高速铁路超高板式墩施工技术ppt课件.ppt

1 超高板式高墩施工技术 2 目录 一 前言及工程概况二 高墩施工的特点及难点三 关键施工技术四 高墩施工的几点体会五 结束语 3 一 前言及工程概况1 前言 近年来 随着我国国民经济的高速发展 我国公路及铁路等道路建设呈现出突飞猛进的势态 道路设计等级也在不断提高 由于线路设计对线型等方面的要求以及在不同地区地理环境的影响等使得山区公路中出现了许多高墩桥梁 增加了施工难度 本次课件主要根据六丙公路第三合同段的K14 060特大桥高墩柱施工过程 将采用液压自爬模体系及特制的定型高强木模板来组织施工的高墩施工工艺进行阐述 供大家参考 4 六丙公路一期工程第III合同段 位于怒江傈僳族自治州泸水县境内 线路走向自南向北 原合同起点里程为K13 622 27 终点里程为K18 925 线路全长5 3km 变更后合同里程为K13 622 27 终点里程为K18 878 41 线路全长5 256km 根据业主意见 线路终点里程调正为K17 650 具体文件待下发 公路设计标准为 二级公路 时速60Km h 路基宽度12m 全线变更后主要有隧道975m 1处 特大桥617m 1座 大桥392m 2座 中桥234m 4座 涵洞6道 路基土石方以挖方为主 2 项目总体工程概况 5 6 3 特大桥工程概况 K14 060兑房河特特大桥位于省道S228线六库 跃进桥段二级公路3合同段 为跨越沙坝沟而设 是本合同段的控制性工程 桥跨布置为 4 31m预应力T梁 100 180 100 m连续刚构 3 31m预应力T梁 本桥平面位于直线 立面位于 2 2 的纵坡上 其中主桥5 6 主墩墩高105m 墩身结构采用钢筋混凝土双薄壁空心墩 截面尺寸为8 5 3 5m 双壁外到外距离12米 承台厚度5米 采用16根D2米钻孔桩基础 顺桥向壁厚100cm 横桥向壁厚60cm 7 墩底及墩顶分别设2m实心段 中间设5到横隔板 4道厚度为60cm 一道厚度200cm 4 7号过渡墩采用钢筋混凝土薄壁空心墩 平面尺寸为6 2 8米 承台厚度为3 5米 采用4根D1 8米钻孔桩基础 主桥按照摩擦桩设计 上部设计为连续刚构 采用挂篮施工 引桥 引桥上部结构采用31米预应力T形梁桥 体系为结构连续 采用4跨和3跨1联 8 K14 060特大桥全桥示意图 9 K14 060特大桥上部结构连续刚构 10 11 二 高墩施工的特点及难点该桥梁所处地形复杂 交通运输不便 而且大部分桥墩身高 工程量大 工期短 因此桥墩施工是该工程的关键所在 然而对于高墩柱却存在以下的特点 1 施工周期长 对于高空作业 模板的受力自成体系 从模板的受力性能考虑 高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4 6m对于K14 060特大桥 主墩墩高105m 每一根墩柱的施工周期相当长 受机械设备等因素影响 墩柱施工工期达到5 6个月之长 2 模板和机械设备的投入大 由于单根高墩柱的施工周期长 且受总工期的限制 各大桥的高墩柱只能采取平行作业的施工组织方法 每根墩柱至少配备6m高度的模板 使其 12 自成施工体系 这样模板的投入相当大 受起吊能力的限制 高墩柱施工须配备大吨位塔吊 但塔吊安装需要一定时间及其他桥墩施工和地形条件的要求 致使吊车等设备很难相互调配使用 导致机械设备的投入也大 3 高墩施工定位控制难度大 对于高桥墩来说 截面相对面积小 墩身高 重心高 墩身柔度大 