省道S318線改建工程三門峽高墩施工方案(21頁).doc
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2022-08-01
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1、目 錄1、項目背景 21.1項目建設目的 21.2國內外高墩橋梁建設情況 22、工程概況 32.1水文地質情況 32.2工程現場情況 42.3主要設計概況 42.4主要工程量 53、施工方案比選、分析 63.1落地支架法施工:優缺點、適用范圍 63.2翻模法施工:優缺點、適用范圍 63.3滑模法施工:優缺點、使用范圍 73.4爬模法 83.5結論 84、橋梁施工工序介紹 84.1樁基施工 84.2 承臺施工 94.3蓋梁施工 104.4梁板預制及安裝施工 104.5橋面系施工 105、滑模法高墩施工技術 115.1結構設計 115.2滑模荷載分析計算 145.3荷載試驗 165.4滑模施工 12、65.5滑模施工質量控制措施 195.6滑模施工安全控制措施 206、結束語 20摘要:以河南三門峽S318某大橋83米高墩施工為例,介紹了采用滑模施工的技術特點、適用范圍、結構設計、施工工藝及過程控制要點等,對該項技術進行了較為全面的總結。關鍵詞:滑模施工;過程控制1、項目背景1.1項目建設目的省道S318線(三門峽境)陜縣石原至三門峽西站段改建工程,是連接陜縣石原與三門峽西站的省道區域聯絡線,西張村大橋的建設對促進三門峽及沿線的經濟發展,完善河南省省道干線公路網建設具有及其重要的意義。1.2國內外高墩橋梁建設情況龍潭河大橋:湖北省滬蓉西高速公路的重點控制工程,橫跨800多米寬的長陽榔坪鎮龍3、潭河谷,主橋左、右幅均為5跨混凝土連續鋼構箱梁,其中3個主跨均為200米。4個高度超過170米的特高橋墩,最高的7號橋墩高度為178米。龍潭河大橋橋墩米約大橋:坐落在法國南部塔恩河谷的米約大橋在群山之中直入云霄,橋面與地面最低處垂直距離達270米,是目前世界上最高的大橋。大橋由英國著名建筑師諾曼.福斯特設計,由法國建筑師們進行建造,是新型斜拉索式的鋼筋混凝土長橋。盡管全長達2.46公里,但米約大橋只用了7個橋墩支撐,其中2、3號橋墩分別高達245米和220米,是世界上最高的兩個橋墩。2004年12月14日竣工完成。米約大橋本文介紹的大橋高墩最高83米,是目前河南省第一高橋。2、工程概況2.1水4、文地質情況2.1.1水文橋區所在水文地質單元為中低山河谷型孔隙、裂隙潛水區,地下水位埋深大于120m,溝地小溪常年流水。2.1.2工程地質橋區出露地層為第四系上更新統沖-洪積成因類型的黃土狀亞砂土、亞粘土、泥礫卵石和中更新統亞粘土、泥礫卵石。2.1.3地震橋位場區所在地位于大地構造位置為華北地臺的南部,屬于北秦嶺地槽范圍,其東北為呂梁地塊,西北為隴東陜北地臺,南有秦嶺地軸,東部在秦嶺地軸與中條山地塊之間。場地位于燕山運動所造成的構造盆地內,北為汾河地塹,西為渭河地塹,東為黃河地塹和三門峽地壘。場區具有發生中強地震的地質背景。依據中國地震烈度區劃圖(國家地震局,1980年)劃分,本場區地震基本烈5、度為度。2.2工程現場情況現場施工用電具備;施工用水符合要求;施工運輸道路比較狹窄,由于施工區域在溝壑地區,道路坡度較大,遇到雨季道路非常泥濘,運輸車輛行走困難。鋼筋、水泥、石子等原材料當地能夠保證供應,質量符合要求。橋區地貌單元為中低山河谷地,水文地質單元為中低山河谷型孔隙、孔隙潛水區,該橋跨越的南北地溝溝深坡陡。