三门峡高墩施工方案.doc

目 录1、项目背景21.1项目建设目的21.2国内外高墩桥梁建设情况22、工程概况32.1水文地质情况32.2工程现场情况42.3主要设计概况42.4主要工程量53、施工方案比选、分析63.1落地支架法施工:优缺点、适用范围63.2翻模法施工：优缺点、适用范围63.3滑模法施工：优缺点、使用范围73.4爬模法83.5结论84、桥梁施工工序介绍84.1桩基施工84.2 承台施工94.3盖梁施工104.4梁板预制及安装施工104.5桥面系施工105、滑模法高墩施工技术115.1结构设计115.2滑模荷载分析计算145.3荷载试验165.4滑模施工165.5滑模施工质量控制措施195.6滑模施工安全控制措施206、结束语20摘要:以河南三门峡S318某大桥83米高墩施工为例，介绍了采用滑模施工的技术特点、适用范围、结构设计、施工工艺及过程控制要点等,对该项技术进行了较为全面的总结。 关键词:滑模施工；过程控制1、项目背景1.1项目建设目的省道S318线（三门峡境）陕县石原至三门峡西站段改建工程，是连接陕县石原与三门峡西站的省道区域联络线，西张村大桥的建设对促进三门峡及沿线的经济发展，完善河南省省道干线公路网建设具有及其重要的意义。1.2国内外高墩桥梁建设情况龙潭河大桥：湖北省沪蓉西高速公路的重点控制工程，横跨800多米宽的长阳榔坪镇龙潭河谷，主桥左、右幅均为5跨混凝土连续钢构箱梁，其中3个主跨均为200米。4个高度超过170米的特高桥墩，最高的7号桥墩高度为178米。龙潭河大桥桥墩米约大桥：坐落在法国南部塔恩河谷的米约大桥在群山之中直入云霄，桥面与地面最低处垂直距离达270米，是目前世界上最高的大桥。大桥由英国著名建筑师诺曼.福斯特设计，由法国建筑师们进行建造，是新型斜拉索式的钢筋混凝土长桥。尽管全长达2.46公里，但米约大桥只用了7个桥墩支撑，其中2、3号桥墩分别高达245米和220米，是世界上最高的两个桥墩。2004年12月14日竣工完成。米约大桥本文介绍的大桥高墩最高83米，是目前河南省第一高桥。2、工程概况2.1水文地质情况2.1.1水文桥区所在水文地质单元为中低山河谷型孔隙、裂隙潜水区，地下水位埋深大于120m，沟地小溪常年流水。2.1.2工程地质桥区出露地层为第四系上更新统冲-洪积成因类型的黄土状亚砂土、亚粘土、泥砾卵石和中更新统亚粘土、泥砾卵石。2.1.3地震桥位场区所在地位于大地构造位置为华北地台的南部，属于北秦岭地槽范围，其东北为吕梁地块，西北为陇东陕北地台，南有秦岭地轴，东部在秦岭地轴与中条山地块之间。场地位于燕山运动所造成的构造盆地内，北为汾河地堑，西为渭河地堑，东为黄河地堑和三门峡地垒。场区具有发生中强地震的地质背景。依据中国地震烈度区划图（国家地震局，1980年）划分，本场区地震基本烈度为度。2.2工程现场情况现场施工用电具备；施工用水符合要求；施工运输道路比较狭窄，由于施工区域在沟壑地区，道路坡度较大，遇到雨季道路非常泥泞，运输车辆行走困难。钢筋、水泥、石子等原材料当地能够保证供应，质量符合要求。桥区地貌单元为中低山河谷地，水文地质单元为中低山河谷型孔隙、孔隙潜水区，该桥跨越的南北地沟沟深坡陡。2.3主要设计概况本桥上部采用（350450）装配式连续T梁和（450）装配式连续箱梁，全桥共分3联，全桥长475m，均采用预制简支梁安装，现浇连续接头、先简支后连续体系。全桥承台11处、薄壁墩7根、柱式实体墩6根、肋板2片下部桥墩采用空心薄壁墩，钻孔群桩基础，每墩采用12根180cm直径基桩，810号桥墩较低，采用双柱式矩形切角实体墩，每墩采用2根180cm直径基桩。0号桥台采用桩柱式桥台，1号桥台采用肋式台。该桥设计荷载为公路-级，桥梁全宽=1.0（人行道）10.0（净）1.0（人行道）=12.0m，环境类别为级，结构重要性系数为1.1，地震动峰值加速度为0.15g，设计按0.20g设防，设计风速及风压为36.5ms与0.51KN。 西张村大桥共有六个薄壁空心桥墩，净高分别为57m、68.5、76m、83m、63m以及43m，其中墩净高83m，为河南省公路建设史上第一高墩，建设技术含量高，施工建造技术复杂。该桥墩长均为7m，壁厚为0.65m。