高墩滑模施工工法

高墩翻模施工工法中交第一公路工程局有限公司1前言桥梁高墩施工是大型桥梁建设经常遇到的内容，近年来，墩身高度已经由30~50米发展到超百米，甚至近200米，高墩施工亟待标准化、规范化，以保证工程质量和施工安全。另外，在高墩桥梁施工中，墩身工期一般处于关键线路，对总工期有重要影响，所以探索高墩施工效率，加快施工速度也成为需要解决的问题之一。本工法是中交第一公路工程局有限公司、中交公路一局第四工程有限公司在重庆高家花园大桥、嘉陵江马鞍石大桥、龙溪河大桥、深圳南坪-福龙立交等高墩桥梁施工过程中形成的，并经过陕西太枣沟大桥、封侯沟大桥、重庆共和乌江大桥的应用，经总结，形成本工法。本工法的关键技术是中交第一公路工程局有限公司局级课题“太枣沟特大桥施工技术研究”的内容之一，该课题已经通过中交第一公路工程局有限公司技术委员会验收。同时形成本工法，依据本工法关键技术撰写的《太枣沟特大桥120米高墩施工技术》论文在中国公路学会组织的“山区高速公路桥梁隧道关键技术研讨会”上交流发表。本工法已在陕西太枣沟特大桥、封侯沟特大桥、重庆共和乌江大桥等三座高墩大跨桥梁施工中应用。实践证明，本工法具有优质高效的优点，技术先进，有明显的社会和经济效益。2工法特点2.1本工法在塔吊—翻模施工技术、高压泵一次泵送混凝土技术、滚压直螺纹钢筋连接技术的基础上，采用了设置筒内支架方法，并配合2（3）节外模和1节内模，筒内支架“一架三用”，可提高施工效率，降低施工成本，加快施工进度。2.2使用塔吊配合翻模施工，速度快、成本低。模板可以在施工现场制作，成本相对较低。对于泵送混凝土施工，能够随模板上翻同步接长泵管，提高混凝土浇筑速度。能够逐节校正墩身施工误差，误差不积累。便于模板及时清理、整修、刷油，混凝土外表面平整光洁。用电梯提供作业人员垂直运输，并设置安全操作平台，保证了人员的安全。2.3模板和支架结构设计难度较大，但施工简单、速度快，成本低。外模上下端设置定位销，使模板的翻转安装快捷、准确。2.4不需要增加特殊设备，工艺可操作性强，经济合理，易于推广。3适用范围本工法适用于50米以上的空心薄壁桥墩。墩身为等截面或变截面。最优经济高度为80米以上，墩高越高，此方法优势越大。也可以用于类似于桥墩的高耸钢筋混凝土结构施工。4工艺原理将墩身分成等高的节段，分段浇注。根据分段高度，将外侧模板设计成与分段等高的2或3节，配合1节内侧模板。浇注完成顶节混凝土后，拆除底节模板，将其接于顶节模板之上，继续进行混凝土施工，如此循环，直到墩身完成。用塔吊提升物料和模板。使用混凝土泵泵送混凝土。墩内设置钢管支架，支撑于墩内隔板上（初次需支撑于承台上），用于支撑接长钢筋的定位、工人操作平台和墩内隔板混凝土浇注的支撑。支架和模板配合使用方法见翻模工艺原理，图4-1。图中1）~7）为翻模施工步骤，重复5）~7），直到隔板位置。8）~10）为墩身隔板施工步骤。隔板施工完成后重复1）~7）的步骤，直至下一个隔板。11)、12）为墩身封顶施工步骤，如果墩身无封顶，则无此步骤。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程按2节外模施工的工艺流程图（图5.1-1）如下：图5.1-1工艺流程图准备工作搭设内支架，接长、定位、绑扎钢筋。安装第一节模板，浇注混凝土。升高内支架，接长、定位、绑扎钢筋。安装第二节外侧模板，提升内侧模板，浇注混凝土。升高内支架，接长、定位、绑扎钢筋。将下面的外模翻转至上面，提升内侧模板，浇注混凝土。是否到达隔板位置？是否拆除内模，将内支架调平，铺设隔板底模。绑扎钢筋，浇注隔板混凝土。是否到达墩顶位置？否是拆除内模，将内支架调平，铺设封顶混凝土底模。绑扎钢筋，浇注封顶混凝土。结束钢筋支架钢筋承台混凝土1)搭设支架，进行第一次浇注混凝土。外模钢筋支架钢筋承台混凝土2)加高支架，接长、绑扎钢筋。外模钢筋支架钢筋承台混凝土3)加高外模，提升内模。外模外模钢筋支架钢筋承台混凝土4)浇注混凝土。