桥梁高墩滑模施工技术
摘 要:结合工作实践,就滑升模板在桥梁高墩施工中的应用作一探讨,详细介绍了滑模施工工艺、施工组织、施工监控及纠偏,指出采用滑升模板施工,不仅可以提高施工质量,还可以降低施工成本,加快工程进度。
关键词:滑升模板,桥墩,施工技术
改革开放以来,公路建设日新月异,在公路桥梁的设计上出现了很多高墩、刚构等新型构造物,特别是在山区的高速公路建设中,常常遇到一些深谷而需要建造高墩,为了适应滑模施工的要求往往设计成非变截面的空心墩,对这类高墩采用滑升模板施工,不仅可以提高施工质量,而且可以降低施工成本,加快工程进度。运三高速公路十四标磨石沟特大桥及十七标油房沟大桥两桥的主墩均采用了滑升模板的施工工艺,取得了良好的效果。下面结合施工监理实际将滑模工艺在桥墩建造施工中的一些技术问题做如下论述。
1 滑升模板的基本构成
滑升模板主要有门式提升架、内外围圈、内外模板、内外支架、模板平台、吊架以及液压提升设备:HYW-30型滚珠式液压千斤顶、液压油泵及控制装置、支承顶杆等(见图1,图2)。
2 滑模组装
2.1 准备工作
滑模组装前,应将滑模的主要部件进行预拼,检查各部分尺寸及模板锥度以符合滑模的要求,模板组装后应上口小、下口大其斜率为0.3%左右。
2.2 滑模组装
桥墩滑模组装的顺序应按先上后下,先内后外组装,在桥墩施工中为提升架→内围圈、外围圈→内外支架→内外模板→吊架→施工平台→安全栏杆→千斤顶提升设备。
2.3 检查滑模
提升用的液压千斤顶逐个检查试压至10 MPa,接头软管加压至12 MPa,0.5 h无漏油,方可进行安装,接通油管后进行总试压,加压至10 MPa做4次~5次循环,合格后插入支承顶杆,再对滑模平台的水平、中心位置进行全面检测,并在桥墩四面或四角设置5 kg~20 kg的大垂球吊线。同时在桥墩基础顶面设置垂球吊线测点,在平台上设置水准联通管,以确保滑模过程中桥墩提升模板的水平位置及垂直方向的准确无误。
3 滑模施工工艺
3.1 滑模施工时对混凝土的要求
滑模施工时宜采用低塑性混凝土,按照施工时的气温,初凝时间应控制在2 h左右,并具有早强和良好的和易性,一般情况下坍落度在3 cm~7 cm为宜,在保证混凝土振实的条件下,坍落度宜小,不宜大。
3.2 灌注混凝土与滑模提升
混凝土灌注前,应先向模内浇一层1∶1水泥砂浆,厚度约2 cm~3 cm,混凝土入模时,要四周均匀对称地浇筑,以防止模板内混凝土不均匀面的模板滑动,每层表面应基本水平,每层厚度约为20 cm~30 cm,以钢筋骨架的水平筋作为参照物,使用小型内插式振捣器捣实,避免接触钢筋、支承杆及模板,插入前一层捣实的混凝土中最好不超过5 cm。
3.3 初灌滑升
首次浇筑混凝土的厚度一般为60 cm~70 cm,分三层浇筑,待底层混凝土达到0.2 MPa~0.4 MPa时即可试升,可分为2个~3个行程,将各千斤顶同时缓慢顶升5 cm左右,检查出模混凝土的凝固情况。现场鉴定时,可用手指按压出模的混凝土表面,基本按不动,但能留存指痕,砂浆不粘手,用指甲划出痕,亦可使用混凝土贯入仪检测混凝土的强度,若强度满足要求,即底层混凝土已具备0.2 MPa~0.4 MPa的出模强度,可继续提升到20 cm左右,即是第一层浇筑混凝土。
3.4 正常滑升阶段
初滑提升后,即可每浇筑一层混凝土,模板提升一次,使每层浇筑的混凝土厚度与每次提升的高度相同,每层混凝土浇筑厚度为20 cm时,在正常气温下提升时间不宜超过1 h,灌注混凝土最后一层后,每隔1 h~2 h将模板提升5 cm~10 cm,滑动2次~3次,可避免混凝土与模板的粘结。
3.5 滑模施工中的特殊要求
滑模提升应做到垂直、均衡一致,各提升架之间的高差不大于5 mm,为此浇筑混凝土严格保持均匀平衡,每层厚度要严格控制,混凝土布料也要对称,钢筋上料要按施工要求分成小批对称地堆放在平台上,以防止滑模在不均匀荷载作用下倾斜,并应随时对滑模的水平结构变形进行检查,以便及时调整加固。
3.6 修补与养生
滑模施工的混凝土出模后,由滑升模板面造成的混凝土表面缺陷,必须及时进行修补,一般情况下,应用混凝土原浆进行抹平,以确保混凝土表面光洁,表面整修后可随即刷上混凝土养护剂进行养护。
