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摘要:通过对工程实例的分析,论述滑模施工的原理及构造,阐述滑模施工工艺,指出了滑模施工的质量控制重点。
关键词:薄壁墩;滑模;施工;质量控制
我国西部高速公路建设中,一些地区山势陡峭,高差很大,桥梁设计中经常采用高墩结构。常用的支架施工需搭设大量的脚手架,进度缓慢、安全系数低。位于广西河池至都安高速公路的聋竹坪高架特大桥,地处大石山区,土地资源宝贵,其中空心薄壁墩采用滑模施工,既加快了施工进度,又减少了模板的消耗和对桥下耕地的占用。
一、工作原理
以埋入墩身混凝土的爬杆作支承,液压千斤顶产生的外力克服滑升摩擦力、模架自重和施工荷载,在混凝土完成固身初凝时提升模板,将固定成型模架整体连续提升,采用水准管检查模架水平度、挂线锤检查墩身平面偏差和垂直度,通过塔吊或吊车实现混凝土和钢筋的垂直运输,混凝土连续浇注成型。
二、施工工艺
滑模施工工艺流程:
施工准备→组装滑模、绑扎模板内筋→插支承杆→浇初升混凝土→检查和调整→正常滑升→内模安装、绑扎钢筋→浇筑砼、养护→内外模正常滑升→绑扎钢筋→浇筑砼、养护→循环施工至墩顶→拆模→养护
三、滑模设计
滑模是由模板、围圈、支承杆、千斤顶、顶架、操作平台和吊架等组成。
在本桥薄壁墩滑模施工中,模板采用6mm厚的钢板,高度为1.25m,围圈采用1500mm×1500mm矩形桁架梁,桁架梁主梁采用∠80×8角钢,腹杆采用∠63×5角钢。支承杆采用Ф48×3.5钢管,一端埋置于墩、台结构的混凝土中,一端穿过千斤顶的心孔,承受施工过程中的全部荷载。提升动力采用10台10吨穿心式千斤顶。外模用6台千斤顶,内模用4台千斤顶。提升架采用“F”型提升架,“F”型提升架主梁采用 [18a槽钢,高度为2.8m。为了便于砼脱模后进行砼养护及缺陷修补,在桁架梁下端吊挂辅助平台,平台采用∠63×5角钢,辅助平台80cm宽,铺2.5cm厚马道板,用Ф16钢筋每隔1.5m悬挂在桁梁上,外侧焊接围栏,确保施工人员的安全。
四、滑模施工
(一)施工准备
采用液压滑模进行施工,先凿除承台在墩身范围内的表层浮浆,放样定出墩身四个角点位置。墩身钢筋在钢筋加工场加工成半成品,用工程车运至现场,用吊车配合人工安装。
(二)模体安装
当桥墩的承台混凝土施工结束后,即可进行桥墩滑模模体的安装,准确对中,找平。依次安装千斤顶架、围圈、桁架梁、平台铺板及栏杆、提升架、千斤顶、支承杆、液压操作台及液压管路。模板安装好后应做到模内干净、无杂物,接缝紧密,无漏浆缝隙。并对平面位置、顶部标高、纵横向稳定性等进行检查。
(三)钢筋安装
滑模施工中,钢筋安装采用边滑升边安装钢筋。钢筋的安装就位,始终超前砼50cm 左右。钢筋在钢筋加工场内加工至半成品运输到现场,为了保证滑模施工速度,钢筋连接采用直螺纹套筒连接。利用吊车或塔吊把钢筋垂直吊装到滑模工作台上。
(四)混凝土浇筑
混凝土采用吊车或塔吊、料斗入模。为了保证混凝土顺利入模,要求和易性好,不出现离析现象,滑模易浇筑低流动度或半干硬性混凝土,入模混凝土的坍落度控制在16cm左右。混凝土浇筑时应分层、分段对称进行,分层厚度以 20cm~30cm为宜,浇筑后混凝土表面距模板上缘宜有不小于10cm~15cm的距离。混凝土脱模后8小时左右开始养生,养生采用包裹薄膜方式进行养护。
(五)滑模滑升
1.初次滑升
在混凝土浇筑至70cm~80cm高度后,将千斤顶同时缓慢升起5cm~10cm,观察混凝土有无坍落现象,同时用手指按压出模的混凝土。如有轻微指印和不粘手,并且滑升过程中有“沙沙”的摩擦声,表明可以开始滑升。如有坍落或压指印很深的情况,则不能滑升,必须再等待一段时间。模板初次滑升要缓慢进行,当滑升至20cm~30cm高度后,对所有提升设备,操作平台及模板变形情况进行全面检查后,发现问题及时处理,方可转入正常滑升。
2.正常滑升
