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摘要:本文结合工程实例对桥梁薄壁墩滑膜施工技术进行了分析探讨,具有重要的意义和价值,供参考。
关键词:桥梁薄壁墩;滑模;施工技术,措施
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
在桥梁高墩施工方案选择上,最常用的是翻模施工和滑模施工。本文着重从桥梁薄壁墩滑模施工的全过程进行一些实用技术的探讨。
1 准备阶段
1.1 确定工程数量及计划工期
熟悉设计图纸,计算出此项工程的具体数量,包括钢筋和混凝土的数量。根据工程数量,结合施工人员、机械设备及施工工艺合理确定计划工期,以便保证在合理有效的工期内完成。
1.2 人员及机械设备配置情况
桥梁薄壁墩滑模施工时各工序相互联系非常紧密,而且是连续作业,所以人员、机械设备的配置都必须保证连续作业的需要,并且在关键工序上要多配置几名责任心强、技术较好的人员。
1.3 材料的准备情况
桥梁薄壁墩所需材料的采购,必须严格控制,材料质量的好坏直接决定了混凝土质量的好坏。材料的数量是否充足,直接影响到是否能按计划工期完成工程量及混凝土的整体质量。所以,材料在采购时要严格控制各项材料的物理力学指标是否满足设计及技术规范的要求。
水泥: 薄壁墩一般设计的混凝土强度为 C30。根据规范的要求一般采用 P.O42.5 水泥,水泥的各项指标要符合现行国家标准GB 175 通用硅酸盐的规定要求。水泥进场时,要有生产的试验检验报告和出厂合格证,并应按批次对同一生产厂、同一品种、同一强度等级及同一出厂日期的水泥进行各项性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
细集料:一般采用中粗砂。砂的各项技术指标应符合 JTG/TF50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。并对同产地、同规格,连续进场的细集料,按频率要求进行各项技术性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
粗集料:一般采用连续级配5 mm ~31.5 mm 的碎石。碎石的各项技术指标应符合 JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。并对同产地、同规格连续进场的粗集料按频率要求进行各项技术性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
水:符合国家标准的饮用水可直接作为混凝土的拌制和养护用;当采用其他水源或对水质有疑问时,应对水质进行检验,水的各项指标应符合 JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。外加剂: 所采用的外加剂,必须有出厂的检验合格证明,其质量应符合现行国家标准 GB8076 混凝土外加剂的规定。外加剂进场后必须做水泥与外加剂的相溶性试验,水泥与外加剂相溶后,进行复验,复验结果满足要求后方可用于工程中。
钢筋: 钢筋要有出厂质量证明,进场后应按规格、按批次频率进行检验,钢筋要符合现行国家标准 GB 1499.1 钢筋混凝土用钢第 1 部分:热轧光圆钢筋和 GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋,检验合格后方可用于工程建设中。
1.4 混凝土配合比设计
薄壁墩混凝土设计标号为 C30,这项工作由工地试验室负责完成,或外委做配合比,外委报告取回后,工地试验室验证其工作性和强度均符合要求后,报监理工程师同意后,方可施工。这项工作要尽量提前,在贮备原材料前完成。有了配合比后方可准确地确定原材料的各种规格及数量。
1.5 钢筋加工场的设置
钢筋加工场地应满足作业要求,并应为骨架的焊接拼装,设置坚固的工作台。机械设备的安装要牢固、稳定,作业前要对机械设备进行检查,合格后方可使用。
