biāo)牌齊全、清楚，各種標(biāo)識醒目，施工場地整潔文明；9.3施工廢水需沉淀處理，達到排放標(biāo)準(zhǔn)后才可排放；9.4施工場地、道路要硬化，并做到經(jīng)常灑水，防止揚塵；9.5固體廢料集中回收、堆放和處置。10效益分析10.1經(jīng)濟效益由于該工法采用常規(guī)材料、設(shè)備，通過優(yōu)化模板設(shè)計、支架設(shè)計和施工組織，做到了支架和模板用量少，施工速度快。常規(guī)方法施工速度為米/天，采用本工法，根據(jù)本工程應(yīng)用情況統(tǒng)計，正常施工時，每34天完成一節(jié)混凝土澆筑（4.5米），施工速度可達到1.3米/天。以施工30米高墩為例，一般工期要33天，采用本工法則工期至少可以縮短10天，施工速度提

20、高顯著。通過設(shè)置內(nèi)支架，利用常用的腳手架材料，做到了“一架三用”，節(jié)省了鋼材材料消耗。經(jīng)與常規(guī)的型鋼支架相比，減少鋼材消耗達到40%50%。由于施工速度快，節(jié)省了吊車、混凝土攪拌、運輸?shù)葯C械設(shè)備費用。而且由于高墩一般為控制工期的部位，所以墩的工期縮短直接帶來總工期的縮短，節(jié)約管理費用。10.2環(huán)保節(jié)能本工法與常規(guī)方法相比，不會產(chǎn)生額外的廢棄物，所以對環(huán)保沒有增加不利影響。用于本工法可以減少鋼材消耗，節(jié)約鋼材，所以做到了節(jié)能降耗。10.3社會效益高墩一般是橋梁控制工期的部位，所以墩的工期縮短直接帶來總工期的縮短，工程提前投入使用，可產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。利用常規(guī)材料、設(shè)備，有利于充分利用現(xiàn)有社會資源。減少了能源、材料。模板和支架設(shè)計較為復(fù)雜，前期準(zhǔn)備工作量大，但施工操作方法簡單，熟練的工人經(jīng)培訓(xùn)容易掌握，便于推廣應(yīng)用。施工方法簡單，便于操作，安全性高，有利于減少對施工人員的傷害。11應(yīng)用實例11.1應(yīng)用實例：伊丹河特大橋工程概況伊丹河特大橋是新建遼源至長春鐵路工程上的一座特大橋，位于吉林省四平市伊通縣境內(nèi)，該橋全長1877.12米，為單線鐵路橋，跨徑布置為57*32米。其中有40個橋墩為等截面薄壁空心墩，墩高為：25-27m。墩身混凝土強度等級C35。主要施工情況采用翻