2.3主要設計概況本橋上部采用(350450)裝配式連續T梁和(450)裝配式連續箱梁,全橋共分3聯,全橋長475m,均采用預制簡支梁安裝,現澆連續接頭、先簡支后連續體系。全橋承臺11處、薄壁墩7根、柱式實體墩6根、肋板2片下部橋墩采用空心薄壁墩,鉆孔群樁基礎,每墩采用12根1806、cm直徑基樁,810號橋墩較低,采用雙柱式矩形切角實體墩,每墩采用2根180cm直徑基樁。0號橋臺采用樁柱式橋臺,1號橋臺采用肋式臺。該橋設計荷載為公路-級,橋梁全寬=1.0(人行道)10.0(凈)1.0(人行道)=12.0m,環境類別為級,結構重要性系數為1.1,地震動峰值加速度為0.15g,設計按0.20g設防,設計風速及風壓為36.5ms與0.51KN。 西張村大橋共有六個薄壁空心橋墩,凈高分別為57m、68.5、76m、83m、63m以及43m,其中墩凈高83m,為河南省公路建設史上第一高墩,建設技術含量高,施工建造技術復雜。該橋墩長均為7m,壁厚為0.65m。寬為變截面,1/100的7、坡比,蓋梁底部寬均為3.5m,厚壁為0.8m。底部有2m實心段,和50x200cm倒角。墩身內側有50x50cm倒角,每隔20、29m有一道聯系板,聯系板四周靠墩壁均有50x200cm倒角,厚度為80cm,中間有對邊間距為80cm的正八邊形孔。蓋梁底部有100cm實心段和50x200cm倒角。蓋梁長11m,寬3.5m,高1.6m,兩端底部為2mx0.8m斜坡。橋型總體布置示意圖2.4主要工程量序號項 目 名 稱單位數量備 注1基礎鋼筋(1)光圓鋼筋(級)Kg124908.7(2)帶肋鋼筋(HRB335)Kg822517.62下部結構鋼筋(1)光圓鋼筋(級)Kg8789.5(2)帶肋鋼筋(HRB8、335)Kg2442812.83上部結構鋼筋(1)光圓鋼筋(級)Kg88362.4(2)帶肋鋼筋(HRB335)Kg661001.14附屬結構鋼筋(1)光圓鋼筋(級)Kg19101.7(2)帶肋鋼筋(HRB335)Kg22311.95鉆孔灌注樁,樁徑mM(1)樁徑1.5mM5836(2)樁徑1.8mM19266混凝土下部結構(1)30號混凝土M3643.8(2)40號混凝土M310829.37現澆30號混凝土附屬結構M352.98預制混凝土附屬結構(1)C20預制混凝土M349.69后張法預應力鋼絞線Kg122588.210預制預應力混凝土上部結構M3(1)C30M3184.9(2)C55M39、2613.111橋面鋪裝M2(1)瀝青混凝土(9cm厚)M24500(2)防水層M2540012矩形板式橡膠支座個4513圓形板式橡膠支座個4014伸縮縫M483、施工方案比選、分析空心薄壁高墩施工重點是解決模板模型、模板安裝及拆除方法、混凝土運輸等。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、滑升模板及翻轉模板施工方案。3.1落地支架法施工:優缺點、適用范圍落地支架提升模板方案支架材料用量較大,施工速度較慢,地基基礎要求高。適用于地基較好、單體墩柱較少、具備塔吊等吊裝設備條件的工程。3.2翻模法施工:優缺點、適用范圍翻轉模板施工方案工藝較簡單,施工連續,速度較快。一般均需配備塔吊、10、電梯等設備。3.3滑模法施工:優缺點、使用范圍滑模施工模體材料用量少,不需要搭設腳手架,不需要塔吊等起吊設備,而且工效高。施工只拼拆一次模板,在地面進行模板拼裝,和翻模相比,無需多次重復拼拆模板,沒有高空拼拆模板的危險,模板拼拆的勞動強度和難度都大大降低,施工安全、拼裝質量更容易得到保證。