钢筋要分类标识存放,场地要平整,地面上要放置20 cm 的方木,以防钢筋受潮、锈蚀。钢筋加工场地要搭设棚布,以防受雨水淋洒、锈蚀,同时还要考虑用电设施。
1.6 拌和站的设置
拌和站设置需要充分考虑场地的地理位置,场地要宽大、平整,并对环境及周围居民无影响,且不受洪水侵扰。
拌和站应按设计要求,安装在具有足够承载力、坚固、稳定的基座上。操作处应设作业平台及防护栏杆。
拌和站的电器设备和线路,应绝缘良好。机械设备外露的转动部分,应设防护装置。拌和站的接卸设备安装完毕后,进行试转,全部机械达到正常并检定合格后方可施工作业。
2 施工技术
薄壁墩滑模施工技术:滑模体的结构设计验算→组装滑模→钢筋加工及安装→混凝土浇筑→滑模滑升→滑模拆除→混凝土养护。
2.1 滑模体的结构设计验算
以下依据某高速公路一座大桥的实际情况进行设计验算。
2.1.1 滑模结构自重
钢结构:4.5 t。
木板: 1.5 m2× 0.8 = 1.2 t。
G1= 5.7 t。
2.1.2 施工荷载
工作人员:6 ×75 kg/人 =0.45 t。
一般工具:0.5 t。
钢筋及支撑杆:1 t。
G2= 0.45 + 0.5 + 1 = 1.95 t。
2.1.3 滑升摩阻力
单位面积上的滑升摩阻力按 200 kg 计算,同时考虑附加系数1.5。
G3= 1.5 × 1.26 × 13.6 × 200 = 5.2 t。
2.1.4 竖向荷载
W = G1+ G2+ G3= 5.7 + 1.95 + 5.2 = 12.85 t。
2.1.5 混凝土对模板的侧压力
当采用插入式振捣,混凝土对模板的侧压力为:
P1= r( i + 0.05) 。
其中,r 为混凝土容重,2 500 kg/m3;i 为混凝土厚度,取0.3 m;
P1= 2 500 × ( 0.3 + 0.05) = 875 kg / m2。
同时,考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力:
P2= 200 kg / m2。
P = P1+ P2= 1 075 kg / m2。
侧压力:P =1 075 kg/m2×13.6 m×0.7 m = 10.2 t。
桁架梁刚度强度验算略。
2.1.6 支撑杆( 爬杆) 计算
允许承载能力:
P = 3.142EI / ( KU12) 。
其中,E 为支撑杆弹性模量,E =2.1 ×106kg / cm2;I 为支撑杆的截面惯性矩,I = 11. 35 cm4;K 为安全系数,K = 2;U1为计算长度,按 U1= 1.20 m。P = 3.142× 2.1×106× 11.35 / ( 2× 1.22) =8 159.85 kg/cm2。
因此支撐杆数量( 千斤顶数量) :
N = W / C / P。
其中,P 为支撑杆承载能力,取 P =6t;C 为载荷不均衡系数,取 C =0.8;N =12.85/0.8/6≈2.7 台 =3 台。
取千斤顶 4 台,可满足要求。
2.2 组装滑模
为了保证质量,模板采用 6 mm 钢板制作,用∠50 ×5 角钢作筋肋,模板高度 1.2 m,长度为5 m,宽度根据墩身宽度为2.5 m 和2 m。为了便于脱模,模板按一定锥度设计,上下口相差 2 mm。除此之外还应满足《桥涵施工技术规范》《公路工程质量检验评定标准》。模板拼装应搭设工作平台,模板安装顺序是先形成骨架后完善细部。当模板滑升到一定高度时,再安装吊装和提升设备。模板在安装过程中要严格按照设计要求的步骤进行,全面检查支撑系统的稳定性,在操作过程中应设置专人指挥。临时性的爬梯、脚手板、脚手架均应搭设牢固,在模板边缘施工时要设护栏和安全网,以防摔人。
2.3 钢筋加工及安装
