空心薄壁墩翻模施工工艺体会
岳诚东
(中铁西北科学研究院有限公司 甘肃兰州 730000)
摘 要 翻模技术一般采用在高度较高且作业面很大的混凝土结构物施工中,有时与滑模相结合,可以显出很高的效率,它的支撑体系相比滑模更轻型、简便,安全性也高。该文就高墩混凝土施工的翻模技术进行简单总结,可供同类结构形式工程借鉴。
关键词 翻模 薄壁墩 钢管立架
某高速公路特大桥主桥设计为变截面连续刚构箱梁,主墩及交界墩墩身均为长方形薄壁墩,墩身截面625 cm×360 cm,壁厚为80 cm,高度40 m。原计划采用爬模,后综合考虑进度、投资、施工便利等各方面因素,决定采用简便易行的翻模施工工艺[1], [2]。
1 支架搭设
用Φ48×3.25钢管在墩身四周按双排布置钢管立架,立架的排距为1.0 m,外围钢管的间距为2.0m,内侧钢管加密布置,间距为1.0 m,每层钢管的步距为1.8 m。为保证钢管支架的整体稳定性,外架加设剪刀撑,同时在墩身通气孔的位置穿一根钢管,将两侧的支架拉结成一体。人行梯架、混凝土输送泵管架与支架同时搭设。
2 模板结构
薄壁墩内外模板采用定型钢模,每套钢模板高度为6 m,由4节1.5 m模板拼接而成。混凝土浇筑前在模板顶面按1.5 m间距设临时木支撑,与对拉螺栓共同作用以控制墩身混凝土壁厚,混凝土浇筑后待强度达到10MPa以上时,自下向上拆除3节模板用手拉葫芦依次提升与最上面一层模板拼接完成翻模施工,见图1。
模板采用对拉螺栓加固,对拉螺栓用Φ16圆钢制作,定尺加工并标记丝头长度。螺栓水平间距为60 cm,竖向间距为100 cm,安装时套上PVC管,以便拉筋抽出及再次利用。
3 施工工艺流程
施工准备→搭脚手架→墩身钢筋绑扎→组装模板→定位、垂直度检验→浇筑混凝土→钢筋绑扎→翻升拼装模板。照此循环交替作业,直至达到设计高度。
4 模板结构验算
4.1 模板竖向支承验算
内楞为[8轻型槽钢,外楞为并列[10轻型槽钢,面板为6 mm钢板,以增加模板整体刚度,见图2。
(1)模板重=80 kN
(2)施工荷载=10 kN (10个人按800 kg及200kg机具的重量计)
(3)混凝土与钢模板的粘结力取9 kN/m²,则F砼粘=266 kN>G荷载总重=90 kN底层模板完全可以支撑四节模板总重及施工荷载。
4.2 模板外楞抗弯强度及挠度验算一般模板结构设计时,只计算内楞和面板,所以都能达到设计要求。外楞则凭经验布置,而实际使用中由于钢模面积较大、倒运频繁,故外楞刚度对混凝土外观和模板周转次数有很大影响。
(1)外楞跨中弯矩计算公式
M =0.175pl(1)
根据《路桥施工计算手册》新浇混凝土对模板侧压力Pmax=60 kPa,振捣混凝土对侧模的压力p1=6kPa,倾倒混凝土对侧模产生的水平荷载p2=4 kPa。
作用在外楞的荷载P= (1.2×60+1.4×10)×0.6×1/2=25.8 kN (双肢除以2化为单肢的受力,同时考虑新浇混凝土及倾倒混凝土对侧模的水平荷载系数,分别取1.2、1.4)。
外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距)l=600mm,按三等跨集中荷载计算。
外楞最大弯矩M=0.175×25 800×600=2.71×106N.mm。
5 翻升模板施工要点
(1)脚手架。搭设脚手架应能兼顾钢筋绑扎与混凝土浇注两方面的因素,脚手架搭设完成后,每层安装防护栏杆和安全网,铺编织竹片作为外作业平台。内作业平台为在模板顶面铺设木、竹板,且必须定位,防止垮落造成意外事故。
(2)模板安装。松开并抽出模板之间的拉筋,用固定在钢管立架顶端的手拉葫芦提升,清理模板涂刷脱模剂后人工辅助就位。拼装时先提升内模,再对称提升外模,及时用对拉螺杆锁住,然后逐层翻升组拼,如此循环,直至墩顶。
(3)立模检查。每提升一次模板,利用全站仪或经纬仪对四边的模板进行检查调整,模板对角线误差应控制在5 mm以内,以保证墩身线型。使用测量仪器视线有干扰时,可用垂球辅助检查模板垂直度。
6 翻模施工特点
高墩翻模施工工艺具有简便、安全的特点,施工中的混凝土外观、线形、安全保障措施能较方便控制,主要表现在:①借助外钢管立架作为上料及工作平台,省去支撑、提升系统;②钢管立架安全可靠,且不与其他工序交叉;③模板安装、校正方便,无错台、扭转现象,墩身表面光滑平顺;④由于它的每一施工工序的独立性和完整性,可连续或间断施工;⑤通过增加人力等措施最大限度压缩某些工序的持续时间,有利于工期控制,显出极大的经济效益。
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