高墩施工技术

高桥墩施工技术中铁七局集团郑州工程有限公司技术中心二〇一一年三月目录一、概述二、滑模、爬模及翻模施工三、翻模施工模板设计四、翻模施工工艺五、翻模施工技术、质量控制要点六、劳力及物资设备等资源配置七、翻模施工安全控制要点一、概述高墩施工目前采用的施工方法主要有滑模、爬模和翻模三种。下面以对比表的形式将这三种施工方法作简要的介绍。1.1滑模、爬模、翻模现场施工照片1.2滑模、爬模、翻模施工对比序号项目施工方法滑模爬模翻模1工艺原理滑模装置由模板系统、操作平台系统、液压提升系统和垂直运输系统等四大系统组成。滑模施工工艺原理是预先在墩身混凝土结构中埋置钢管(称之为支承杆)，利用千斤顶与提升架将滑升模板的全部施工荷载转至支承杆上，待混凝土具备规定强度后，通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑，模板定位后又继续浇筑混凝土并不断循环的一种施工工艺。爬模是综合大模板与滑升模板工艺特点的一种施工方法。爬模主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内爬架、模板及电器、液压控制系统等部分构成。液压自爬模板工艺原理为自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现，导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相互运动.当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。翻模是大模板施工方法，以墩身作为支承主体，上层模板支承在下层模板上，循环交替上升。分为塔吊翻模和液压翻模两种，前者工作平台支撑于钢模板的牛腿支架或横竖肋背带上，通过塔吊提升模板及工作平台；后者工作平台与模板是分离的，工作平台支撑于提升架上，模板的提升靠固定于墩身主筋上的手动葫芦来完成。三种施工方法对比分析表2适用范围适宜浇筑低流动度或半干硬性混凝土，同时由于其工作原理，滑模施工要求结构物结构形式单一、断面变化少、无局部凸出物及其他预埋件等物体，应用范围较为狭窄。适用于等截面或变截面的实体或薄壁空心墩。适应于浇筑钢筋混凝土竖直或倾斜结构，适用于墙体、桥梁墩柱、索塔塔柱等，范围较广。适用于等截面或变截面的实体或薄壁空心墩等，范围较广。3优点施工速度快，安全度高实体及外观质量好实体及外观质量好4缺点投入较大，施工质量相对较差。不便于在施工和养护期间对桥墩混凝土进行保温和蒸汽养护。投入较大，施工进度相对较慢。不便于在施工和养护期间对桥墩混凝土进行保温和蒸汽养护。施工进度相对较慢。不便于在施工和养护期间对桥墩混凝土进行保温和蒸汽养护。三种施工方法对比分析表序号项目施工方法滑模爬模翻模5施工效率一般混凝土的浇筑及滑升速度为平均0.2m/h，模板高度为0.9-1.5m。每次混凝土浇筑高度约为4.5～6m。约5-6天一个循环，每天1m。塔吊翻模模板分2至3节，每次浇筑高度约为4-6m；液压翻模模板分3节，每次浇筑高度约为1.5m。约5-6天一个循环，每天1m。6经济投入较大较大塔吊翻模：较少；液压翻模：较大。7外观质量因脱模时间早，所以滑模混凝土外观需经过涂抹才能达到比较光滑。施工当中墩身的垂直度控制好坏取决于千斤顶是否同步顶升，控制不好将发生墩身截面扭转和不规则错台现象。由于采用整体大块模板，并且脱模时间有保证，所以混凝土外观质量易于控制、施工接缝易于处理。由于采用整体大块钢模板，并且脱模时间有保证，所以混凝土外观质量易于控制、施工接缝易于处理。序号项目施工方法滑模爬模翻模三种施工方法对比分析表8钢筋及小型机具垂直运输卷扬机提升系统塔吊、缆索吊等塔吊翻模：塔吊、缆索吊等；液压翻模：塔吊、缆索吊、卷扬机提升系统等。9混凝土垂直运输卷扬机提升系统输送泵、塔吊、缆索吊等塔吊翻模：输送泵、塔吊、缆索吊等；液压翻模：输送泵、塔吊、缆索吊、卷扬机提升系统等。10模板滑（爬、翻）升方式千斤顶顶升系统液压爬升系统塔吊翻模：塔吊、缆索吊；液压翻模：手拉葫芦。11混凝土脱模强度与脱模时间0.2～0.4MPa；3～4个小时。15MPa左右；2～3天。15MPa左右；2～3天。