由于滑模施工比较快,钢筋绑扎是时间性要求段,我们选择直螺纹连接,可以提前加工好主筋。为保证钢筋连接质量,根据连接套筒的长度和丝扣数量控制连接长度。连接所用套筒长度为 60 mm,共分布 24 扣丝,则被连接钢筋每端应拧入套筒内30 mm,分布 12 扣丝,钢筋滚轧丝头时,首先用切割机切除 3 cm ~5 cm 不规则钢筋头然后钢筋每端滚轧 12 扣完整丝,当钢筋安装时每端拧入套筒内 30 mm( 即 12 扣丝) ,可以直观的知道钢筋连接是否牢固( 套筒内丝扣全部利用) 。为防止丝头生锈,未连接另一端用塑料薄膜包扎严实。
2. 4 混凝土浇筑
1) 薄壁墩混凝土设计标号为 C30,工作人员由之字形梯上下工作盘。2) 混凝土浇筑平台搭设在桁架顶面位置,铺设木板,作为混凝土施工平台。3) 首次灌注前,要先向模内浇一层 1∶ 1 水泥砂浆,厚度约 2 cm ~3 cm。混凝土采用分層交圈对称浇筑,分层厚度为 20 cm ~30 cm。4) 混凝土入模时,计算薄壁墩每 30 cm 所需混凝土用量,严格控制好混凝土的分层厚度。5) 振捣时振捣器不得直接触及支撑杆、钢筋和模板,振捣器应插入前一层混凝土内,但深度不宜超过50 mm,在模板滑升过程中,不得振捣混凝土。
2.5 滑模滑升
2.5.1 正常滑升
混凝土初次浇筑和模体的初次爬升,严格按以下步骤进行,第一次浇筑 10 cm 厚半骨料的高标号混凝土或 2 cm ~3 cm 高标号砂浆,接着按分层厚度不大于 30 cm 浇筑第二层,至模板浇平后,从开始浇筑第一层时计算时间,1 h ~2 h 提升 3 cm ~6 cm,检查脱模混凝土凝固是否合适,若无异常现象,便可进行正常浇筑和滑升,以后每层 30 cm 分层浇筑。
2.5.2 测量控制
滑模的测量控制采用垂直度测量控制结合操作平台水平度控制的方式进行。
2.5.3 滑模施工中出现问题及处理
1) 滑模施工预防及纠偏措施。利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定外力给予纠偏。
2) 爬杆弯曲。施工过程中要及早考虑爬杆的弯曲变形,杜绝此类事件的发生,如若发生此类现象,应将弯曲部分除去,重新补焊新杆。
2.6 滑模拆除
滑模滑升至设计标高时,将滑模滑空后,利用吊车,在高处拆除,拆除过程中要时刻注意安全。
2.7 混凝土的养护
为使脱模的混凝土得到良好养护,采用养护膜覆盖在辅助盘上,并用洒水器具从上往下沿养护膜喷洒,对脱模混凝土面进行及时养护。拆模后的混凝土保证养护最少时间为 7 d。
3 质量保证措施
1) 认真熟悉审查图纸,坚持按图施工的原则,组织各技术、施工人员仔细了解图纸。2) 施工使用的混凝土为集中厂拌混凝土,施工时严把混凝土质量关,每一工序按抽检频率制作混凝土抗压试块,随时跟踪检测混凝土强度。3) 施工中严格按标书中技术规范进行施工,施工时均派有实际施工经验的技术骨干精心施工,严把各道工序质量关。4) 混凝土施工模板做到横平竖直,杜绝跑模现象发生; 捣固设专人进行作业,严格分层厚度、布点振捣,防止出现蜂窝、麻面。5) 强化质量意识,认真贯彻落实“质量第一”的方针,严格按设计图纸,现行施工规范、规则,以及业主的特殊技术要求、监理工程师现场指示组织施工,把创优工作贯彻到施工生产全过程,确保工程质量。
4 安全保证措施
1) 成立以项目经理为核心的安全生产领导小组,全权负责本项目安全生产工作,保证各项措施落到实处。
2) 实行安全生产责任制,项目经理及生产副经理、工长、施工队伍层层签订“安全责任状”。
3) 机械设备施工用电必须严格按照相关规程进行,所有用电设备必须有可靠的漏电保护装置,配电箱要有接地,电线布置要规范,整齐。夜间施工时要特别小心。工地上的电器、机械等要设置醒目的标志。
5 结语
影响薄壁墩施工质量的因素很多,其中关键的是人员、机械、材料、设备的合理配置。施工中如发现问题要及时处理,加强施工管理。
参考文献:
[1]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵施工技术规范[M].北京: 人民交通出版社,2011.