外模外模平台钢筋钢筋承台混凝土5)加高支架，接长、绑扎钢筋。外模外模支架钢筋钢筋承台混凝土外模外模支架6)翻转外模，提升内模。钢筋钢筋承台混凝土外模外模支架7)浇注混凝土。钢筋钢筋8)拆除内模，调整支架，安装隔板底模板,施工隔板。钢筋钢筋9)拆除隔板下支架，安装隔板上支架,接长绑扎钢筋。支架钢筋钢筋支架钢筋10)安装内外模板，浇注混凝土。人孔人孔钢筋钢筋11)拆除内模，调整支架，安装封顶底模板，施工封顶混凝土。封顶混凝土钢筋12)拆除低模和支架，结束墩身施工。封顶混凝土图4-1翻模工艺原理5.2施工要点5.2.1准备工作1模板、支架设计和加工每节模板高度3.0米~4.5米之间。为与9米长的定尺钢筋相适应，一般将模板设计成3米或4.5米高。为充分利用塔吊的提升能力，将每一面模板组成一整块。拉杆的设置与模板的强度及刚度相适应。操作平台设置在模板外侧的肋上，一般设2层，上平台1米宽，距离模板上沿30cm～60cm；下平台0.6米宽，距离下沿1.0米。根据内部空间大小，设计钢管支架结构。采用普通的脚手架钢管。钢管架结构设计应符合相关要求。按照隔板施工工况下的荷载标准，对支架进行验算，保证支架的强度、刚度和稳定性。2塔吊、电梯的安装使用最大起重5~15t的自升式塔吊，一般要结合桥梁上部施工要求而定。如果考虑相邻墩墩身施工使用，则相应加大塔吊起重能力。使用1~2t载重的电梯。电梯和塔吊的布置见图5.2.1-1，可以图中1）的形式可分开布设于墩的两侧，也可以按图中2）的形式布置在桥梁中心线上。电梯、塔吊基础要根据设备使用要求和结构设置。电梯电梯桥梁中心线中心线桥墩桥梁中心线5001)电梯与塔吊分别布置2)电梯与塔吊沿桥中线布置桥墩电梯500图5.2.1-1电梯、塔吊布置图电梯、塔吊升高时，要根据设备使用要求，设置附臂，将立柱固定于墩身上。3混凝土搅拌、运输设备使用ZJ-60混凝土搅拌机，使用之前调试完毕。水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输采用混凝土输送泵。应根据墩身高度选择混凝土输送泵的型号。4其他场内道路、水路、电路畅通，配置对讲机。5.2.2筒内支架的安装与翻拆1初次搭设筒内支架落地搭设，高度以能支撑接高的竖向钢筋不倾倒为宜，一般超过接头以上的定尺钢筋高度（9米）的2/3。支架四周与墩身内壁间留50cm间隙，用于拆除、提升内模。顶层的水平钢管向四周挑出，并沿墩身的内外层竖向钢筋增加两排横向钢管，精确定位后固定钢筋的位置和间距。钢筋绑扎后拆除挑出的钢管。钢管架的水平杆上铺设木板形成平台，供作业人员在平台上操作。2支架接高每节墩身浇注混凝土后，及时将支架接高。在内模提升后及时增加支撑与墩身内壁混凝土面顶紧，以减小支架自由高度，增加支架稳定性。支架接高后，作业平台随之升高，以满足作业需要。3调整支架成为隔板（或封顶）的支撑混凝土浇筑到隔板（或封顶混凝土）位置时，拆除墩身内模，在支架上铺设隔板的底模，并安装钢筋浇筑混凝土。如果钢筋不能自行直立，也可在钢管架的立杆上加套管隔离混凝土。4支架拆除隔板混凝土达到设计强度后，即可拆除隔板下的钢管支架，用于钢管架的接长升高。如此重复，直到墩顶。墩身封顶后，拆除全部钢管支架。5.2.3安装第一节模板，浇注混凝土在承台上沿模板的底面用砂浆做3~5cm厚找平层。对墩身角点放样，弹墨线，沿墨线立模板。模板安装前，应清理干净，并涂脱模剂。安装模板时注意接缝平整、严密，防止漏浆。紧固拉杆的螺栓，在模板内加内撑，保证混凝土尺寸。固定好模板后，安装混凝土泵管，一般竖向管道沿塔吊设置。先设置水平管10~20米，然后沿塔吊设置铺设竖向管道。到达模板顶面后水平铺设到墩中心位置，然后接软管，引向落灰点。落灰点处设串筒。随着浇筑点的不同，应及时拆装更换泵管，调节泵管长度。浇筑初期混凝土处于较深位置，需仔细振捣才能防止漏振。浇注混凝土时，按照施工规范要求作业。5.2.4第二节模板的安装、混凝土浇注底节混凝土浇筑完成后，待混凝土达到一定强度，即安装上一节墩身的钢筋。