施工精度要求高 是其显著的特点 施工时轴线很难准确控制 4 高墩施工对混凝土的要求比较高 K14 060特大桥主墩墩高105m 混凝土为C50 混凝土运输采用HTC80砼输送泵进行 高标号泵送混凝土的配合比设计非常重要 13 5 高墩施工接缝的处理要求高 高墩柱不仅仅只是一个简单的受压构件 而且还受到复杂的弯矩扭矩作用 必须保证墩身有一定的柔度 在荷载和各种因素作用下其弯曲和摆动不可避免 因此对高墩的施工质量要求很高 而高墩的施工缝如处理不到位 就成为墩身受力的薄弱处 6 高空作业 施工安全度低 14 三 施工关键技术前面我们已经讲过高墩施工的重点和难点 下面我们再讲高墩施工的关键技术 1 测量放样先对墩柱的结构线及墩柱中线进行测量放样 墩柱前后 左右边缘距设中心线尺寸容许偏差10mm 墩柱施工前 将承台顶冲洗干净 并将墩柱结构线以内的混凝土面凿除浮浆 整理连接钢筋 K14 060特大桥5 6 主墩在施工过程中利用全站仪和激光垂准仪对高墩垂直度的控制方法 使桥墩始终处于垂直状态 保证施工满足设计要求 15 1 1高墩施工控制测量方案1 1 1大桥5 和6 墩均采用爬模施工 主墩两侧植被茂密 地形陡峭 通视条件差 两个主墩墩身位于两个小山凹中 测量难度非常大 常规的测量方法无法采用 选用激光垂准仪和全站仪相结合的方法控制墩身垂直度 根据刚构桥超高墩施工控制标准在现有施工规范中没有明确规定 参照斜拉桥 悬索桥主塔验收允许偏差标准 其倾斜度为墩高的1 3000 且不大于30mm 矩形截面4个角点纵横偏差值均不大于20mm K14 060特大桥全长617m 共10垮 桥墩中心在桥轴线上的点位误差不大于10mm 应公司及测量专监要求 我部在大桥施工前在桥两侧及轴线位置布设大桥独立控制网 依据现场交桩情况 结合具体地形及 16 通视条件 控制网按现行 工程测量规范 GB50026 2007 中三等导线测设 共测设NS2 X10 1 JM1 JM2 JM3 JM4共六个导线点 导线全长相对闭合差 1 873650 三等导线全长相对闭合差限差 1 55000 所以控制网的最低设计精度可以满足桥墩放样的需要 M1 D 2 N 22mm 桥长相对中误差 22 627000 1 28500 控制点本身点位误差对桥轴线相对精度不产生显著影响 全站仪采用徕卡TS06全站仪的测距精度为2 2ppm 激光垂准仪采用苏州一光DZJ2 其精度为1 45000 完全满足施工放样要求 17 1 1 25 和6 主墩第一模施工时 使用全站仪并用不同导线点架设全站仪准确放样出墩身位置 在第一模砼浇筑后 在承台上沿墩身纵横方向放出墩身角点外延0 3m的16个点位位置 脚架120度角需与桥墩90度角方向一致 并用冲击钻钻孔打入钢筋锚固 经多次测量精确定位后 在钢筋上使用刚性较好的钉子砸点 点不大于2mm 墩身垂直度控制点埋设示意图 单位m 18 19 施工时 在爬模工作平台上和承台上所埋设点位对应位置切割16个5cm 5cm的方孔 以便于激光能射到模板顶面 在承台上架设激光垂准仪 严格对中整平后 打开向上发射激光 调节物镜焦距 使激光束在网格激光靶上形成一个直径1mm的光点 然后任意转动垂准仪 多次看光点中心偏差是否超过2mm 若偏差大于2mm 则重新对垂准仪进行对中整平 直至光点中心偏差不超过2mm 在模板顶面 依次从模板内边缘的延长线用钢卷尺测量内侧模板到激光点的尺寸 依据标准模板4个角点平面位置是否合格 若偏差值超过标准 则重新调整模板 