序号项目施工方法滑模爬模翻模三种施工方法对比分析表12施工进度0.2m/h1.0-1.5m/天1.0-1.5m/天13模板材质钢模木模、钢模钢模、木模（内模）14施工人员上下施工电梯、爬梯施工电梯、爬梯施工电梯、爬梯15养护措施喷洒混凝土专用养护剂（外模）与蓄水养护(内模)相结合。喷洒混凝土专用养护剂（外模）与蓄水养护(内模)相结合。喷洒混凝土专用养护剂（外模）与蓄水养护(内模)相结合。16垂直度控制措施全站仪、铅垂仪、垂线全站仪、铅垂仪、垂线全站仪、铅直垂仪、垂线序号项目施工方法滑模爬模翻模三种施工方法对比分析表2.1滑模施工2.1.1工艺原理及结构体系滑模模板装置结构图二、滑模、爬模及翻模施工滑模装置由模板系统、操作平台系统、液压提升系统和垂直运输系统等四大系统组成。滑模施工工艺原理是预先在墩身混凝土结构中埋置钢管(称之为支承杆)，利用千斤顶与提升架将滑升模板的全部施工荷载转至支承杆上，待混凝土具备规定强度后，通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑，模板定位后又继续浇筑混凝土并不断循环的一种施工工艺。1、模板系统二、滑模、爬模及翻模施工模板系统由面板、桁架、提升架及其他附属配件组成，在施工中主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力及模板滑空、纠偏时产生的附加荷载。面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50×5角钢作筋肋，高度0.9-1.5m。桁架主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体。根据经验及侧压力计算，桁架采用矩形桁架梁(截面尺寸100cm×100cm、140cm×110cm)，桁架梁主筋采用100×10角钢，主肋采用63×6角钢，斜肋采用50×5角钢。桁架与面板的连接采用50×5角钢焊接，焊接时必须保证摆放桁架的地面水平。提升架是安装千斤顶并与内外桁架、模板连接成整体的联系构件。主要用于支撑模板体、桁架、操作平台，加固桁架梁，避免变形。并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上。整个系统荷载通过提升架传递给爬杆。提升架一般采用“F”型和“开”型。“F”型提升架主梁一般采用［18a槽钢，高2m，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，高度为4m，整套滑模装置设提升架6个，其中F架左右对称各1个，开字架共4个。二、滑模、爬模及翻模施工1、模板系统提升架布置示意图提升架构造示意图F架图片开字架图片2、操作平台系统操作平台系统主要包括操作平台(工作盘)和辅助盘，是供材料、工具、设备堆放，施工人员进行操作的主要场所。操作平台采用桁架上平面代替，分内外两部分，外侧设置安全防护栏杆，满挂安全网。内侧主要供绑扎钢筋和浇筑混凝土用。盘面采用50mm厚木板满铺，盘面必须密实、平整并保持清洁。二、滑模、爬模及翻模施工辅助盘主要用于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，扒出预埋件，以及即时对混凝土表面进行洒水养护，调整和拆除模板等工作。在工作盘下方3m处悬挂一辅助盘，二、滑模、爬模及翻模施工2、操作平台系统辅助盘采用50×5角钢组成，宽0.7m，用50mm厚木板铺密实，利用Φ16钢筋焊接悬挂于桁架梁下。3、液压提升系统液压提升系统由支承杆、HM一100型液压千斤顶、YKT36型液压控制台、油管等附件组成，它承担着滑模系统全部的施工荷载。该系统的工作原理是：由电动机带动高压油泵，将油液通过换向阀、分油器、截上阀及管路，输送到各千斤顶。在不断供油、回油的过程中，使千斤顶活塞不断地压缩、复位，将全部滑模装置向上提升到需要高度。支承杆是千斤顶向上爬升的轨道，又是滑升模板装置的承重支柱，承受着施工过程中的全部荷载。一般采用Φ48×3.5mm钢管作为支承杆，其长度一般为3～4m，当千斤顶爬升至距支承杆顶端小于350mm时，应及时接长。液压千斤顶属单向作用楔块式千斤顶，具有加工简单、卡头下滑小、用4瓣楔块卡紧支承杆，为多条线接触(避免接触处出现应力集中)，锁紧能力强，无“回降”现象等优点。