5-多丰铁路外沟门特大桥空心高墩施工方案

外沟门特大桥空心墩施工方案一、工程概况简述外沟门特大桥为多丰铁路线上重点控制性工程之一，位于西沟口2#和西沟口3#隧道中间，横跨滦河和X506县道。该桥为1-24+17-32+1-24m后张法预应力混凝土单线铁路桥梁，全桥长616.47米，有19个墩台，其中有14个墩为变截面空心墩，墩高度均在32.5米～44米之间。施工难度大，工期紧张，因此空心墩的施工成为控制工期的主要工序之一。本桥桥墩为单线圆端型变截面薄壁空心墩，墩身底部为2米的实体，上部托盘为2.5米的实体，中间部分为空心，在空心段的两端各设计2米的导角，墩身外壁坡度为35：1，内壁坡度为70：1。见下图墩身示意图5-1：图1-1、外沟门特大桥空心墩墩身示意图由于本桥桥墩的特性，传统的翻模、滑模和爬模均不适合本桥墩的施工，因此施工工艺的选择显得尤其关键。二、主要施工方案的确定（一）、两种翻模法的对比1、采用小模板满堂脚手架翻模法施工优点：①小模板易提升，不需要大型起吊设备。②安装满堂脚手架可以全封闭防护，不易出现危险。缺点：①施工程序多，施工缝多，模板不易拆除，利用率低，施工周期长，浪费时间，工期不允许，并且不满足业主关于精品工程外观质量的要求。②满堂脚手架每个墩需要70吨左右的钢管及15000个扣件，不能达到多个墩全部施工，周转用量太大。③满堂支架施工对人员的需求量大，重复劳动浪费大量的人力，周转性材料投入过多，成本增加，不满足经济实用施工要求。2、采用大模板模板支架翻模法施工(每次施工高度根据实际情况机动调整)。优点：①成功地解决了工期紧张的问题，平均每个周期为5天左右，提高了工效。②加大了模板的利用率，同一套模板可同时在3个墩身上循环使用。③大模板混凝土施工接缝少，而且施工缝采用凿毛处理，满足业主精品工程的要求。④模板所用的支架采用12槽钢，整套模板只用5吨左右的槽钢，比满堂脚手架节约近65吨左右的钢材及所有的扣件，节省十多万的脚手架租赁费用，且支架为一次性作业不需要拆除，人工更是比满堂支架大大减少。缺点：①采用大型起吊设备吊装模板，装载机转运模板，需要大量的设备投入施工才能进行。②由于采用模板支架法，安全问题成为第一重点，需在模板支架外加设防护网及安全护栏保护措施。通过以上两种翻模法的对比，考虑到业主工期要求特别紧，而当地能施工墩台身的时间又很短只有4个月左右，因此我部决定采取变截面空心薄壁墩模板支架法，即采用整套模板结合墩身的内部结构分段施工，多桥墩同时滚动作业。（二）、模板的加工①外模系统模板均为全新厂制钢模。δ6面板，8#槽钢肋，80×8扁钢圆弧肋，80×8扁钢边框，以及双10#槽钢背楞。严格控制加工质量，做到表面平整，尺寸偏差符合设计要求，具有足够的强度、刚度、稳定性，拆装方便，接缝采用契口缝确保严密不漏浆。为了保证单线圆端形空心墩墩身的外观质量，模板采取一模到顶的方式。模板从墩身与托盘分界向下开始加工，每节按1.5m高度加工。由于墩身高度的不同，当墩身模板加工高度不为1.5m的倍数时按各个墩高的不同加工相应高度的圆弧端模板及平模。外模结构形式见下图1-2、1-3：图1-2、单线圆端形空心墩外模平面示意图图1-3、单线圆端形变截面空心墩外模立面示意图根据本桥工期安排，全桥计划加工两套模板40米～41.5米为一套；29.5米～39.5米为一套。每节高度1.5m，每次拼装4节模板6米高，一次浇筑高度4.5m，个别浇筑段可根据模板实际情况灵活安排。②内膜系统本桥内模与外模一样按1.5米每节分段加工，并与相应的外模配套使用，在施工中内模与外模通过对拉螺栓固定在已浇筑墩壁上。内模结构如下图1-4所示：图1-4、单线圆端形变截面桥墩内模模板示意图③支架体系为了便于操作对模板进行加工,在模板的外侧焊接支架，在横向支架上搭上木板，用铁丝把模板固定在支架上，木板布满支架以防止杂物坠落，在木板上面的支架上焊接两道Φ16的圆钢做护拦保护施工人员的安全，在护拦的上端外侧悬挂安全网确保人员.