直至个点都符合规范标准 因为使用的模板为4块4 5m高的拼装模板 为保证每层模板拼装的平整性 应对所施 20 工的模板顶面平整度进行检验 防止出现模板瓶装错台 1 1 3采用全站仪检查模板上口4个角点平面位置时 置前视棱镜于模板上口角点上精确对中 测出实测坐标 并反算出 X Y 其结果和激光垂准仪进行对比 其偏差在2mm以内时 方可进行下道工序 若偏差大于2mm 则重新测量校准 直至复核要求 1 1 4K14 060大桥墩身高105m 不建议采用水准仪控制高程 采用全站仪三角高程对高程进行控制 大桥距离怒江直线距离不到500m 太阳升起时 怒江江面会升起大量水蒸气 严重时在根本无法看清前后视目标 现场多次测量发现在早晨7 00 8 00或者下午6 00以后时间段测量 使用气压计和温度计 21 准确测量周围环境参数 减小大气波动引起的对中误差和视觉误差 采用徕卡ts06全站仪自带对边测量程序 在参数设置正确的情况下 三角高程测量精度可达到5mm 满足施工要求 为防止对中误差 前后视对中杆在1 35m刻度处测量 然后在1 5m处测量两次结果相对照若无偏差或偏差很小则采用 偏差过大则重新测量 另外在墩身施工过程中 在墩身底部 中部 顶部分别粘贴反光片 利用全站仪监测墩身位移情况 见下图 22 反光片 23 2 钢筋工程2 1钢筋统一在加工棚进行下料和制作 钢筋的调直 截断及弯折等均应符合技术规范要求 钢筋加工完成后进行编号堆放 运至作业现场再用塔吊吊至作业平台进行绑扎安装 焊接 钢筋下料应注意墩柱主筋接长时连接接头必须错开 使接头钢筋面积不超过钢筋总面积的50 并要满足35d长度要求 墩柱边侧的保护层利用垫块来保证 并对盖梁连接钢筋进行预留 2 2超高墩柱的钢筋普遍比较大 加上抗震等需要 钢筋等级比较高 加工和安装都比较费工 竖向焊接质量难以保证 现在多数采用机械连接的方式 加工时注意保证螺纹丝扣的完整和长度控制以及钢 24 筋端头的平整 K14 060特大桥主筋采用直螺纹套筒连接 在钢筋制作时钢筋每个端头都采用砂轮切割机进行切割 在套丝机上标注丝扣长度线来控制攻丝的长度 利用简易定型模架控制钢筋的间距 主筋安装时利用力矩扳手进行主筋安装的检查 2 3箍筋的安装要注意实际操作性 K14 060特大桥设计箍筋均为闭合环 安装时非常困难 后来经过与监理及设计沟通进行了一定的改进 2 4钢筋安装时在墩身底部 中部 顶部安装钢筋应力监测计 定期对钢筋应力进行数据采集和分析 判断墩身及钢筋受力情况 25 钢筋接头的拧紧力矩 26 27 安装前对钢筋丝口进行检查 28 主筋的定位 29 箍筋的加工 30 钢筋应力监测计 31 利用套筒安装的钢筋计 32 数据采集 33 测试仪 34 3 模板3 1模板体系超高墩柱施工模板体系是尤为关键的部分 目前超高墩柱施工所采用的模板体系主要有翻模 滑模 爬模这几类 还有采用两种相结合的方式 不管采取哪种工艺 都是根据不同工程实际综合考虑的 K14 060特大桥主墩高度超过100m 高空作业安全风险极大 高空作业安全质量控制难度都很高 结合工程实际情况以及借鉴其他工程的经验 最终选用了北京卓良的液压自爬模系统 模板墩柱模板全部采 35 用特制VISA高强木模板 配合木制工字梁 具有强度高 重量轻 易安装的优点 内模采用常规的竹胶板配合槽钢背肋 因为内部有横隔板及倒角 采用木模容易改造 内外模采用20mm精轧螺纹钢进行对拉 外模的移动依靠模板自带的液压系统进行爬升 内模采用塔吊进行翻模施工 