宽为变截面，1/100的坡比，盖梁底部宽均为3.5m，厚壁为0.8m。底部有2m实心段，和50x200cm倒角。墩身内侧有50x50cm倒角，每隔20、29m有一道联系板，联系板四周靠墩壁均有50x200cm倒角，厚度为80cm，中间有对边间距为80cm的正八边形孔。盖梁底部有100cm实心段和50x200cm倒角。盖梁长11m，宽3.5m，高1.6m，两端底部为2mx0.8m斜坡。桥型总体布置示意图2.4主要工程量序号项 目 名 称单位数量备 注1基础钢筋(1)光圆钢筋（级）Kg124908.7(2)带肋钢筋（HRB335）Kg822517.62下部结构钢筋(1)光圆钢筋（级）Kg8789.5(2)带肋钢筋（HRB335）Kg2442812.83上部结构钢筋(1)光圆钢筋（级）Kg88362.4(2)带肋钢筋（HRB335）Kg661001.14附属结构钢筋(1)光圆钢筋（级）Kg19101.7(2)带肋钢筋（HRB335）Kg22311.95钻孔灌注桩，桩径mM(1)桩径1.5mM5836(2)桩径1.8mM19266混凝土下部结构(1)30号混凝土M3643.8(2)40号混凝土M310829.37现浇30号混凝土附属结构M352.98预制混凝土附属结构(1)C20预制混凝土M349.69后张法预应力钢绞线Kg122588.210预制预应力混凝土上部结构M3(1)C30M3184.9(2)C55M32613.111桥面铺装M2(1)沥青混凝土（9cm厚）M24500(2)防水层M2540012矩形板式橡胶支座个4513圆形板式橡胶支座个4014伸缩缝M483、施工方案比选、分析空心薄壁高墩施工重点是解决模板模型、模板安装及拆除方法、混凝土运输等。空心薄壁高墩施工一般采用的施工方法有落地支架提升模板、滑升模板及翻转模板施工方案。3.1落地支架法施工:优缺点、适用范围落地支架提升模板方案支架材料用量较大，施工速度较慢，地基基础要求高。适用于地基较好、单体墩柱较少、具备塔吊等吊装设备条件的工程。3.2翻模法施工：优缺点、适用范围翻转模板施工方案工艺较简单，施工连续，速度较快。一般均需配备塔吊、电梯等设备。3.3滑模法施工：优缺点、使用范围滑模施工模体材料用量少,不需要搭设脚手架,不需要塔吊等起吊设备,而且工效高。施工只拼拆一次模板,在地面进行模板拼装,和翻模相比,无需多次重复拼拆模板,没有高空拼拆模板的危险,模板拼拆的劳动强度和难度都大大降低,施工安全、拼装质量更容易得到保证。滑模施工是软脱模,混凝土质量便于控制和调整,即使有缺陷也能够在滑升过程中及时发现和处理,且滑模施工为连续施工,和其他方法相比具有没有施工缝的优点。滑模每次滑升都要进行水平度和垂直度检查,且施工中的偏差可以随时通过调节千斤顶行程来纠偏,和传统方法相比施工质量更易控制。只要道路通、混凝土和钢筋供应及时、有电,滑模施工就可以连续进行,基本不受天气影响。如果竖向结构间净距满足要求,还可以在两竖向结构间桁架上增设小型门架,通过滑轮导向和传动,依靠安置在地面的慢动卷扬机来解决滑模施工中钢筋、混凝土等物料的垂直运输问题,通过在工作盘下挂设辅助盘来解决滑升中混凝土表面缺陷的修饰,通过在辅助盘上绕竖向结构设置的打孔水管来解决混凝土的洒水养护问题。通过并行桥墩连体模架的延伸,解决了高桥墩盖梁施工时的模板支架问题。滑模施工有速度快,砼连续性好,进度快，表面光滑,无施工缝,材料消耗少,该桥墩能节省大量的拉筋、架子管及钢模板和一些周转材料,施工安全、成本较低等优点。高墩施工方法优缺点汇总表序号高墩施工方法优点缺点适用范围1落地支架法工艺简单材料用量较大，施工速度较慢，地基基础要求高工期要求不高，桥墩在50m以下2翻模法工艺较简单，施工连续，速度较快需多次重复拼拆模板，有施工缝具备电梯、塔吊等吊装等条件3滑模法砼连续性好,进度快，表面光滑,无施工缝,材料消耗少，施工安全、成本较低、能够有效控制垂直度、安全及浇筑时间模板一次性投入较大。所有高墩，钢筋、混凝土要供应及时、连续3.4爬模法爬模是适用于高层建筑或高耸构造物现浇钢筋混凝土结构的先进模板施工工艺。液压自动爬升模板是依附在建筑结构上，随着结构施工而逐层上升的一种模板体系，当混凝土达到拆模强度后脱模，模板不落地，依靠机械设备和支承体将模板和爬模装置向上爬升一层，定位紧固，反复循环施工。