工具坠落，使支架，木板，防护栏，安全网成为模板的附属物，便于整体安装拆除。具体结构见下图1-5图1-5、支架示意图（三）、模板计算见后付计算分析书。（四）、起吊设备的选择关于吊装设备的选择，根据我部对北京周边建筑市场的调查，主要有两种方案：第一种：汽车吊本桥昀高桥墩为45米，墩顶施工时根据调查必须80吨吊车才能满足提升高度的要求，从满足施工进度要求和节约成本两方面考虑，如果租用吊车前期必须先租用2台，即25吨和80吨各一台，25吨吊车负责墩身在20米以下时的施工，80吨吊车负责墩顶及墩身超过20米时的施工，到施工高峰期时为了加快进度必须再租用一台50吨吊车负责除墩顶外的墩身施工。墩身刚开始施工时由于模板起吊高度没有超过20米，所以租用25吨吊车一台即可满足施工要求，当第一个桥墩墩身施工高度超过20米时再开始租用80吨吊车。由于墩身工期安排为7～10月份，高峰期为8～10月份，所以三台吊车的租用时间分别为：25吨4个月，50吨3个月，80吨3个半月。根据我部调查在北京附近吊车租赁价格为：25吨吊车2.6万/月；50吨吊车6万/月；80吨吊车18万/月，综合计算费用为：2.6×4+6×3+18×3.5=91.4万。第二种：塔吊本桥的实际工程情况是昀高墩45米，相邻墩身间距32.6米，采用塔吊布置在中间墩的方法1台塔吊可以同时负责3个墩身的吊装工作，由于墩身模板考虑加工两套循环使用，既模板可实现多个墩身滚动施工，这样全桥只要4台塔吊即可满足这12个墩身的滚动作业，恰好的配合了模板数量。全桥13个空心墩，4#（30m）采用吊车配合施工，5#-16#墩采用塔吊施工，3个一组共分成4组，为保证工程进度，实现工期目标，塔吊不循环使用，直接租用4台塔吊。成本方面根据我部对北京塔吊租赁市场的调查QTZ40B型号塔吊即可满足本桥施工要求，其租赁价格为：进出场费用（包括安装和拆卸）6万/台，月租费2.5万/台，塔吊基础预埋件费用1万/个，塔吊基础砼42m3合1.5万左右，塔吊的工地内循环时的拆装可施工队完成，租赁时间按每台2个月计算，综合计算费用为：6×4+2.5×2×4+1×4+1.5×4=54万。可以看出租赁塔吊的费用只是租赁吊车费用的一半。汽车吊机动灵活在工地内特别在施工低墩时效率很高，但是在施工高墩时由于提升高度的上升，司机的视线将受到很大影响，特别是背向吊车一面模板拆装时。故汽车吊在施工安全上有一定的安全隐患。塔吊在工地内是固定的，没有机动性。它一旦安装完成将只能施工固定的几个墩。但是塔吊的稳定性很好，特别是在拆装模板时，这种稳定性将可以大幅度提高安装速度，同时工人施工也相对安全。塔吊司机处于高处，视线开阔没有死角，不存在吊车那样安全隐患。综合考虑提升设备以塔吊为优先选择。（五）、混凝土输送设备的选择高墩混凝土的输送设备主要有两种：一种是混凝土卧泵，另一种是混凝土泵车。两种混凝土输送设备的选择主要考虑折合后单方混凝土价格。第一种：混凝土卧泵混凝土卧泵常规以HBT-60泵为主，通过对北京租赁市场了解，卧泵月租赁费2.5万；泵管按500m考虑，200元/米；拆装输送泵管及搭设简易固定架等费用每方混凝土折合18元左右。外沟门特大桥墩台身混凝土总量为：11223.5m3，使用卧泵每方混凝土合：36元。第二种：混凝土泵车如果租用混凝土泵车将考虑以能提升44m高度的泵车为租赁对象，通过对北京租赁市场了解，泵车型号确定为ZLJ5391THB125-44。该型号泵车月租赁费为12.5万左右；根据工期安排有效租赁3.5个月（低墩时用吊车）。年内墩台身混凝土总量约为10000m3，使用泵车每方混凝土合：43.75元。通过以上租赁价格方面的对比，混凝土卧泵为36元/方，混凝土泵车为43.75元/方，虽然在价格上混凝土卧泵单方折合费用要比混凝土泵车低7.75元，但差距不大，而且泵车与卧泵相比机动灵活，浇筑速度快，综合考虑还是采用混凝土泵车。（六）、主要施工方案及工艺流程①、主要施工方案采用奥宇模板厂订制的定型模板，使用塔吊提升模板及钢筋。