[2]王小丽.某高速公路大桥薄壁墩工程的施工[J].山西建筑,2010,36( 28)
关键词:桥梁薄壁墩;滑模;施工技术,措施
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
在桥梁高墩施工方案选择上,最常用的是翻模施工和滑模施工。本文着重从桥梁薄壁墩滑模施工的全过程进行一些实用技术的探讨。
1 准备阶段
1.1 确定工程数量及计划工期
熟悉设计图纸,计算出此项工程的具体数量,包括钢筋和混凝土的数量。根据工程数量,结合施工人员、机械设备及施工工艺合理确定计划工期,以便保证在合理有效的工期内完成。
1.2 人员及机械设备配置情况
桥梁薄壁墩滑模施工时各工序相互联系非常紧密,而且是连续作业,所以人员、机械设备的配置都必须保证连续作业的需要,并且在关键工序上要多配置几名责任心强、技术较好的人员。
1.3 材料的准备情况
桥梁薄壁墩所需材料的采购,必须严格控制,材料质量的好坏直接决定了混凝土质量的好坏。材料的数量是否充足,直接影响到是否能按计划工期完成工程量及混凝土的整体质量。所以,材料在采购时要严格控制各项材料的物理力学指标是否满足设计及技术规范的要求。
水泥: 薄壁墩一般设计的混凝土强度为 C30。根据规范的要求一般采用 P.O42.5 水泥,水泥的各项指标要符合现行国家标准GB 175 通用硅酸盐的规定要求。水泥进场时,要有生产的试验检验报告和出厂合格证,并应按批次对同一生产厂、同一品种、同一强度等级及同一出厂日期的水泥进行各项性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
细集料:一般采用中粗砂。砂的各项技术指标应符合 JTG/TF50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。并对同产地、同规格,连续进场的细集料,按频率要求进行各项技术性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
粗集料:一般采用连续级配5 mm ~31.5 mm 的碎石。碎石的各项技术指标应符合 JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。并对同产地、同规格连续进场的粗集料按频率要求进行各项技术性能的检验。检验合格后方可用于工程建设中。
水:符合国家标准的饮用水可直接作为混凝土的拌制和养护用;当采用其他水源或对水质有疑问时,应对水质进行检验,水的各项指标应符合 JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范的要求。外加剂: 所采用的外加剂,必须有出厂的检验合格证明,其质量应符合现行国家标准 GB8076 混凝土外加剂的规定。外加剂进场后必须做水泥与外加剂的相溶性试验,水泥与外加剂相溶后,进行复验,复验结果满足要求后方可用于工程中。
钢筋: 钢筋要有出厂质量证明,进场后应按规格、按批次频率进行检验,钢筋要符合现行国家标准 GB 1499.1 钢筋混凝土用钢第 1 部分:热轧光圆钢筋和 GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋,检验合格后方可用于工程建设中。
1.4 混凝土配合比设计
薄壁墩混凝土设计标号为 C30,这项工作由工地试验室负责完成,或外委做配合比,外委报告取回后,工地试验室验证其工作性和强度均符合要求后,报监理工程师同意后,方可施工。这项工作要尽量提前,在贮备原材料前完成。有了配合比后方可准确地确定原材料的各种规格及数量。
1.5 钢筋加工场的设置
钢筋加工场地应满足作业要求,并应为骨架的焊接拼装,设置坚固的工作台。机械设备的安装要牢固、稳定,作业前要对机械设备进行检查,合格后方可使用。