滑模施工是軟脫模,混凝土質量便于控制和調整,即使有缺陷也能夠在滑升過程中及時發現和處理,且滑模施工為連續施工,和其他方法相比具有沒有施工縫的優點。滑模每次滑升都要進行水平度和垂直度檢查,且施工中的偏差可以隨時通過調節千斤頂行程來糾偏,和傳統方法相比施工質量更易控制。只要道路通、混凝土和鋼筋供應及時、有電,滑模11、施工就可以連續進行,基本不受天氣影響。如果豎向結構間凈距滿足要求,還可以在兩豎向結構間桁架上增設小型門架,通過滑輪導向和傳動,依靠安置在地面的慢動卷揚機來解決滑模施工中鋼筋、混凝土等物料的垂直運輸問題,通過在工作盤下掛設輔助盤來解決滑升中混凝土表面缺陷的修飾,通過在輔助盤上繞豎向結構設置的打孔水管來解決混凝土的灑水養護問題。通過并行橋墩連體模架的延伸,解決了高橋墩蓋梁施工時的模板支架問題。滑模施工有速度快,砼連續性好,進度快,表面光滑,無施工縫,材料消耗少,該橋墩能節省大量的拉筋、架子管及鋼模板和一些周轉材料,施工安全、成本較低等優點。高墩施工方法優缺點匯總表序號高墩施工方法優點缺點適用范圍112、落地支架法工藝簡單材料用量較大,施工速度較慢,地基基礎要求高工期要求不高,橋墩在50m以下2翻模法工藝較簡單,施工連續,速度較快需多次重復拼拆模板,有施工縫具備電梯、塔吊等吊裝等條件3滑模法砼連續性好,進度快,表面光滑,無施工縫,材料消耗少,施工安全、成本較低、能夠有效控制垂直度、安全及澆筑時間模板一次性投入較大。所有高墩,鋼筋、混凝土要供應及時、連續3.4爬模法爬模是適用于高層建筑或高聳構造物現澆鋼筋混凝土結構的先進模板施工工藝。液壓自動爬升模板是依附在建筑結構上,隨著結構施工而逐層上升的一種模板體系,當混凝土達到拆模強度后脫模,模板不落地,依靠機械設備和支承體將模板和爬模裝置向上爬升一層,13、定位緊固,反復循環施工。3.5結論根據施工現場實際情況,綜合考慮經濟、安全、運輸等因素,經過方案及經濟比選,采用滑模法施工。4、橋梁施工工序介紹總體施工方案及關鍵技術:鉆孔樁采用回旋鉆機及人工挖孔樁,泥漿采用運輸車輛運棄,鋼筋籠吊車吊裝就位,采用導管灌注水下砼。薄壁空心墩施工采用滑模法施工。橋梁承臺采用組合鋼模,橋臺及蓋梁采用大塊鋼模或竹膠板;梁板均在預制構件場預制,上部T梁重達170多噸,采用架橋機架設。4.1樁基施工鉆孔樁采用回旋鉆機及人工挖孔樁。回旋鉆機成孔施工人工挖孔樁施工4.2 承臺施工承臺施工照片4.3蓋梁施工蓋梁施工照片4.4梁板預制及安裝施工梁板預制、安裝照片4.5橋面系施工橋14、面體系施工照片5、滑模法高墩施工技術模板設計為收分滑模。短邊模體設計為1mx1m桁架,面板高度為1.26m,可穿在長邊模體中進行收分。長邊模體設計為1.42mx1.1m桁架,長邊模體內方孔為1.26x1.07m,采用12號槽鋼對口焊接后作短邊模體桁架的運行軌道,短邊桁架面板緊貼長邊面板邊緣滑動。長邊模體面板安裝時按1/100的坡比,主要靠該坡比收分,但為了確保坡比為1/100,長邊模體兩端采用兩臺2T導鏈拉緊,并掛回繩滑輪相當于4T拉力。內模設計采用懸掛面板施工,在內長邊桁架兩端各加1.5x0.3x1m、1.5x0.4x1m活動塊兩塊,懸掛面板掛在該活動塊上,活動塊面板和懸掛面板緊貼滑動,滑升15、到一定高度時將活動塊取出,滑升到頂活動塊全部取出。為表觀不留面板交錯臺階,襯100x20x0.05cm白鐵皮過渡,同時減少砂漿進入兩面板之間,避免兩面板不能緊貼,該白鐵皮在滑升時進行交遞循環。在滑升墩身時,提升龍門架設在兩短邊上,澆筑蓋梁時設計在兩長邊上,但在模體地面組裝時兩長邊龍門架同時裝上,橫加可設為活動,不影響滑升墩身時收分,蓋梁澆筑時先將短邊龍門架拆除。