滑模正常滑升根据现场施工情况,确定合理的滑升速度,每次间隔1小时,控制滑升高度30cm,每天滑升高度控制在4.0m~4.5 m左右。混凝土的浇筑、钢筋绑扎、模板滑升等工序之间紧密衔接,保证施工顺利进行。每次滑升的高度约30cm,与混凝土分层浇筑的高度相一致。在滑升过程中,应及时清理粘结在模板上的砂浆,对被污染的钢筋和混凝土,应及时处理干净。操作人员随时检查操作平台,支承杆的工作状态及混凝土的凝结状态,如发现异常应及时分析原因,并采取有效的处理措施。
图1:正常滑升的墩身
3.完成滑升
当模板滑升距离墩顶1.0m左右时,应该放慢滑升速度,并对模板四角进行精确的抄平和对墩顶进行找平工作,保证墩顶标高和位置满足设计规范要求。待模板滑升脱离墩身时,完成滑升,及时对墩身进行薄膜养护。
图2:施工完成的墩身
五、现场施工控制
(一)偏移控制
滑模在滑升过程中,受各种不均匀动力的影响,模体会发生偏移。滑模的水平控制,一是利用千斤顶的同步器进行水平控制,二是利用水准管测量,进行水平检查。桥墩滑模施工对垂直度要求较高,在本桥的墩身施工中,主要采取了如下措施来防止偏移的产生:
1.严格控制模板滑升速度
滑模施工的混凝土出模强度,控制在0.2 MPa~0.4 MPa,混凝土出模强度不够,容易造成支撑系统失稳,产生较大的偏移,所以应当严格控制模板滑升速度。夏季气温较高时,滑升速度可达到0.25 m/h~0.3 m/h。春秋季滑升速度宜控制在0.1 m/h~0.2 m/h,冬季应尽量不采用滑模,当采取一定保温措施时,最大滑升速度宜控制在0.15 m/h以下。滑升速度宜慢不宜快,以保证混凝土的出模强度。
2.严格控制操作平台水平
滑升过程中,操作平台应保持水平。每次提升千斤顶后,随时观测和掌握操作平台各点的标高。控制操作平台的水平度应做好以下几点:
(1)严格控制各千斤顶的升差。采用限位调平器进行升差的控制,各千斤顶的相对高差宜控制在2 cm内,相邻两千斤顶的升差控制在1 cm内。
(2)操作平台上的荷载应尽量分布均匀。每次滑升前,检查平台上物品,人员等,布置均匀后才可以滑升模板。
(3)严格控制支撑系统的垂直度。对于支撑杆和千斤顶垂直度的检查,采用吊垂球的方法,做到勤观测,勤检查。发现有倾斜的支撑杆,应当立即调正或更换。
(4)注意混凝土浇筑顺序,滑模会向先浇筑混凝土的方向偏移,施工时应该注意保持各个方向均衡浇筑。
(二)混凝土表面修整及养护
混凝土表面修整是关系到墩身外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后,必须立即进行此项工作。用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如果表面平整可以不做修整。为防止混凝土表面发生裂缝,在辅助工作台上设洒水管对墩身进行养护。为了提高外观质量,在聋竹坪高架特大桥施工中采取了以下措施:
(1)采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂,确保原材料规格变化不大,保证外观的一致性。
(2)混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇注,每层30cm,采用插入式振捣棒星型振捣,与侧模应保持5~10cm的距离,插入下层混凝土5~10cm,严格遵守快插慢拔要求,避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件,确保混凝土不漏振。
(3)为确保墩身外观质量,模板滑升到位后,必须对模板进行检查、清理和修正位置。
(4)混凝土浇筑完成后,应经常使混凝土保持湿润。脱模后待混凝土初凝立即用薄膜覆盖,每3~6小时洒水一次,以保持混凝土表面湿润,养护期不少于7天。
(5)混凝土脱模后及时修复表面缺陷,保证墩身颜色一致、表面平整、棱角分明。
六、结束语
在聋竹坪高架特大桥空心薄壁墩施工中,采用滑模施工墩身取得了良好的效果。该桥空心薄壁墩为矩形独立式,其中最大墩高为64.58m,16天完成墩身施工。整个施工过程安全、有序、可控,混凝土竖直度、表面平整度均在允许偏差范围内,受到了监理及业主的一致好评。
参考文献:
[1]滑动模板工程技术规范GB 50113-2005
[2]公路施工手册《桥涵》北京 人民交通出版社,2000
关键词:薄壁墩;滑模;施工;质量控制
我国西部高速公路建设中,一些地区山势陡峭,高差很大,桥梁设计中经常采用高墩结构。常用的支架施工需搭设大量的脚手架,进度缓慢、安全系数低。位于广西河池至都安高速公路的聋竹坪高架特大桥,地处大石山区,土地资源宝贵,其中空心薄壁墩采用滑模施工,既加快了施工进度,又减少了模板的消耗和对桥下耕地的占用。
一、工作原理
以埋入墩身混凝土的爬杆作支承,液压千斤顶产生的外力克服滑升摩擦力、模架自重和施工荷载,在混凝土完成固身初凝时提升模板,将固定成型模架整体连续提升,采用水准管检查模架水平度、挂线锤检查墩身平面偏差和垂直度,通过塔吊或吊车实现混凝土和钢筋的垂直运输,混凝土连续浇注成型。
二、施工工艺
滑模施工工艺流程:
施工准备→组装滑模、绑扎模板内筋→插支承杆→浇初升混凝土→检查和调整→正常滑升→内模安装、绑扎钢筋→浇筑砼、养护→内外模正常滑升→绑扎钢筋→浇筑砼、养护→循环施工至墩顶→拆模→养护
三、滑模设计
滑模是由模板、围圈、支承杆、千斤顶、顶架、操作平台和吊架等组成。
在本桥薄壁墩滑模施工中,模板采用6mm厚的钢板,高度为1.25m,围圈采用1500mm×1500mm矩形桁架梁,桁架梁主梁采用∠80×8角钢,腹杆采用∠63×5角钢。支承杆采用Ф48×3.5钢管,一端埋置于墩、台结构的混凝土中,一端穿过千斤顶的心孔,承受施工过程中的全部荷载。提升动力采用10台10吨穿心式千斤顶。外模用6台千斤顶,内模用4台千斤顶。提升架采用“F”型提升架,“F”型提升架主梁采用 [18a槽钢,高度为2.8m。为了便于砼脱模后进行砼养护及缺陷修补,在桁架梁下端吊挂辅助平台,平台采用∠63×5角钢,辅助平台80cm宽,铺2.5cm厚马道板,用Ф16钢筋每隔1.5m悬挂在桁梁上,外侧焊接围栏,确保施工人员的安全。
四、滑模施工
(一)施工准备
采用液压滑模进行施工,先凿除承台在墩身范围内的表层浮浆,放样定出墩身四个角点位置。墩身钢筋在钢筋加工场加工成半成品,用工程车运至现场,用吊车配合人工安装。
(二)模体安装
当桥墩的承台混凝土施工结束后,即可进行桥墩滑模模体的安装,准确对中,找平。依次安装千斤顶架、围圈、桁架梁、平台铺板及栏杆、提升架、千斤顶、支承杆、液压操作台及液压管路。模板安装好后应做到模内干净、无杂物,接缝紧密,无漏浆缝隙。并对平面位置、顶部标高、纵横向稳定性等进行检查。
(三)钢筋安装
滑模施工中,钢筋安装采用边滑升边安装钢筋。钢筋的安装就位,始终超前砼50cm 左右。钢筋在钢筋加工场内加工至半成品运输到现场,为了保证滑模施工速度,钢筋连接采用直螺纹套筒连接。利用吊车或塔吊把钢筋垂直吊装到滑模工作台上。
(四)混凝土浇筑
混凝土采用吊车或塔吊、料斗入模。为了保证混凝土顺利入模,要求和易性好,不出现离析现象,滑模易浇筑低流动度或半干硬性混凝土,入模混凝土的坍落度控制在16cm左右。混凝土浇筑时应分层、分段对称进行,分层厚度以 20cm~30cm为宜,浇筑后混凝土表面距模板上缘宜有不小于10cm~15cm的距离。混凝土脱模后8小时左右开始养生,养生采用包裹薄膜方式进行养护。
(五)滑模滑升
1.初次滑升
在混凝土浇筑至70cm~80cm高度后,将千斤顶同时缓慢升起5cm~10cm,观察混凝土有无坍落现象,同时用手指按压出模的混凝土。如有轻微指印和不粘手,并且滑升过程中有“沙沙”的摩擦声,表明可以开始滑升。如有坍落或压指印很深的情况,则不能滑升,必须再等待一段时间。模板初次滑升要缓慢进行,当滑升至20cm~30cm高度后,对所有提升设备,操作平台及模板变形情况进行全面检查后,发现问题及时处理,方可转入正常滑升。
2.正常滑升
滑模正常滑升根据现场施工情况,确定合理的滑升速度,每次间隔1小时,控制滑升高度30cm,每天滑升高度控制在4.0m~4.5 m左右。混凝土的浇筑、钢筋绑扎、模板滑升等工序之间紧密衔接,保证施工顺利进行。每次滑升的高度约30cm,与混凝土分层浇筑的高度相一致。在滑升过程中,应及时清理粘结在模板上的砂浆,对被污染的钢筋和混凝土,应及时处理干净。操作人员随时检查操作平台,支承杆的工作状态及混凝土的凝结状态,如发现异常应及时分析原因,并采取有效的处理措施。
