高墩整体模板塔吊施工技术

高墩整体模板塔吊施工技术

资讯类型：技术资料加入时间：2009年7月23日10:39

高墩整体模板塔吊施工技术

孙玉国1,3,翟明生2

(1?中国铁路工程总公司北京100055; 2?中铁五局集团公司第四工程公司广东韶关512031;3?清华大学北京100084)

摘要:主要介绍桥梁高墩整体模板塔吊施工技术的特点、适用范围、工艺原理、工艺流程、施工组织、配套设备等内容。

关键词:高墩;整体模板;塔吊;桥梁施工

中图分类号:U445文献标识码:B文章编号:1004 2954 (2004) 10 0014 0

1概述

高墩是山区桥梁常见的结构型式之一,它通常采用滑模施工技术。滑模施工具有速度快、流程简单等优点,但外观质量差、组装工艺复杂、费用投入较高,这些不足造成了滑模使用的局限性。

高墩整体模板塔吊施工技术是近年来发展起来的一种新型施工工艺,与滑模施工技术相比,它既具备滑模施工快速、简单的特点,又克服了滑模工艺固有的桥墩表面粗糙、组装复杂等缺点,其施工工艺安全可靠,适用于旱桥高墩的施工。塔吊组装一次可兼顾3个桥墩施工,具有很高的效率。

2技术特点与适用范围

整体模板塔吊施工工艺是一种组合施工技术,主要是把塔吊工作范围大与整体模板组装快速简单的特点相结合,形成了一种较为高效的工艺。

(1)施工进度加快,外观质量良好

塔吊的作用半径可达42 m,对于单跨32 m及以下桥墩,组装一次塔吊可同时施工3个以上的墩,这就形成多工作面、多工序的作业条件;墩身间作业相互干扰较小;可以根据不同进度灵活确定劳动力、机械设备、物资材料等,最大程度地减少库存。同时,因模板采用整体组装,安装和拆卸方便,模型稳固,可一次立多节或整墩成型灌筑。整体模板接缝少,更易于保证墩身的光洁、平顺,有较好的外观质量。

(2)模板安拆方便,材料起吊快捷

采用本方法施工时模板的装拆、材料及混凝土的提升运输等都可利用塔吊进行,从而降低了工人的劳动强度。同时,在塔吊作用范围内材料、小型机具的装卸均可利用塔吊进行,节省了装卸费。塔吊提升能力9~40 kN(臂长42 m处为9 kN,最短臂处为40 kN),最快提升速度70 m/min,提升高度可达80 m以上。

采用该技术时由于模板一次性投入成本较高,从设备的投入及相应的产出关系考虑,原则上适用于平均墩高在30 m以上的特大桥,有坡度的变截面高墩,各墩的设计坡比与类型基本一致。

3工艺流程

(1)整体模板塔吊施工工艺流程(图1)

(2)整体模板定制

目前,我国尚无标准的整体模板出售,一般需定制。整体模板制作质量的好坏直接影响着墩身的外观质量及施工成本,故制作之前应进行模板设计。

模板的节高及块数影响到模板的刚度及施工的进度和质量。模板的每节高度越大,块数越少,接缝就越少,施工出来的墩身外观就越好,进度也越快,但同时刚度也降得越低。节高和块数的定制,既要考虑施工的方便,也要考虑钢模的刚度,保证不易变形,另外还要考虑塔吊的起吊能力。从施工经验上看,模板节高通常采用2?5~3 m,块数一般为4块或6块,但最大单片钢模重不宜大于9 kN(32 m跨桥)。

对于空心桥墩,如采用塔吊灌筑混凝土,从经济方面考虑,内模可使用组合钢模拼装,内用桁架支撑;如用混凝土输送泵灌筑,内模也应制成整体模板,钢模高度应注意交错设置可关闭的进泵孔、捣固孔。圆端形桥墩,直墙段要设置对称拉筋,模板制作时应钻好拉筋孔。为方便整体模板吊装,每片模板上端需焊2个吊环,钢绳穿在吊环进行吊装。

(3)塔吊基座的灌筑

为保证塔吊施工的安全,塔吊基座采用C30钢筋混凝土(厚1?2 m),基底应软硬一致并夯实。基座位置离墩身不宜过远(与墩身垂直距离小于6 m),以避免塔吊附着点的支撑臂长度不足而无法安装。基座预埋螺栓的位置要准确,基顶保证水平。

(4)节余段墩身的灌筑

墩身钢模节余段可采用木模调节。在整体模板施工前,节余段墩身先行灌筑。

(5)悬空平台或支架平台的制作

为节约成本,立拆模平台采用悬空平台或支架平台形式,取消外用脚手架。

①悬空平台(图2)根据墩身直径,用4~7节扁钢制成钢带,中间用钢绳连接,钢绳长短用可调绳夹调整。钢带按1~1?5 m间距布置一卡环,用于挂扣平台支架和提升钢绳。平台稳定靠钢带与墩身摩擦力支持,平台的提升采用手拉葫芦。支架内侧焊接1个挂钩,外侧设脚手架插筋。为避免支架滑轮在提升过程中对墩身表面摩擦产生痕迹,采用浅色耐磨塑料滑轮。