钢筋要分类标识存放,场地要平整,地面上要放置20 cm 的方木,以防钢筋受潮、锈蚀。钢筋加工场地要搭设棚布,以防受雨水淋洒、锈蚀,同时还要考虑用电设施。
1.6 拌和站的设置
拌和站设置需要充分考虑场地的地理位置,场地要宽大、平整,并对环境及周围居民无影响,且不受洪水侵扰。
拌和站应按设计要求,安装在具有足够承载力、坚固、稳定的基座上。操作处应设作业平台及防护栏杆。
拌和站的电器设备和线路,应绝缘良好。机械设备外露的转动部分,应设防护装置。拌和站的接卸设备安装完毕后,进行试转,全部机械达到正常并检定合格后方可施工作业。
2 施工技术
薄壁墩滑模施工技术:滑模体的结构设计验算→组装滑模→钢筋加工及安装→混凝土浇筑→滑模滑升→滑模拆除→混凝土养护。
2.1 滑模体的结构设计验算
以下依据某高速公路一座大桥的实际情况进行设计验算。
2.1.1 滑模结构自重
钢结构:4.5 t。
木板: 1.5 m2× 0.8 = 1.2 t。
G1= 5.7 t。
2.1.2 施工荷载
工作人员:6 ×75 kg/人 =0.45 t。
一般工具:0.5 t。
钢筋及支撑杆:1 t。
G2= 0.45 + 0.5 + 1 = 1.95 t。
2.1.3 滑升摩阻力
单位面积上的滑升摩阻力按 200 kg 计算,同时考虑附加系数1.5。
G3= 1.5 × 1.26 × 13.6 × 200 = 5.2 t。
2.1.4 竖向荷载
W = G1+ G2+ G3= 5.7 + 1.95 + 5.2 = 12.85 t。
2.1.5 混凝土对模板的侧压力
当采用插入式振捣,混凝土对模板的侧压力为:
P1= r( i + 0.05) 。
其中,r 为混凝土容重,2 500 kg/m3;i 为混凝土厚度,取0.3 m;
P1= 2 500 × ( 0.3 + 0.05) = 875 kg / m2。
同时,考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力:
P2= 200 kg / m2。
P = P1+ P2= 1 075 kg / m2。
侧压力:P =1 075 kg/m2×13.6 m×0.7 m = 10.2 t。
桁架梁刚度强度验算略。
2.1.6 支撑杆( 爬杆) 计算
允许承载能力:
P = 3.142EI / ( KU12) 。
其中,E 为支撑杆弹性模量,E =2.1 ×106kg / cm2;I 为支撑杆的截面惯性矩,I = 11. 35 cm4;K 为安全系数,K = 2;U1为计算长度,按 U1= 1.20 m。P = 3.142× 2.1×106× 11.35 / ( 2× 1.22) =8 159.85 kg/cm2。
因此支撐杆数量( 千斤顶数量) :
N = W / C / P。
其中,P 为支撑杆承载能力,取 P =6t;C 为载荷不均衡系数,取 C =0.8;N =12.85/0.8/6≈2.7 台 =3 台。
取千斤顶 4 台,可满足要求。
2.2 组装滑模
为了保证质量,模板采用 6 mm 钢板制作,用∠50 ×5 角钢作筋肋,模板高度 1.2 m,长度为5 m,宽度根据墩身宽度为2.5 m 和2 m。为了便于脱模,模板按一定锥度设计,上下口相差 2 mm。除此之外还应满足《桥涵施工技术规范》《公路工程质量检验评定标准》。模板拼装应搭设工作平台,模板安装顺序是先形成骨架后完善细部。当模板滑升到一定高度时,再安装吊装和提升设备。模板在安装过程中要严格按照设计要求的步骤进行,全面检查支撑系统的稳定性,在操作过程中应设置专人指挥。临时性的爬梯、脚手板、脚手架均应搭设牢固,在模板边缘施工时要设护栏和安全网,以防摔人。
2.3 钢筋加工及安装