3.7 滑升中停工时施工工艺
滑模施工时,一般情况下不能随意停工,要求三班连续作业在特殊情况下需要暂时停工时,应每隔1 h将模板提升3 cm~5 cm,经过2次~3次提升后可避免混凝土与模板粘结。再次施工时,对浇筑停歇形成的施工缝,除按混凝土施工接缝处理要求严格控制操作外,尚需对滑升模板的水平位置、垂直度以及提升设备的完好状况进行全面检查后,方可继续施工。
4 滑模施工组织
滑模施工是一个连续的、各工种相互配合、各工序衔接、机械化程度较高、施工速度快的施工方法。施工前必须做好施工组织设计,做好施工准备。严格周密的施工组织是保证滑模施工成功的关键。
在滑模施工中必须有施工总负责人、钢筋组、混凝土组、提升及纠偏组和监控记录组等。
1)各组要按照施工工艺做好份内的工作。钢筋组要做好钢筋的运输、绑扎、接长,绑扎速度要与混凝土浇灌速度相配合,钢筋的水平、竖直长度必须符合滑升要求。混凝土组要做好混凝土的拌和、输送、振捣,混凝土的设计配合比是控制好出模强度的关键,浇筑混凝土与滑模提升交错进行,一定要按混凝土工艺要求,严格执行,协调组织好。提升及纠偏操作组要操作熟练,始终保证提升系统正常运转,能按总负责人的指示顺利完成一切操作。监控记录组要及时利用仪器设备,全天候对滑模施工进行监控和做好记录,及时准确地把记录和指导意见反馈给施工总负责人。施工总负责人必须及时掌握第一手资料,对要纠正的问题快速下达指令。2)各组间要统一协调、相互配合。施工总负责人在协调配合中起核心作用,各组要及时反馈信息,其中监控记录组是最关键的,必须保证准确无误并及时把当前的滑模状态传递给总负责人。滑模施工各组是有效的统一体,要相互配合,使施工全过程在时间和空间上节奏均衡、连续的进行,直到完成任务。
5 施工监控及纠偏
5.1 施工测量
由于滑模施工时,模板紧靠在已浇筑的混凝土上,其几何尺寸的控制受已浇筑混凝土影响较大,一旦发生偏移和扭转,往往会受已凝固混凝土导向的影响逐渐增大,因此施工精确测量放线,严格控制误差是很重要的。在一般情况下,大多数用全站仪放出墩身的控制点,在滑模架上挂5 kg~20 kg的大垂球,在施工环境风力较大时,也可以考虑使用激光垂直仪测量垂直偏差,同时还需要定时对墩身中心及扭转进行坐标测量,以确保墩身位置方向的正确。
5.2 滑模纠偏
滑模施工中由于种种非人为因素的影响,发生偏移和扭转是不可避免的,特别是建筑的高度较大时,更是明显。在滑模提升过程中纠偏是解决滑模偏移和扭转的有效手段。目前在滑模施工中采用较多的纠偏方法有以下几种。
5.2.1 偏载纠偏法
按量测的结果向偏移或倾斜的反方向施加一定的荷载,人为地造成滑升模板的偏载使之向偏移或倾斜的反方向用力,这种纠偏的方法主要是靠多年的施工经验控制偏载的大小,从而使偏移或倾斜得到纠正。
5.2.2 千斤顶纠偏法
使用千斤顶在各方向使用不同的提升量,从而使模板向偏移或倾斜的反方向倾斜来纠正偏移或倾斜的方法,使用千斤顶纠偏时,每次的纠偏千斤顶的提升量之差一般应控制在10 mm~20 mm,且要在提升后认真校核纠偏量,并应及时调回到水平位置。
5.2.3 楔形垫纠偏法
采用楔形垫块垫在千斤顶下面纠偏,既可纠正偏移或倾斜,也可以纠正扭转,测量的偏移或扭转,在滑模提升的千斤顶下垫上楔形垫,针对不同的偏差可以向不同的方向垫楔形垫,使千斤顶在提升时,除了向上的提升之外,还会产生一个水平的附加力,从而达到纠偏的目的。
5.2.4 支承顶杆法
采用支承顶杆法纠偏,其作用原理与楔形垫块相似,都是千斤顶在顶升时产生一个水平方向的附加力,从而使已经偏移的模板回到正确位置。
6 结语
滑模施工工艺在桥梁桥墩施工中的应用日益广泛,技术也日趋完善,特别是在一些等截面高墩中通过使用滑升模板技术,不但会取得一定的经济效益,而且会取得一定的社会效益,但目前在桥梁的设计时还考虑不全面,对于使用滑升模板施工的桥墩最好设计成圆角,否则滑升时尖角会掉块,另外,对钢筋的布置则应考虑滑升用的支承杆代替部分钢筋,减少主筋用量。
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