②支架平台支架平台与悬空平台类似,不同之处在于其稳固不是利用钢带实现,而是利用整体模板上焊接的扣环来悬挂。平台是由几个焊接成整体的支架组成,挂在顶节钢模上。支架平台结构比较简单,但提升平台及拆模不如悬空平台方便、安全,尤其是需要对墩身作局部修整时,为保证施工安全,支架平台外侧焊接1?5 m高钢筋护栏(图3)。支架平台可用塔吊提升来进行装拆。

(6)塔吊安装

基座施工完毕当混凝土达到一定强度后,即可进行塔吊安装。安装前必须对基座顶面进行找平,保证塔吊底面在混凝土一水平面,以避免塔身发生倾斜时造成安全事故。塔身初次安装高度不宜大于25 m,安装完后用经纬仪检测塔身两方向,看是否有倾斜现象。

(7)立模、绑扎钢筋

利用安装好的塔吊对整体模板进行拼装调试。第1节模板必须认真调平,以免墩身因第1节钢模底面不水平发生倾斜。3墩交错施工时,为避免塔吊附着点安装时对施工造成影响,同节位模板应先安装中间墩,再安装两边墩。空心墩外模立好后,先绑完钢筋才能立内模,立内模可与搭设内脚手架平台同时进行。如用输送泵灌筑,最好一次立多节或一次成型;如用塔吊提升混凝土,则一次立1节,3墩交错施工效率稍高一些。

(8)混凝土灌筑

混凝土灌筑时,混凝土应倒入内脚架平台,再用人工翻入模型里面,不能直接用提升斗倒入模型里面,以避免模型变形跑模。混凝土灌筑均匀分层进行,层厚控制在30 cm左右,及时捣固。

(9)拆模、养护、第2墩立模

拆模时间根据气候而定,一般混凝土灌筑48~72h后方可拆模。拆模时先用塔吊通过焊接在钢模上的吊环把钢模挂起,然后拆开与之相接模板的螺栓,通过螺栓孔利用撬棒把模板撬脱,最后将模板吊离墩身。

当中间墩比其余2墩高或等高时,3墩交错施工过程顺序:中间墩连续施工2节→第2墩施工第1节→中间墩施工第3节→第2墩施工第2节→第3墩施工第1节→第1、2、3墩依次施工至封顶。为避免中间墩施工到附着点位置时,因塔吊未提升到足够高度而影响其他墩施工,当中间墩比其余墩低时,优先施工中间墩直至比其他墩位置高,再按3墩交错施工程序进行。

(10)安装提升悬空平台

在脱模的墩身上,把制作好的钢带用钢丝绳连起,调紧绳夹,在钢带扣环上挂上平台支架,铺上工作板,形成悬空平台。平台支架上安装6 m高整体脚手架,外围安全网,施工人员可在平台6 m高范围内安全作业。平台的提升利用手压葫芦进行。每拆1节模板,平台即跟随提升1节,提升的同时将墩身缺陷处理完毕。

(11)埋设附着点,安装支撑臂

施工过程中,中间墩(靠塔吊的桥墩)自离地面25m处起,墩身每升高8 m埋设一钢板附着点,塔吊通过支撑臂与附着点连接,保证塔吊稳固。

(12)塔身升高

附着点安装好后,继续升高塔吊直至合适高度。

(13)塔吊拆除

墩身施工完毕拆除所有模板后,开始拆除塔吊。拆除顺序如下:拆除塔身降至附着点处→拆除附着点→继续拆除塔身降至地面→卸除

电机及电缆→卸除塔臂及平衡锤→拆除操作箱及机座。

5综合效益分析

从成本分析,该技术主要投入是整体模板和塔吊。对于平均高度在40 m左右的墩身,一套钢模约25万元,塔吊20~27万元,合计约50万元,比滑模节约10~20万元。规模较小的桥梁采用本工法施工时,塔吊可采用外租形式,只购置整体模板,可进一步降低成本。塔吊租赁市场价在12 000~15 000元/月。

从施工进度分析,如托帽均采用整体模板,3个平均42 m高墩施工需要45 d左右,采用滑模工艺约需75 d(一次安拆约6 d,42 m单个墩身施工约14 d,托帽施工需5 d)。配套混凝土输送泵使用时生产效率可提高20%以上。

从施工质量分析,本工法因使用整体模板,接缝少,外观质量好,表面修补费用少。

6结语

西南线河特大桥和渝怀线狗耳泉特大桥均采用了以上技术施工,外观质量好,进度快,被业主评为“优质样板工程”。整体模板塔吊施工技术是一项新工艺,在大多数桥梁高墩采用滑模技术施工的今天,该技术的出现和应用为高墩施工提供了新的思路。与此同时,还需要解决以下问题:整体模板的表面防锈和变形修复问题,塔吊冬季、雨天、大风季节施工的安全问题等,目前虽然在实际应用中积累了一些经验,但效果并不是非常理想。随着该技术的进一步广泛应用,相信这些难题是完全可以解决的。