由于滑模施工比较快,钢筋绑扎是时间性要求段,我们选择直螺纹连接,可以提前加工好主筋。为保证钢筋连接质量,根据连接套筒的长度和丝扣数量控制连接长度。连接所用套筒长度为 60 mm,共分布 24 扣丝,则被连接钢筋每端应拧入套筒内30 mm,分布 12 扣丝,钢筋滚轧丝头时,首先用切割机切除 3 cm ~5 cm 不规则钢筋头然后钢筋每端滚轧 12 扣完整丝,当钢筋安装时每端拧入套筒内 30 mm( 即 12 扣丝) ,可以直观的知道钢筋连接是否牢固( 套筒内丝扣全部利用) 。为防止丝头生锈,未连接另一端用塑料薄膜包扎严实。
2. 4 混凝土浇筑
1) 薄壁墩混凝土设计标号为 C30,工作人员由之字形梯上下工作盘。2) 混凝土浇筑平台搭设在桁架顶面位置,铺设木板,作为混凝土施工平台。3) 首次灌注前,要先向模内浇一层 1∶ 1 水泥砂浆,厚度约 2 cm ~3 cm。混凝土采用分層交圈对称浇筑,分层厚度为 20 cm ~30 cm。4) 混凝土入模时,计算薄壁墩每 30 cm 所需混凝土用量,严格控制好混凝土的分层厚度。5) 振捣时振捣器不得直接触及支撑杆、钢筋和模板,振捣器应插入前一层混凝土内,但深度不宜超过50 mm,在模板滑升过程中,不得振捣混凝土。
2.5 滑模滑升
2.5.1 正常滑升
混凝土初次浇筑和模体的初次爬升,严格按以下步骤进行,第一次浇筑 10 cm 厚半骨料的高标号混凝土或 2 cm ~3 cm 高标号砂浆,接着按分层厚度不大于 30 cm 浇筑第二层,至模板浇平后,从开始浇筑第一层时计算时间,1 h ~2 h 提升 3 cm ~6 cm,检查脱模混凝土凝固是否合适,若无异常现象,便可进行正常浇筑和滑升,以后每层 30 cm 分层浇筑。
2.5.2 测量控制
滑模的测量控制采用垂直度测量控制结合操作平台水平度控制的方式进行。
2.5.3 滑模施工中出现问题及处理
1) 滑模施工预防及纠偏措施。利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定外力给予纠偏。
2) 爬杆弯曲。施工过程中要及早考虑爬杆的弯曲变形,杜绝此类事件的发生,如若发生此类现象,应将弯曲部分除去,重新补焊新杆。
2.6 滑模拆除
滑模滑升至设计标高时,将滑模滑空后,利用吊车,在高处拆除,拆除过程中要时刻注意安全。
2.7 混凝土的养护
为使脱模的混凝土得到良好养护,采用养护膜覆盖在辅助盘上,并用洒水器具从上往下沿养护膜喷洒,对脱模混凝土面进行及时养护。拆模后的混凝土保证养护最少时间为 7 d。
3 质量保证措施
1) 认真熟悉审查图纸,坚持按图施工的原则,组织各技术、施工人员仔细了解图纸。2) 施工使用的混凝土为集中厂拌混凝土,施工时严把混凝土质量关,每一工序按抽检频率制作混凝土抗压试块,随时跟踪检测混凝土强度。3) 施工中严格按标书中技术规范进行施工,施工时均派有实际施工经验的技术骨干精心施工,严把各道工序质量关。4) 混凝土施工模板做到横平竖直,杜绝跑模现象发生; 捣固设专人进行作业,严格分层厚度、布点振捣,防止出现蜂窝、麻面。5) 强化质量意识,认真贯彻落实“质量第一”的方针,严格按设计图纸,现行施工规范、规则,以及业主的特殊技术要求、监理工程师现场指示组织施工,把创优工作贯彻到施工生产全过程,确保工程质量。
4 安全保证措施
1) 成立以项目经理为核心的安全生产领导小组,全权负责本项目安全生产工作,保证各项措施落到实处。
2) 实行安全生产责任制,项目经理及生产副经理、工长、施工队伍层层签订“安全责任状”。
3) 机械设备施工用电必须严格按照相关规程进行,所有用电设备必须有可靠的漏电保护装置,配电箱要有接地,电线布置要规范,整齐。夜间施工时要特别小心。工地上的电器、机械等要设置醒目的标志。
5 结语
影响薄壁墩施工质量的因素很多,其中关键的是人员、机械、材料、设备的合理配置。施工中如发现问题要及时处理,加强施工管理。
参考文献:
[1]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵施工技术规范[M].北京: 人民交通出版社,2011.
[2]王小丽.某高速公路大桥薄壁墩工程的施工[J].山西建筑,2010,36( 28)