变截面圆形空心高墩爬模施工技术

曹生学,黄宏斌,张　骏

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(11中铁一局五公司,陕西宝鸡　721006;21上海铁路局基建处,上海　200071)

摘要:通过工程实践,介绍高墩大跨桥所采用的爬模施工的模板设计、提升配置、性能、施工工艺、施工质

量控制要点。施工结果表明,该技术具有良好的应用前景和推广价值。关键词:高墩爬模　结构　施工

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中图分类号:U4451559　文献标识码:B　文章编号:100321995(2004)0320003203

三座桥主跨14个圆形空心墩的外坡比均为40∶1,其中

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最大墩径1312m(松头江特大桥5墩),最小墩径417

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m(松头江特大桥3墩),累计墩身高度107114m。经研究,决定采用变截面提升爬模法施工。

1　工程概况

赣龙线松头江特大桥、芋子英特大桥、森坑1大桥均为谷架桥,桥位处地形起伏跌宕,相对高差较大,自然坡在20°～50°之间,墩高相差悬殊。三座桥主跨

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墩高均在70m以上,最高墩松头江特大桥5墩墩高9717m。三座桥的主跨桥式分别为(60+2×100+60)m和(60+100+60)m悬臂灌注预应力混凝土连续箱梁及5×56m移动支架拼架法预应力混凝土简支箱梁,均为赣龙线重点控制工程。

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3　爬模结构

爬模施工以浇筑成型的钢筋混凝土为重要支承主体,模板与混凝土实现密贴,上层模板由下层模板上混凝土的粘结力与摩擦力支撑,垂度、平整度、曲率易于调整及控制,可避免施工误差积累,设计合理,模板不占用施工场地,可循环倒用,无需配置太多的数量。311　模板主要参数

模板组装尺寸:外径最大1314m、最小419m;内径最大1312m、最小417m,空心墩坡率1∶40。单块模板最大重量13129kN,板面为冷轧板,允许误差110mm。

2　施工方案确定

爬模施工是当前高耸结构物施工中较先进的施工方法,它集模板支架、施工脚手架平台于一体,利用已完成的主体结构为依托随着结构的升高而升高,省去了大量的脚手架,具有快捷、轻巧、操作简单的特点。

注:N1———爬升桁架,N11———扒杆,N12———提升千斤顶,N13———拉杆,N14———提升滑道,N15———提升桁架顶座,N17、18———桁架调平座,N19———大模板,N20———桁架

图1　爬模结构图

铁道建筑　　2004年第3期

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312　构造组成

(1)爬升架。主要由竖向连接杆、斜撑杆、上横梁、

爬架斜拉杆和一些连接杆件组成,具有承重和滑升作用,是特殊设计的稳定构架。每组爬架有6对钢夹头,每对钢夹头都带有安全钢销(安全装置),在提升过程中采用人工限位,装在钢夹头上可垂直滑动,卡在滑道工字钢腹板上可起限位导向作用。爬升架提升采用YCD23Π200型提升千斤顶,带安全装置。

(2)滑道。采用I320工字钢与大块模板焊接为整体,不须预埋螺栓。爬升架与滑道之间销接,配有特殊钢夹头在爬升架支点处与钢滑道连接,有足够稳定支点和长度。钢滑道上下不垂直度1m内为015mm。

(3)提升桁架。由N型万能杆件拼装成“井”字形组成,爬升架的斜爬升可通过调整其下楔形块来实现。(4)模板。模板在竖向分为两层,外模采用大块钢模板,每节高410m,按墩径不同共有39节,每节按卷扬机的起重能力设计为8、12、16块三种类型的钢模板。模板为框构结构,具有足够强度、刚度和稳定性,并且满足桥墩外形尺寸的要求,单块宜进行整体组合或装配组合。相邻模板间、上下节钢模间均用栓接并配有定位销,定位销探伤检验应全部合格。

内模采用翻模,每节高2m,每墩设3组,随墩身的逐节上升按照4m级数向上翻动。内模的安装与拆除通过墩内设置的可调式工作盘实现,工作盘悬挂在爬架上,可随爬架上升,亦可自行调节位置,方便墩内及墩上作业。内模采用KS2050双曲可调钢模,四块或五块模板利用KH2520或KH2530可调桁架组合成一个模板单元,单元内模板之间采用螺栓连接。墩身收坡通过在模板单元之间设置变角可调KB2020尖板实现,单元之间桁架的连接采用特制可收缩连接件,形成上小下大的变截面。每次立模高度4m,与外模同步。内模系统的模板及支撑件均经过结构检算,对结构薄弱部位均进行加强加固处理。

(5)扒杆。为解决墩身中各种施工材料和小型机具的提升问题,每个爬升桁架上设2副吊重为25kN的起重扒杆。扒杆不垂直度1m内允许±1mm。提升扒杆的摆向由人工配合来实现。扒杆上选用不旋转钢丝绳,以免在起吊长大杆件时,由于钢丝绳的旋转而碰坏墩身或模板,造成安全事故。

4　施工工艺及技术要求

411　工艺流程

工艺流程见图2、图3。爬架、滑道、大块模板及滑

升桁架的非标杆件加工全部在工厂互拼,待检查合格后再解体成节段大块模板运往现场组装。制作的关键—4

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是拼装位置要准确和拼装部件的互换性。

灌筑第一节墩身混凝土(4m)