長邊龍門架橫梁采用U型螺栓卡緊, 避免超高空作業安裝該龍門架。模體滑升至隔板底部斜面時,距斜面30cm予埋鋼板,并將斜面及隔板水平鋼筋制成圓弧角埋入墩身體內,脫模后及時扒出并鑿毛。砼面澆至上斜面超出30cm時滑空停滑,采用散模板支撐斜面16、及隔板,綁扎鋼筋澆筑砼。為了安全,隔板底部支撐模板不再拆除,一次性投入。5.1結構設計滑模體采用液壓調平內爬式。滑模體要滿足強度、剛度及穩定性要求。同時,為了便于加工,提高復用率,整個模體設計為鋼結構。滑模裝置主要由面板、桁架、操作盤、提升架、支撐桿液壓系統等部分組成。面板、桁架、操作盤、提升架等構件間均為焊接連接。5.1.1面板模板作為混凝土成型的模具,其質量(剛度、表面平整度)的好壞直接影響著脫模混凝土的成型及表觀質量。為了保證質量,面板采用5mm鋼板制作,用50x5角鋼作筋肋,模板高度為1.26m,為了便于脫模,模板按一定錐度設計,上下口相差2mm。5.1.2桁架桁架重要用來支撐和加固面17、板,使其形成一個整體,根據經驗及水平測壓力計算,桁架采用矩形桁架梁(截面尺寸100x100cm、140x110cm),桁架梁主筋采用80x8角鋼,主肋采用63x6角鋼, 斜肋均采用505角鋼。桁架與模板的連接采用505mm角鋼焊接。5.1.3提升架提升架是滑模與混凝土之間的聯系構件,重要用于支撐模板體、桁架、滑模工作盤,夾固桁架梁,避免變形。并通過安裝在其橫梁上的千斤頂支撐在爬桿上,整個滑升荷載通過提升架傳遞給爬桿。爬桿采用483.5mm焊管。根據施工經驗和常規設計,采用“F”型和“開”型提升架。“F”型提升架主梁采用【18a槽鋼,高3.00m,千斤頂底座為14mm鋼板,筋板為10mm鋼板;“18、開”型提升架采用【18a槽鋼作為主梁,頂部橫梁采用【12a槽鋼,中間橫梁【12a槽鋼2根,高位4m。5.1.4工作盤工作盤是滑模的主要受力構件之一,也是滑模施工的重要工作場地,各構件除滿足強度要求外,還應用足夠的剛度。工作盤支撐在提升架的主體豎桿件上,通過提升架與模板連接成一體,并對模板起著橫向支撐作用。該工作盤采用桁架上平面代替,盤面采用50mm厚木板鋪平,為防止墜物,盤面必須密室、平整并保持整潔。5.1.5輔助盤為便于施工人員隨時檢查脫模后的混凝土質量,即時修補混凝土表面缺陷,扒出埋件,以及即時對混凝土表面進行灑水養護,在工作盤下方2.5m處懸掛一輔助盤,輔助盤采用505角鋼組成,寬0.719、m,用50mm木板鋪密實,用14鋼筋懸掛于桁架梁和提升架下。5.1.6支撐桿支撐桿的下段埋在混凝土內,上段穿過液壓千斤頂的通心孔,承受整個滑模荷載,并代替一根豎向鋼筋存留在混凝土內。在選用HM-100型液壓千斤頂的同時,選用 483.5mm焊管作為支撐桿,經過計算,其承載力及驗穩定性符合要求。5.1.7液壓系統液壓系統由YKT-36型液壓控制臺、HM-100型液壓千斤頂、油管及其他附件組成。組裝前必須檢查管路是否通暢,耐壓是否符合要求,有無漏油等現象,若有異常,及時排除。5.1.8灑水管為使用脫模的混凝土得到良好養護,在輔助盤上固定一周 50mm塑料管,在此管朝向混凝土壁面一側打若干小孔,高壓20、水管與此管用三通接頭相通,向此管供水,對脫模混凝土面進行及時養護。模板結構體系示意圖5.2滑模荷載分析計算5.2.1滑模結構自重:鋼結構: 10T木 板: 7.5 m 30.86TG 116T5.2.2施工荷載:工作人員: 2075kg/人1.5T一般工具: 0.5T鋼筋及支撐桿: 1TG 21.5T0.512T5.2.3滑升摩阻力:單位面積上的滑升摩阻力按200kg計算,同時考慮附加系數1.5。