二、滑模、爬模及翻模施工垂直运输系统图片4、垂直运输系统垂直运输系统是钢筋、混凝土等材料上下的通道，它由卷扬机、料斗、门字架、滑轮等组成。卷扬机采用JK5B型建筑卷扬机，配备启动一调整型电阻器，用于控制卷扬机的提升速度。二、滑模、爬模及翻模施工滑模施工成品桥墩图片二、滑模、爬模及翻模施工二、滑模、爬模及翻模施工2.2爬模施工2.2.1爬模工艺原理及结构体系爬模是综合大模板与滑升模板工艺特点的一种施工方法。爬模主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内爬架、模板及电器、液压控制系统等部分构成。液压自爬模板工艺原理为自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现，导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相互运动，当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。二、滑模、爬模及翻模施工2.2.1爬模工艺原理及结构体系塔柱液压爬模结构示意图二、滑模及爬模施工二、滑模、爬模及翻模施工1、外模在模板的背面设有调节的螺杆，在模板的底部设有滑道，便于模板做水平向的移动。塔柱模板采用的大块模板，脱模后利用滑道将整块外模水平移动5Ocm，表面清理后并重新涂抹脱模剂。二、滑模、爬模及翻模施工图示液压自爬模体系中，外模板高度为4.7m，浇注时下包l0cm，上挑5cm，模板面板采用芬兰进口的维萨板(厚20mm)，l2cm高木工字梁，横背楞为14槽钢，竖背楞为20槽钢。2、内模二、滑模、爬模及翻模施工内模采用组合钢模，高4.5m，由标准的小块钢模(0.3m×1.5m)或竹胶板组拼而成,力口劲楞采用双l2槽钢和间距与外模相对应。3、预埋件部分液压自爬模体系的预埋件包括：埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和埋件支座等。埋件板与高强螺杆连接，能使埋件具有很好的抗拉效果，同时也起到省料和节省空间的作用，因为其体积小，免去了在支模时埋件碰钢筋的问题。埋件板大小、拉杆长度及直径需按抗剪和抗拉设计计算确定。爬锥和安装螺栓用于埋件板和高强螺杆的定位，混凝土浇注前，爬锥通过安装螺栓固定在面板上。二、滑模、爬模及翻模施工4、导轨导轨是整个爬模系统的爬升轨道，它由2根2O槽钢及1组梯档(梯档数量依浇注高度而定)组焊而成，梯档间距为300mm，供上下轭的棘爪将载荷传到导轨，进而传递到埋件系统上，整个导轨长度为9.0m。5、液压爬升系统液压爬升系统包括：液压泵、千斤顶、上轭和下轭4部分。每榀爬架配置1个液压千斤顶，千斤顶的最大行程为50cm，最大顶升力为20t。上、下轭是爬架与导轨之间进行力传递的重要部件，改变轭的棘爪方向，可实现提升爬架或导轨的功能转换。二、滑模、爬模及翻模施工2.2.2液压爬升流程液压自爬模爬升循环：后移模板→提升导轨→提升模板及支架→合模板浇筑砼二、滑模、爬模及翻模施工2.2.2液压爬升流程第一次砼浇筑高度按设计高度进行设计，保证其余部分满足4米整的模板长度。该节模板的支撑采用钢管脚手架。二、滑模、爬模及翻模施工2.2.3施工工艺流程第一节模板组装第一次墩身砼浇筑混凝土浇注时要预埋挂件螺栓。浇注混凝土时要做好空心内侧顶面部分的振捣。第一次浇筑完后，安装支架及模板，第二次砼浇筑高度为4米，模板为4.5米。埋件挂座二、滑模、爬模及翻模施工2.2.3施工工艺流程第二次砼浇筑完后安装导轨，通过液压系统提升模板。内模板平台由塔吊或上爬臂利用扒杆提升。导轨液压提升模板二、滑模、爬模及翻模施工2.2.3施工工艺流程模板提升到位后，合模板，吊装内模，布置对拉螺杆，第三次砼浇筑。二、滑模及爬模施工2.2.3施工工艺流程2.3翻模工艺原理及结构体系组成2.3.1悬挂式脚手架翻模工艺原理及结构体系高墩悬挂式脚手架翻模施工属于自承式施工技术体系。该施工整体采用对拉螺杆固定模板，模板外侧加设挂架，作为操作平台。利用已浇注完成的墩身混凝土支承模板挂架及施工人员、机具的重量。该体系用塔吊或吊车等起重设备配合模板的翻升、混凝土的提升和灌注。在模板翻