测量定位清理杂物提升爬模检查模板与提升设备安装与检查内模安装与调整爬架位置绑扎与检查钢筋及预埋件固定爬架钢夹头螺栓

提升、就位外模

安装与调整提升桁架

测量校正、安装与调整提升机具检查验收外模检查验收、投入使用浇筑混凝土图2　爬升架安装流程

图3　爬模施工工艺流程

412　施工辅助设备

对于高度>50m的桥墩,为解决作业人员上下墩台的问题,配置专用载人电梯。三座桥分别设400KVA变压器各一台,供各桥施工用电。全桥设贯通线,分别在各墩位处下线,上墩电缆在施工电梯塔架内布设。爬架上设置用电集中控制箱,对墩上用电进行统一管理,墩上所使用的每台电器设备必须安装漏电保护器,以保证施工安全。在桥一端山上设一水池,供全桥施工及混凝土拌合使用。上墩水管随电梯塔架架设,提供墩上工作面冲洗、养护及其他施工用水。

　　由于工地处于高雷区,又是高空作业,避雷问题尤显重要。施工中,在每侧爬架顶设置避雷针并与墩身钢筋相连,通过墩身钢筋下端引出接地。墩身的防雷击等级参考有关高耸结构物的规定,其接地电阻≯3

。当遇有雷雨天气时,施工人员必须从墩上撤离。

5　爬模的施工

511　施工组织

根据具体情况,把三座桥14个空心墩的施工纳入一个大的循环进行安排,排出每一组大模板的循环路线,要严格按照循环线路进行模板调度,并随时根据现场实际情况进行调整,保证模板循环流畅。模板的周转及调配由专人负责,并成立模板运输组,配备专人及专用机械设备,保证模板调配的正常进行。

施工前根据工序分析计算出完成一个单循环作业所需要的时间,并排出单循环的网络图。施工中指定专人进行现场写真,不断优化循环网络,使单循环的时间从开始时的10d提高到3d一个循环。如图4。

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Ω图4　单循环的网络图

512　施工测量

每组模板安装前后,均需用激光准直仪测出墩中

心点至墩施工顶面,施工人员据此进行模板安装和检查调整。每施工两组后要用全站仪对激光准直仪的测点进行复核,以确保墩身结构尺寸准确无误。513　钢筋施工

为加快施工进度,针对空心高墩设计中钢筋数量大、接头多的具体情况,施工前对钢筋接头施工进行专门研究,初步选择了两种接头施工方式,即电渣焊和CBR剥肋滚轧直螺纹连接技术。通过现场对比,虽然两种方式都能达到设计及使用要求,但电渣焊速度慢、工作面污染严重,而CBR连接技术大部分工作在地面加工完成,高空连接工作量小、操作简单、工作速度快,可满足现场快速施工的要求。514　混凝土施工混凝土浇筑采用泵送混凝土施工技术。混凝土输送泵主要技术参数见表1,选用内径为125mm的配套泵管,泵管沿墩身通风孔固定爬高。

表1　混凝土泵技术指标技术参数

技术指标

电机发动机功率ΠkW75理论混凝土输送压力ΠMPa

718～13理论混凝土输送量Π(m3Πh)

37～6012主油泵额定工作压力ΠMPa32

理论最大输送距离Πm水平600,垂直180

最大骨料尺寸Πmm

40

输送缸直径×最大行程Πmm

<195×1400

料斗容积Π上料高度Π(m3Πmm)

016Π1365液压油箱容积ΠL

560

6　施工中的几个问题

为克服温度变化引起墩身开裂,施工中需采用早

强、高效减水剂等外加剂,随不同气候条件调整水泥用量和混凝土配合比,并加强混凝土养护、降温、保湿工作;墩身混凝土采用泵送方式入模,对粗、细骨料的质

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量及混凝土坍落度的控制是施工中应特别注意的问

题。混凝土中粒径01315mm以下的颗粒含量≮15%;由于部分桥墩施工时室外的温度高达36℃～39℃,因此保证泵送混凝土的顺利入模,同时最大程度降低混凝土入模温度是一个难题。首先在拌和站搭设凉棚,不让太阳直射到大堆料,可降低大堆料温度3℃～5℃;其次对粗骨料冲水降温可降低粗骨料温度6℃～8℃;对泵管环绕打有小孔的塑料管外包麻袋,通过对塑料管内通水以降低泵管温度。试验证明在夏季白天使用这些措施可降低混凝土入模温度3℃～5℃。实施以上措施后,混凝土入模温度控制在25℃以内,保证了混凝土顺利泵送,降低了入模温度,从而较大程度降低了出现温度裂缝的机率。高墩混凝土的养护由于难度较大且不被重视,本次施工中使用了两种养护方式:一是在拆外模后喷液体养护剂养护,二是在墩内吊一环墩钢管,钢管靠墩的一侧打孔,钢管连接到高压水池,定时开关闸阀进行养护,养护水管可随爬架的提升而升高,通过现场使用,取得了较好的效果。

7　施工效果

爬模施工属无支架施工工艺,保留了滑模自身不

用脚手架的优点,但不象滑模那样必须连续作业及需要大型专用起重设备,从而使施工更安全,墩身线形也容易控制。采用大块模板技术具有混凝土结构尺寸精确、表面光滑、施工高度不受限制、专用设备少等优点。利用爬模施工加快了施工进度,在施工中,由于混凝土等强等原因,一般一个循环时间≯72h,最快一个循环只需69h。一个90m高墩,墩身施工时间最长需60多天,因此利用爬模施工是高墩快速施工中的一种较理想的方法。利用爬模施工节省周转材料及工时。爬模施工只需用万能杆件组拼桁架,每套需要万能杆件98kN;爬升架、滑道及其一些配件需厂家加工,共需加工配件115kN,爬架爬模可循环使用。爬模施工接缝较少,混凝土外观质量比采用滑模施工的好。在山区施工难免会出现停电、机械故障等引起的停工,这是滑模施工的致命弱点,但对爬模施工则影响不大。

修回日期:2003-11-20

(责任审编　王　红)

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