钢筋安装完毕后，进行第二节模板安装。将另外一节外模置于首节模板之上，安装定位销，用螺栓将上下模板连接在一起。将内模提升至顶面与外模平齐，用预设的拉杆初步固定在首节混凝土上。调整模板至准确位置，安装、紧固对穿拉杆。其余工作同首节墩身施工。一般使用塔吊提升内模，特殊情况下，利用内支架使用葫芦提升。5.2.5外模板的翻转安装待上节混凝土达到15MPa时，即可拆除下节外模。先抽出拉杆，然后卸除模板的连接螺栓，将模板向外拉出。高空作业时，要预先用倒链将模板吊在上面的模板上，并拉紧，防止模板突然脱落。待外模完全与混凝土脱开后，用塔吊微微吊起外模，将倒链解下，然后将模板吊到模板修整处进行修整，待用。待钢筋安装完毕，用塔吊将模板吊起，进行安装。安装方法同前述。5.2.6钢筋的安装竖向钢筋采用直螺纹套管机械连接方式。利用墩内钢管支架，定位、固定钢筋。在设置钢劲性骨架的墩身施工时，可利用劲性骨架定位、固定钢筋；也可以加工可提升的钢支架，置于内外层竖向钢筋之间，用以固定、定位钢筋。宜使用9米定尺钢筋，因3米、4.5米高的模板与之配合比较合理。水平箍筋和拉筋按照常规工艺施工。如果设计有钢筋网片，可以采用定型的钢筋网片产品，也可预先在现场加工成片，待主钢筋安装完毕后整体安装、固定。5.2.7泵送混凝土按照相关规范、规程设计和试验确定混凝土配合比。混凝土缓凝时间3~5h。一小时坍落度损失不超过30mm。按照泵送混凝土规程设置混凝土泵和泵管，进行泵送施工。配备混凝土提升斗作为备用。管道设置：泵管附着在塔吊的塔身上，用钢丝绳吊住。墩底设20米长水平管连接泵的出口。墩顶泵管随着墩高不断提升，每次浇筑混凝土时，在浇筑平台中部布设水平管，用软管接到落灰点。在落灰点设置串筒。开始泵送前，先搅拌同水灰比砂浆，打入泵中，再紧接着泵送混凝土。砂浆数量根据泵管长度而定，一般为0.5~2.0m3。沿墩身四周均匀灌注混凝土，施工人员在平台上振捣混凝土。5.2.8垂直度控制采用全站仪进行施工放样和检测，每级混凝土浇筑前测量模板四角的平面坐标，如有偏差，调整之。墩身随高度的增加，日照影响引起的摇摆摆幅越来越大，2号墩身在120米高度时，摆幅达到14mm。为避免日照的影响，混凝土浇筑前的模板检验与精确定位均在日照影响最小时进行，一般安排在早晨日出之前。模板初步定位时，由测量人员根据测量时日照情况预估偏位值进行预偏定位。5.2.9混凝土养生采用洒水和喷养生剂对混凝土养生。5.2.10塔吊和电梯拆除。塔吊、电梯拆除时，按照与安装、升高相反的顺序进行。5.3劳动组合工长1人、技术员1人、安全员1人，钢筋工12人、架子工5人、模板工6人、混凝土工8人、电工1人、辅助工人3人、起重工1人，塔吊、电梯司机2人，共计40。6材料与设备6.1材料所需材料见表6.1-1。材料表表6.1-1序号材料名称规格型号单位数量备注1外侧模板特殊设计m3650大块钢模板，厚度100mm。2内侧模板组合钢模板m3320加背棱组拼成大块模板。3脚手架钢管Φ50mm吨6配相应数量扣件。4安全网条305木板50mm厚块805方木100*100mm根120用于隔板混凝土的底模支撑。注：上表中材料数量是按照太枣沟特大桥一个桥墩（双幅）墩身施工配置。6.2设备所需主要设备见表6.2-1。主要设备表表6.2-1序号设备名称规格型号单位数量用途1塔吊125t.m台1物料的垂直提升2混凝土搅拌机ZJ-60套2混凝土搅拌生产3混凝土泵HBT60-16.110S台1混凝土垂直输送4正装铲车ZL50台1物料水平运输5混凝土运输车6m3台3~4混凝土运输9手拉葫芦5t台8调整和固定模板11电梯2t台1人员及小型物料垂直运输12水泵扬程150米以上台2混凝土养生、冲洗清理13全站仪TC1610台1平面测量14水平仪NI004台1水平测量15发电机120kVA台1备用电源注：上表中材料数量是按照太枣沟特大桥一个桥墩（双幅）墩身施工配置，其中混凝土生产设备、测量仪器为共用。所需辅助设备见表6.2-2。辅助设备表表6.2-2序号设备名称规格型号单位数量用途5钢筋切