按照墩身高度 确定每4 5m为一个节段施工 模板配置为4 65m 上悬5cm 下包10cm 3 2模板的安装因为内模采用常规的竹胶板进行拼装 这里不再赘述 这部分主要介绍一下液压爬模的外模体系 3 2 1面板的拼装 面板采用进口VISA板 根据结构尺寸拼装为整块大型模板 面板背肋采用特制的木制工字梁 36 墩身施工分段示意图 37 模板拼装 38 3 2 2爬模架体的安装 因为爬模架体的安装需要一定的高度 并且要在墩身上预埋承重的螺栓 所以爬模安装要在墩身施工完成两个阶段后开始安装 前两个阶段的施工主要按照常规的翻模方法进行施工 自第三个节段开始按照爬模施工 39 墩身施工流程图 40 41 42 43 44 45 4 混凝土混凝土浇注前对支架 模板 钢筋进行检查 符合设计及规范要求后方可进行混凝土浇注 混凝土每段浇筑采用一次浇筑的方法施工 中间不留施工缝 混凝土采取集中拌和 混凝土搅拌车运输 HTC80混凝土输送泵直接送至模板内浇注 用插入式振捣器振捣 分层连续进行浇注 砼的浇筑工艺和规范要求大家都比较熟悉 就不在详细介绍了 这里着重介绍一下高标号泵送混凝土的控制 首先考虑混凝土的工作性 要满足现场施工的要求 即流动性 粘聚性 保水性 可泵性 可泵性是混凝土工作性良好的一种特殊表现形式 46 不仅与坍落度有关 还与混凝土的压力泌水量有关 在同样的条件下 减少了泌水也就意味着提高了混凝土的可泵性 4 1配制强度的确定混凝土的强度有一定的离散性 通过科学管理可以控制其达到最小值 使标准差降低 从而使配制强度降低 既满足强度要求 又满足耐久性的要求 既可保证工程质量 也降低了工程造价 4 2计算水灰比要准确水灰比越小强度越高 但坍落度过小工作性能减小 混凝土浇筑中气泡不宜排出 凝结时间短 不利于施工 反之坍落度太大 混凝土容易产生离析现象 使浇筑的混凝土顶层无粗骨料 表面宜产生收缩裂纹 严重时影响其实体强度 47 4 3原材料的选择4 3 1水泥的选择 根据混凝土标号选择合适的水泥标号 规范上也有一定的要求 对水泥进行反复的物理 力学试验 对用水量和凝结时间接近的水泥分别进行试配 选定合适的水泥 特大桥的桥墩混凝土为C50 采用P O42 5水泥 根据塌落度选择合适的配合比 4 3 2砂 石料的选择首先考虑的材料来源 稳定性 进行反复试验 为配合比设计提供可靠数据 采用细度模数为2 6 2 9的中砂 以利于泵送 48 含泥量小于2 保证其质量 碎石的粒径和级配 对强度影响较大 碎石采用连续级配 容易使混凝土达到最佳密实状态 骨料最大粒径宜小于30mm 可减小碎石自身的缺陷 根据钢筋的布置情况 间距 断面尺寸 选择合理的级配范围 4 3 3外加剂的选择高标号泵送混凝土要求低水灰比 高坍落度 在高标号混凝土中加入外加剂 起到减小水灰比 提高混凝土早期强度的作用 能满足泵送 早强 高标号的综合施工需要 经试验选择合适的外加剂与水泥匹配 外加剂最好采用后掺法 经试验外加剂后掺法比先掺法提高30 50mm坍落度 49 4 3 4坍落度的选择根据实际情况 考虑坍落度的损失 温度 运输距离 泵送高度 级配选择合适的坍落度 4 3 5砂率的确定砂率对混凝土的强度和工作性的影响比较敏感 反复试验 选择最佳砂率 含砂率不宜过大 过大直接影响其强度 过小在施工中容易出现蜂窝 振捣不密实 泵送困难现象 要根据碎石的空隙率 根据砂的细度模数来选出理论用量 再根据试验来确定最佳砂率 50 4 3 6确定试验室配合比在提出初步配合比后 