除实心段外每次浇筑4.5m，混凝土由拌合站集中拌和，罐车运送到施工现场，采用混凝土泵车提升入模，插入式振捣器振捣。通过在定型模板外侧设置的托架搭设工作平台保证施工人员在高空正常施工。施工人员上下高空平台，通过在墩身外侧设置的“之”字形楼梯实现。②工艺流程测量放样绑扎墩身钢筋进入下一个墩循测量校模，报检浇筑第二次混凝土绑扎第三次钢筋倒模拆模，装饰混凝土支立第二次要浇筑的模板绑扎第二次要浇筑的钢筋浇筑第一次混凝土测量校模，报检支立模板a、定位放样。在承台顶面放出墩身位置，进行坐标校正，第一节墩身位置非常关键，采取全站仪精测，确保墩身位置的准确性，同时定出模板边线、找平，便于支立模板。后续施工中，每一浇筑段支设模板前施工队自己必须用全站仪定位放线，出现偏差及时调整；每浇筑3模项目部测量班必须进行检查，以确保墩身不偏位。b、绑扎钢筋。将加工完毕的钢筋运至墩身旁进行墩身钢筋的绑扎焊接工作，钢筋的绑扎及焊接严格按照规范进行。c、支立内、外模板采用塔吊吊装。内外模板在拼装前必须进行清洁，以及涂抹脱模剂确保混凝土面的光滑。模板拼装的时候，由于施工人员站立在下层的支架脚手板上，必须待下层模板固定后再吊装上层模板，以保证模板施工人员的安全，内模采用组合后的支架模板，这样便于拆卸和组装。装完内模后，开始拼装外模，安装人员采用内外相结合的施工方法，根据空心墩的截面适时调整壁厚，确保外模安装就位。内外模板安装完毕后，进行校模，用吊锤对准圆端的圆心确保模板不会偏位，调整风缆绳，将位置固定，进行模板报检。d、混凝土采用搅拌站拌合混凝土，混凝土运输车运输，用混凝土汽车泵直接泵送入模，在浇筑时因模板架立高度比较高，采用配串筒溜混凝土的施工方案，保证混凝土不因落差产生离析，下落混凝土采用水平分层的方法施工，每层厚度控制在40cm左右，防止混凝土堆积一处，振捣时容易出现崩模。e、拆模。采用塔吊配合进行模板的拆除，首先吊住要拆的模板，然后人工松开横向拉杆使模板脱离并吊到地面，用装载机转运到另一个待施工的墩，以便滚动作业的顺利进行。拆除模板时人员要注意安全，塔吊与拆模的人员配合要一致，统一指挥，防止出现意外。测量放样、绑扎墩身钢筋两天，支立模板、测量校模，报检一天；浇筑墩身混凝土一天；实际考虑富余一天，即浇筑一次墩身砼需要五天。三、施工过程的控制1、模板使用流程现以41米高的墩身为例简述模板的使用流程，见模板流程图1-6。图5-6、模板流程图混凝土的浇筑顺序如图中所示第一次的模板安装如图中（一）所示，报检后浇注混凝土，在第二次混凝土浇注两天后就可以拆除39～41米的模板，拆除的39～41米的模板可以进入下一个墩的周转。第一个蹲的第三次混凝土浇注完两天就可以拆除34.5～39米的板模，这样34.5～41.5米的模板可以全部用于第二个墩的施工。第二个墩第三次混凝土施工后，其实体部分的模板就可以进入第三个蹲的循环。至此就形成了滚动作业的模式。2、塔吊布置、使用流程及型号及操作细则1）、塔吊的布置和塔吊的使用流程根据工期安排本桥共租用4台塔吊，一个塔吊供3个相邻桥墩墩身施工，塔吊布置在墩身一侧。全桥5#～16#桥墩以3个为一组，共分为4组。4台塔吊第一施工循环为：8#～9#墩，塔吊布设在10#墩身一侧；第二个施工循环为：11#～13#墩，塔吊布置在12#墩身一侧；第三个施工循环为：14#～16#墩，塔吊布置在15#墩身一侧；第四个施工循环为：5#～7#墩，塔吊布置在12#墩身一侧。具体见下面塔吊布置图1-7和施工循环图：图5-7、塔吊布置图2）、塔吊型号的选择根据我部对北京周边塔吊租赁市场的调查，结合本桥实际情况，塔吊型号确定为：QTZ40B塔吊。该型号塔吊主要工作参数见下表：主要参数型号QTZ40B起重力矩400KN.m昀大额定起重量4000kg有效工作幅度3～46.8m昀大幅度额定起重量790kg独立：30m有效起升高度附着：120m起升速度66/31/6.9m/min变幅速度33/22m/min回转速度0-0.64m/m