3.5结论根据施工现场实际情况，综合考虑经济、安全、运输等因素，经过方案及经济比选，采用滑模法施工。4、桥梁施工工序介绍总体施工方案及关键技术：钻孔桩采用回旋钻机及人工挖孔桩，泥浆采用运输车辆运弃，钢筋笼吊车吊装就位，采用导管灌注水下砼。薄壁空心墩施工采用滑模法施工。桥梁承台采用组合钢模，桥台及盖梁采用大块钢模或竹胶板；梁板均在预制构件场预制，上部T梁重达170多吨，采用架桥机架设。4.1桩基施工钻孔桩采用回旋钻机及人工挖孔桩。回旋钻机成孔施工人工挖孔桩施工4.2 承台施工承台施工照片4.3盖梁施工盖梁施工照片4.4梁板预制及安装施工梁板预制、安装照片4.5桥面系施工桥面体系施工照片5、滑模法高墩施工技术模板设计为收分滑模。短边模体设计为1mx1m桁架，面板高度为1.26m，可穿在长边模体中进行收分。长边模体设计为1.42mx1.1m桁架，长边模体内方孔为1.26x1.07m，采用12号槽钢对口焊接后作短边模体桁架的运行轨道，短边桁架面板紧贴长边面板边缘滑动。长边模体面板安装时按1/100的坡比，主要靠该坡比收分，但为了确保坡比为1/100，长边模体两端采用两台2T导链拉紧，并挂回绳滑轮相当于4T拉力。内模设计采用悬挂面板施工，在内长边桁架两端各加1.5x0.3x1m、1.5x0.4x1m活动块两块，悬挂面板挂在该活动块上，活动块面板和悬挂面板紧贴滑动，滑升到一定高度时将活动块取出，滑升到顶活动块全部取出。为表观不留面板交错台阶，衬100x20x0.05cm白铁皮过渡，同时减少砂浆进入两面板之间，避免两面板不能紧贴，该白铁皮在滑升时进行交递循环。在滑升墩身时，提升龙门架设在两短边上，浇筑盖梁时设计在两长边上，但在模体地面组装时两长边龙门架同时装上，横加可设为活动，不影响滑升墩身时收分，盖梁浇筑时先将短边龙门架拆除。长边龙门架横梁采用U型螺栓卡紧， 避免超高空作业安装该龙门架。模体滑升至隔板底部斜面时，距斜面30cm予埋钢板，并将斜面及隔板水平钢筋制成圆弧角埋入墩身体内，脱模后及时扒出并凿毛。砼面浇至上斜面超出30cm时滑空停滑，采用散模板支撑斜面及隔板，绑扎钢筋浇筑砼。为了安全，隔板底部支撑模板不再拆除，一次性投入。5.1结构设计滑模体采用液压调平内爬式。滑模体要满足强度、刚度及稳定性要求。同时，为了便于加工，提高复用率，整个模体设计为钢结构。滑模装置主要由面板、桁架、操作盘、提升架、支撑杆液压系统等部分组成。面板、桁架、操作盘、提升架等构件间均为焊接连接。5.1.1面板模板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响着脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量，面板采用5mm钢板制作，用50x5角钢作筋肋，模板高度为1.26m，为了便于脱模，模板按一定锥度设计，上下口相差2mm。5.1.2桁架桁架重要用来支撑和加固面板，使其形成一个整体，根据经验及水平测压力计算，桁架采用矩形桁架梁（截面尺寸100x100cm、140x110cm），桁架梁主筋采用80x8角钢，主肋采用63x6角钢,斜肋均采用505角钢。桁架与模板的连接采用505mm角钢焊接。5.1.3提升架提升架是滑模与混凝土之间的联系构件，重要用于支撑模板体、桁架、滑模工作盘，夹固桁架梁，避免变形。并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上，整个滑升荷载通过提升架传递给爬杆。爬杆采用483.5mm焊管。根据施工经验和常规设计，采用“F”型和“开”型提升架。“F”型提升架主梁采用【18a槽钢，高3.00m，千斤顶底座为14mm钢板，筋板为10mm钢板；“开”型提升架采用【18a槽钢作为主梁，顶部横梁采用【12a槽钢，中间横梁【12a槽钢2根，高位4m。5.1.4工作盘工作盘是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的重要工作场地，各构件除满足强度要求外，还应用足够的刚度。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。