图1:正常滑升的墩身
3.完成滑升
当模板滑升距离墩顶1.0m左右时,应该放慢滑升速度,并对模板四角进行精确的抄平和对墩顶进行找平工作,保证墩顶标高和位置满足设计规范要求。待模板滑升脱离墩身时,完成滑升,及时对墩身进行薄膜养护。
图2:施工完成的墩身
五、现场施工控制
(一)偏移控制
滑模在滑升过程中,受各种不均匀动力的影响,模体会发生偏移。滑模的水平控制,一是利用千斤顶的同步器进行水平控制,二是利用水准管测量,进行水平检查。桥墩滑模施工对垂直度要求较高,在本桥的墩身施工中,主要采取了如下措施来防止偏移的产生:
1.严格控制模板滑升速度
滑模施工的混凝土出模强度,控制在0.2 MPa~0.4 MPa,混凝土出模强度不够,容易造成支撑系统失稳,产生较大的偏移,所以应当严格控制模板滑升速度。夏季气温较高时,滑升速度可达到0.25 m/h~0.3 m/h。春秋季滑升速度宜控制在0.1 m/h~0.2 m/h,冬季应尽量不采用滑模,当采取一定保温措施时,最大滑升速度宜控制在0.15 m/h以下。滑升速度宜慢不宜快,以保证混凝土的出模强度。
2.严格控制操作平台水平
滑升过程中,操作平台应保持水平。每次提升千斤顶后,随时观测和掌握操作平台各点的标高。控制操作平台的水平度应做好以下几点:
(1)严格控制各千斤顶的升差。采用限位调平器进行升差的控制,各千斤顶的相对高差宜控制在2 cm内,相邻两千斤顶的升差控制在1 cm内。
(2)操作平台上的荷载应尽量分布均匀。每次滑升前,检查平台上物品,人员等,布置均匀后才可以滑升模板。
(3)严格控制支撑系统的垂直度。对于支撑杆和千斤顶垂直度的检查,采用吊垂球的方法,做到勤观测,勤检查。发现有倾斜的支撑杆,应当立即调正或更换。
(4)注意混凝土浇筑顺序,滑模会向先浇筑混凝土的方向偏移,施工时应该注意保持各个方向均衡浇筑。
(二)混凝土表面修整及养护
混凝土表面修整是关系到墩身外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后,必须立即进行此项工作。用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如果表面平整可以不做修整。为防止混凝土表面发生裂缝,在辅助工作台上设洒水管对墩身进行养护。为了提高外观质量,在聋竹坪高架特大桥施工中采取了以下措施:
(1)采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂,确保原材料规格变化不大,保证外观的一致性。
(2)混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇注,每层30cm,采用插入式振捣棒星型振捣,与侧模应保持5~10cm的距离,插入下层混凝土5~10cm,严格遵守快插慢拔要求,避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件,确保混凝土不漏振。
(3)为确保墩身外观质量,模板滑升到位后,必须对模板进行检查、清理和修正位置。
(4)混凝土浇筑完成后,应经常使混凝土保持湿润。脱模后待混凝土初凝立即用薄膜覆盖,每3~6小时洒水一次,以保持混凝土表面湿润,养护期不少于7天。
(5)混凝土脱模后及时修复表面缺陷,保证墩身颜色一致、表面平整、棱角分明。
六、结束语
在聋竹坪高架特大桥空心薄壁墩施工中,采用滑模施工墩身取得了良好的效果。该桥空心薄壁墩为矩形独立式,其中最大墩高为64.58m,16天完成墩身施工。整个施工过程安全、有序、可控,混凝土竖直度、表面平整度均在允许偏差范围内,受到了监理及业主的一致好评。
参考文献:
[1]滑动模板工程技术规范GB 50113-2005
[2]公路施工手册《桥涵》北京 人民交通出版社,2000