G 31.51.26m40m200kg/m 215.1T5.2.4豎向荷載:WG 1 + G 2 + G 316+2+15.133.1T5.2.5混凝土對模板的側壓力:當采用插入式振搗,混凝土對模板側21、壓力為:Pr(h+0.05)r 混凝土容重2500kg/ m 3i 混凝土厚度,取0.3mP 1 2500(0.3+0.05)875kg/m 2同時,考慮混凝土澆筑時動荷載對模板的側壓力:P 2200kg m 2P P 1 + P 21075kg/ m 2 側壓力:P1075kg m 240m0.7m30.1T桁架梁剛度強度驗算略。5.2.6支撐桿(爬桿)計算:允許承載能力:P3.14 2 EI/K(u1) 2E-支撐桿彈性模量,E2.110 6 kg/cm 2II 支撐桿的截面慣性矩,I11.35cm 4K-安全系數,K2U1-計算長度,按U11.20mP3.14 22.110 611.3522、/2(1.2) 28159.85kg/cm 2因此支撐桿數量(千斤頂數量):nw/cpP-支撐桿承載能力,取C6T;C-載荷不均勻衡系數,取C0.8;N33.1T/0.8/6T6.94(臺)取千斤頂10臺,可滿足要求。5.3荷載試驗當各項結構裝置及模板組裝完成后,在距承臺1m高度時,進行荷載試驗,采用砂袋滿載試驗。5.4滑模施工5.4.1鋼筋綁扎滑模施工的特點是鋼筋綁扎,混凝土澆筑,滑模滑升平行作業,連續進行。模板定位檢查完成后,即可進行鋼筋的安裝,前期鋼筋綁扎從模板底部一直綁扎至提升架橫梁下部,起滑后,采用邊滑升邊綁扎鋼筋平行作業方式,鋼筋綁扎超前混凝土30cm左右。鋼筋的垂直運輸,盡量依靠23、地面起吊設備吊至工作面,若吊高不夠,需在工作盤上設置拔桿,利用卷揚機提升。滑升中,鋼筋綁扎嚴格按照設計要求,每根爬桿代替一根豎向筋。爬桿接頭在同一水平內部超過1/4.為確保模體安全運行,要求爬桿平正無銹皮,當千斤頂滑升至距爬桿頂端小于350mm時,應及時接長爬桿,接頭對齊,不平處用角磨機磨平,爬桿同環筋相連,焊接加固。鋼筋、砼及其它材料由5t卷揚機邊過龍門架吊至工作面。5.4.2混凝土入倉方式及人員上下工作盤混凝土采用混凝土罐車運輸至現場,由1 立方料斗通過卷揚機提升至工作面入倉。人員由工作盤下掛設的爬梯上下工作面。5.4.3 滑模滑升混凝土初次澆筑和模體的初次滑升,嚴格按以下六個步騶進行,第24、一次澆筑10cm厚,半骨料的混凝土或砂漿,接著按分層厚度不大于30cm澆筑第二層,厚度達到70cm時,開始滑升36cm,檢查脫模混凝土凝固是否合適,第四層澆筑后滑升6cm,繼續澆筑第五層又滑升12cm15cm,第六層澆筑后滑升20cm,若無異常現象,便可進行正常澆筑和滑升。混凝土澆筑采用分層對稱澆筑,分層厚度不大于30cm。滑模的初次滑升要緩慢進行,并在此過程中,對液壓裝置,模板結構以及有關設施,在負載情況下,作全面檢查,發現問題及時處理,待一切正常后方可進行正常滑升。施工轉入正常滑升時,應盡量保持連續作業,由專人觀察脫模混凝土表面質量,以確定合適的滑升時間和滑升速度。正常日滑升3.0m左右。混凝土澆筑應做混凝土固身凝固試驗,應控制其固身凝固時間68小時,初凝1315小時。為保證混凝土順利入倉,要求混凝土和易性、流動性好,坍落度過15cm18cm。脫模的混凝土面應無流淌和拉裂現象,手按有硬的感覺并能壓出1mm左右的指印,能用抹子抹光。若脫模混凝土面平整,可不做抹光處理。如脫模混凝土面有缺陷,應立即進行混凝土表面修補,一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平。