该工作盘采用桁架上平面代替，盘面采用50mm厚木板铺平，为防止坠物，盘面必须密室、平整并保持整洁。5.1.5辅助盘为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量，即时修补混凝土表面缺陷，扒出埋件，以及即时对混凝土表面进行洒水养护，在工作盘下方2.5m处悬挂一辅助盘，辅助盘采用505角钢组成，宽0.7m，用50mm木板铺密实，用14钢筋悬挂于桁架梁和提升架下。5.1.6支撑杆支撑杆的下段埋在混凝土内，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，并代替一根竖向钢筋存留在混凝土内。在选用HM-100型液压千斤顶的同时，选用 483.5mm焊管作为支撑杆，经过计算，其承载力及验稳定性符合要求。5.1.7液压系统液压系统由YKT-36型液压控制台、HM-100型液压千斤顶、油管及其他附件组成。组装前必须检查管路是否通畅，耐压是否符合要求，有无漏油等现象，若有异常，及时排除。5.1.8洒水管为使用脱模的混凝土得到良好养护，在辅助盘上固定一周 50mm塑料管，在此管朝向混凝土壁面一侧打若干小孔，高压水管与此管用三通接头相通，向此管供水，对脱模混凝土面进行及时养护。模板结构体系示意图5.2滑模荷载分析计算5.2.1滑模结构自重： 钢结构： 10T 木 板： 7.5 m 30.86T G 116T5.2.2施工荷载： 工作人员： 2075kg/人1.5T 一般工具： 0.5T 钢筋及支撑杆： 1T G 21.5T0.512T 5.2.3滑升摩阻力：单位面积上的滑升摩阻力按200kg计算，同时考虑附加系数1.5。 G 31.51.26m40m200kg/m 215.1T 5.2.4竖向荷载： WG 1 + G 2 + G 316+2+15.133.1T 5.2.5混凝土对模板的侧压力： 当采用插入式振捣，混凝土对模板侧压力为： Pr（h+0.05） r 混凝土容重2500kg/ m 3 i 混凝土厚度，取0.3m P 1 2500(0.3+0.05)875kg/m 2 同时，考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力： P 2200kg m 2 P P 1 + P 21075kg/ m 2 侧压力：P1075kg m 240m0.7m30.1T 桁架梁刚度强度验算略。 5.2.6支撑杆（爬杆）计算： 允许承载能力：P3.14 2 EI/K(u1) 2 E-支撑杆弹性模量，E2.110 6 kg/cm 2 II 支撑杆的截面惯性矩，I11.35cm 4 K-安全系数，K2 U1-计算长度，按U11.20m P3.14 22.110 611.35/2(1.2) 2 8159.85kg/cm 2 因此支撑杆数量（千斤顶数量）： nw/cp P-支撑杆承载能力，取C6T; C-载荷不均匀衡系数，取C0.8; N33.1T/0.8/6T6.94(台) 取千斤顶10台，可满足要求。5.3荷载试验当各项结构装置及模板组装完成后，在距承台1m高度时，进行荷载试验，采用砂袋满载试验。5.4滑模施工5.4.1钢筋绑扎滑模施工的特点是钢筋绑扎，混凝土浇筑，滑模滑升平行作业，连续进行。模板定位检查完成后，即可进行钢筋的安装，前期钢筋绑扎从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部，起滑后，采用边滑升边绑扎钢筋平行作业方式，钢筋绑扎超前混凝土30cm左右。钢筋的垂直运输，尽量依靠地面起吊设备吊至工作面，若吊高不够，需在工作盘上设置拔杆，利用卷扬机提升。滑升中，钢筋绑扎严格按照设计要求，每根爬杆代替一根竖向筋。爬杆接头在同一水平内部超过1/4.为确保模体安全运行，要求爬杆平正无锈皮，当千斤顶滑升至距爬杆顶端小于350mm时，应及时接长爬杆，接头对齐，不平处用角磨机磨平，爬杆同环筋相连，焊接加固。钢筋、砼及其它材料由5t卷扬机边过龙门架吊至工作面。5.4.2混凝土入仓方式及人员上下工作盘混凝土采用混凝土罐车运输至现场，由1 立方料斗通过卷扬机提升至工作面入仓。