复杂条件下特大桥悬臂模板施工及线性控制技术_周祺凯.pdf
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1、FUJIANJIAOTONGKEJI福建交通科技2023年第1期近年来,我国高速路桥建设事业快速发展,部分特殊地区地形起伏大,桥墩使用要求高。墩身结构薄壁化发展和高强度材料的应用,使桥墩高度进一步突破,但质量、稳定、施工等问题也更为突出,对高墩施工技术也提出更高要求。众多学者对变截面薄壁高墩施工相关技术进行了研究:宋裕谋等1比对不同高墩施工技术,依靠实际工程进行分析,确定悬臂模板施工适用于等/变截面的实体或薄壁空心混凝土结构,具有墩身表面相对平滑等优势。陶正林2以宜昌香溪长江大桥主桥为工程背景,针对山区施工难点及特点进行方案比选,并验算悬臂模板结构受力情况,确定模板构造安全可靠。闫启金3以廖峪
2、沟高架桥为工程背景,分析影响薄壁高墩施工竖直度控制的自然因素和人为因素,提出竖直度检测方法。薄壁高墩悬臂模板施工克服了滑膜和翻模施工的缺点并吸取其优点,具有施工速度快、经济投入低、外观质量好等显著优点4-5。实际工程中,悬臂施工并未引起企业的重视,且对于变截面高墩施工工艺及墩身监测控制领域,相关研究较少,导致悬臂模板施工应用效果不理想。本研究以洛阳市水兑河特大桥为研究对象,结合工程特征确定高墩施工方案,通过设计悬臂模板及工作平台,研究复杂环境下变截面空心高墩悬臂模板施工工艺,进一步分析影响墩身垂直度的因素,结合现场检测方法,给出相应控制措施,旨在为国内其他类似工程提供参考。1工程概况水兑河特大
3、桥全长1 448.62 m,为预应力硂装配T梁,位于河南省洛阳市,线路途经山地,存在多处沟壑,交通条件差,工程所在区属于丘陵地貌,地形起伏不平,沟谷发育,施工环境判定为型。水兑河特大桥设有变截面薄壁空心高墩16座,最大墩高68.7 m,最大底面尺寸为5.5 m5.5 m,变截面薄壁空心墩结构见图1。墩柱施工环境复杂,作业面小,难度高,且施工周期长,跨越一年四季,不同季节昼夜温差和降水差异较大,环境因素对施工影响明显。为此,开展复杂环境下特大桥薄壁高墩施工技术研究,确保桥墩施工顺利显得尤为重要。2变截面空心墩施工方案基于作业地区地形特点,考虑经济技术合理性,认为悬臂模板施工系统为拼装式钢木组合结
4、构,相较于滑模与翻模施工,具有施工速度快,桥墩外形美观,垂直度控制方便的优势,其模板可调节摘要针对复杂环境下薄壁高墩施工技术难题,以连霍二广高速宜阳水兑河特大桥工程为依托,研究薄壁空心高墩悬臂模板施工技术。从模板系统设计、模板系统安装、混凝土浇筑养护、模板提升、钢筋绑扎等方面提出悬臂模板施工工艺。结合实际工程,分析影响高墩线形控制因素,提出合理解决方案。结果表明:悬臂模板施工工艺较传统方法具有施工速度快、工程质量好、人员操作安全等优点;墩身采用垂球法配合全站仪进行测量,针对结构垂直度控制取得明显效果,墩身斜度最大偏差值顺桥向为8 mm,横桥向为7 mm,轴线偏位最大值为8 mm,断面尺寸偏差最
5、大值为9 mm,满足规范要求;研究结果对类似工程具有一定的参考价值。关键词薄壁空心墩悬臂模板线形控制施工技术复杂条件下特大桥悬臂模板施工及线性控制技术周祺凯1,2,3王怡2高翔1,3林永峰1,3梁斌2*(1.中铁九局集团第六工程有限公司,沈阳110013;2.河南科技大学土木工程学院,洛阳471023;3.中铁发展投资有限公司,青岛266034)*为通讯作者基金项目:国家自然科学基金项目(U1604135);中铁九局集团有限公司重点科研项目(202115)桥隧工程36福建交通科技2023年第1期性,更适合变截面箱型墩柱施工,故确定采用悬臂模板工艺进行施工。2.1悬臂模板施工方案悬臂模板施工是依