进行反复的试拌 试调和工作性的检测 直到满足施工要求 提出基准配合比 成型试件 再分别比基准配合比增大和减小0 03水灰比 用水量 砂 碎石用量不变 各成型试件 试压28d强度 由三个灰水比及其对应的强度 得出灰水比和强度关系图 配制强度对应的灰水比的倒数即为试验室配合比的水灰比 由此来确定试验配合比 51 4 4砼的拌制过程及要求4 4 1拌合站在除每年一次的计量局标定出具证书外 拌合站必须自购标定砝码 每半月定期进行一次校准 包括粗 细集料称 水泥称 外加剂称 水称 掺合料称 拌合站设备进行维修后必须进行校准才能使用 必要时请计量局标定 标定 校准允许偏差 粗 细集料 2 水泥 水 外加剂 掺合料 1 拌合站做好校准记录 4 4 2混凝土拌合前 试验室对现场粗 细集料取样检验含水量 理论配合比换算施工配合比 拌合站依据试验室开具的施工配料单输入配料数据 严格按照施工配合比配料拌合 搅拌时间一般不低于120s 52 4 4 3拌合站试验人员对混凝土拌合性能进行检测 检查拌合记录数据 材料称量满足允许偏差范围 必要时进行调整 禁止拌合站未经试验人员允许私自调整配合比 严禁乱加水拌合 4 4 4试验人员每50m3进行一次和易性坍落度试验 出机温度 出机温度冬季一般不低于10 含气量测试 根据含水量变化及时调整施工配合比 按频率试件制作 4 4 5为保证混凝土拌合质量 前几盘混凝土可考虑提高一个混凝土强度等级 直至拌和机称量稳定后恢复原强度等级配合比 53 4 5砼的运输和浇筑4 5 1混凝土的运输4 5 1 1混凝土采用罐车运输 运输过程保持2 4r min慢速搅拌 卸料前应以常速再次搅拌 混凝土到运输地点离析 泌水或坍落度不满足要求时进行二次搅拌 二次搅拌禁止任意加水 可考虑加入外加剂调4 5 1 2混凝土运输车配置合理 根据运距 混凝土泵送能力等综合考虑混凝土罐车数量 以保证混凝土连续泵送 减小间断时间 减少混凝土罐车现场等待时间为原则 4 5 2混凝土浇筑4 5 2 1混凝土入模温度夏季不宜大于30 冬季入模温度不应低于5 54 4 5 2 2泵送混凝土施工 首盘湿润泵管的砂浆切不可打入主体结构物模内 直到正常混凝土出打泵管后 才能将泵管口移到主体结构部位施工 4 5 2 3泵管接头处密闭不漏浆 泵管拐弯处圆缓 泵送过程保证泵内足够混凝土 以防止吸入空气 发生堵管 4 5 2 4混凝土运输至现场卸入泵机前 试验人员按50m3频率检验混凝土和易性 包括坍落度 粘聚性 保水性 温度 含气量等指标 根据混凝土实际情况可增加坍落度检测频率 根据检测结果及时通知拌合站试验人员调整 做好检测记录 55 4 5 2 5施工现场存放一桶外加剂 由于混凝土在运输或者现场施工等原因耽误时间 导致少量罐车混凝土流动性变差时 现场试验人员根据情况加入适量外加剂以调整混凝土流动性 严禁杜绝向罐车内任意加水 对于现场调整能保证混凝土质量的可继续使用 否则浆混凝土退回拌合站处理 确保入模混凝土质量必须合格 混凝土浇注过程中设专人检查支架 模板 钢筋的稳固性 发现问题及时处理 混凝土浇筑后进行表面抹平 混凝土初凝以后及时养护 防止混凝土表面出现裂缝 液压自爬模实体演示 VOB 56 墩身施工 57 5 中系梁及横隔板施工主墩墩身中间设置4道横隔板 厚度为60cm 墩顶实心段及墩身系梁为2m厚度实心段 施工方案为底层中横隔板及墩顶封顶采用在墩身预留孔洞并插钢棒 其上布置底模平台的方法施工 墩身中系梁施工采用托架法施工 在托架上布设主梁及分配