人员由工作盘下挂设的爬梯上下工作面。5.4.3 滑模滑升混凝土初次浇筑和模体的初次滑升，严格按以下六个步驺进行，第一次浇筑10cm厚，半骨料的混凝土或砂浆，接着按分层厚度不大于30cm浇筑第二层，厚度达到70cm时，开始滑升36cm，检查脱模混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升6cm，继续浇筑第五层又滑升12cm15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑和滑升。混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于30cm。滑模的初次滑升要缓慢进行，并在此过程中，对液压装置，模板结构以及有关设施，在负载情况下，作全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常滑升。施工转入正常滑升时，应尽量保持连续作业，由专人观察脱模混凝土表面质量，以确定合适的滑升时间和滑升速度。正常日滑升3.0m左右。混凝土浇筑应做混凝土固身凝固试验，应控制其固身凝固时间68小时，初凝1315小时。为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性、流动性好，坍落度过15cm18cm。脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉并能压出1mm左右的指印，能用抹子抹光。若脱模混凝土面平整，可不做抹光处理。如脱模混凝土面有缺陷，应立即进行混凝土表面修补，一般用抹子在混凝土表面用原浆压平。为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，在辅助盘上设洒水管，或养护模，或养护剂对脱模混凝土面进行及时养护。滑模施工工艺：混凝土下料平仓振捣滑升钢筋绑扎下料5.4.4测量控制滑膜的测量控制，采用悬挂重垂线的方式进行。在短边外模上口各设一根重垂线。以检测整个模体的偏移及扭转。利用千斤顶同步器进行水平控制，以确保整个模体垂直滑升。同时利用千斤顶的高差，进行模体微调纠偏，旋转或偏移较大时采用施加外力与调整局部千斤顶的高差进行纠偏。5.4.5预埋件及预留处理隔板砼设预埋插筋，插筋预埋处理方式：插筋为圆钢，将插筋制作成角型式，一边紧贴模板面，即使凿毛，扒出插筋并扳直。5.4.6停滑措施及施工缝处理滑模施工需连续进行，因结构需要或意外原因停滑时，应采取停滑措施，混凝土停止浇筑后，每隔15分钟，滑升12个行程，直至混凝土与模板不再粘结。由于停滑或施工工艺所需造成的施工缝，根据水工施工规范要求处理。5.4.7滑模施工中出现问题及处理滑模的施工中出现的问题有：滑模体倾向、滑模体平移、扭转、模体变形、混凝土表观缺陷、爬杆弯曲等，其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，混凝土浇筑不对称，纠编过急等。因此，在施工过程中首先要把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时处理。a、纠偏利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定的外力给予纠偏。所有纠偏不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂，死弯，滑模变形，爬杆弯曲等事故发生。b、爬杆弯曲爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时，切断爬杆，重新接长后再与下部爬杆焊接，并加焊“人”字型斜支撑。c、模板变形处理 对部分变形较小的模板，采用撑杆加压复原，变形严重时将模板拆除修复。 d、混凝土表面缺陷处理 采用局部立模，不上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。8）、滑模拆除滑模滑升至设计位置时，将滑模滑空后，利用龙门架，在高处拆除。滑模体拆除注意事项：a、必须在跟班经理的