6、靠预埋件将整体施工系统固定于已浇筑完毕的墩身,通过悬空支架作为支撑结构的无脚手架墩身施工技术。悬臂模板系统利用塔吊提升安装,利用不同高度作业平台进行后移装置安装、模板面板调节、混凝土浇筑、钢筋绑扎,墩身检测等工作。当一节段墩柱施工完成后,再次利用塔吊将悬臂模板系统拆运至地面进行养护,等待下一节段墩柱施工,由此循环使用。详细施工流程见图2。图2悬臂模板施工流程2.2悬臂模板结构悬臂模板施工系统见图3,包括模板系统、后移装置、工作平台。(1)模板系统主要由模板底板、木质工字肋、横肋组成。模板面板采用21 mm厚维萨板,利用纤维板钉与木质工字肋连接,再使用连接爪将横肋与木质工字肋固定,形成完整模板结
7、构。变截面薄壁箱型桥墩顺桥向按501坡比收坡,模板养护时可使用切割机对模板底板进行切割,保证墩身浇筑尺寸。(2)后移装置包括滑轨、主背楞、斜撑3部分,滑轨通过螺栓固定于主工作平台,上部设置滑动构件与主背楞连接,并通过斜撑加固。后移装置与模板系统通过螺杆对拉固定,为工作平台与模板系统连接装置,起到调节、固定模板的作用。(3)工作平台分为主平台、上平台和外架吊平台。主平台采用三角架支撑,宽2 m,由L756 mm角钢制作,顶面满铺脚手架板,供施工人员行走作业和安装后移装置;上平台宽1 m,采用三角架作支撑,为混凝土浇筑和钢筋处理提供操作平台;外架吊平台使用立杆外吊于主平台下端,采用横杆为底,上满铺
8、脚手架板,宽1 m,以便于混凝土检测养护和爬锥预埋件处理。工作平台外围间隔设置脚手架钢管作为围栏立柱,水平焊接16钢筋,形成环向围栏,并在内侧挂设安全立网,平台下挂设安全平网,防止人、物高空坠落。图3悬臂模板施工系统结构图1变截面薄壁空心墩结构(a)平面(b)侧面37FUJIANJIAOTONGKEJI福建交通科技2023年第1期3悬臂模板施工工艺3.1模板系统安装悬臂模板系统到达施工现场后需对构件质量及规格进行检查,并按编号进行现场试拼,确保板面对角线误差值、相邻模板标高偏差值、板面平整度、模板局部变形值小于2 mm。模板系统安装在顶面找平凿毛、绑扎钢筋之后进行。在墩身预埋爬锥上安装三角支架
9、,并在上面搭设主施工平台。随后将后移装置、斜撑和模板系统安装到位,进行加固。模板加固采用对拉螺杆,实体段为20螺纹钢两端焊接300 mm长对拉螺杆,通过锥形接头与1.4m长外连杆连接,利用碟形螺母固定于外模板阳角处钢背楞上形成对拉。模板加固、校核之后在模板上口向下300 mm处安装预埋爬锥,以便拆模之后安装支座、提升模板。固定完成的模板见图4。图4模板固定3.2混凝土制备及浇筑混凝土依据项目所在地原材料情况进行配合比设计,采用拌和站集中拌制,通过运输车运送至施工现场;根据现场实际地形情况,浇筑作业使用汽车泵或利用吊车配合料斗进行。3.2.1混凝土配合比选用本项目变截面墩高均在60 m以上,混凝
10、土设计强度等级C40,水胶比为0.37,具有良好的和易性,可减少振捣后出现蜂窝和空洞现象。水泥采用新安万基牌P.042.5级水泥;细骨料采用黄沙;粗集料为531.5 mm连续级配碎石;掺加剂选用缓凝剂与减水剂;粉煤灰采用F类级。高墩混凝土配合比为水泥338 kgm-3、黄沙696 kgm-3、碎(砾)石1 136 kgm-3、水156 kgm-3、掺加剂4.64 kgm-3、粉煤灰84 kgm-3。混凝土设计坍落度180200 mm,实测坍落度185 mm,和易性较好;设计抗压强度40 MPa,实测标准条件下7 d龄期强度45.7 MPa,28 d龄期强度52.3 MPa,混凝土性能均满足设计
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