Ⅰ级单线内燃铁路变截面圆形空心高墩爬模施工技术

赣龙铁路变截面圆形空心高墩爬模施工技术

中铁一局集团第五工程有限公司

1.工程概况

赣龙铁路16标是赣龙铁路福建段的重点控制标段，标段全长11.1km，设计为Ⅰ级单线内燃(预留电化条件)铁路。标段所处区段受接轨地高程限制，线路高置，工程项目主要以桥梁工程为主，尤其是高墩、大跨桥是本标段施工的重点和难点。桥位处地形起伏跌荡，相对高差较大，墩高悬殊。三座桥主跨墩高均在70m以上，最高墩松头江特大桥5#墩墩高97.7m，为赣龙铁路第一高墩，其余两座桥也均有90m以上高墩。三座桥的主跨桥式分别为（60+2×100+60）m和（60+100+60）m悬臂灌筑预应力连续箱梁、5—56m移动支架拼架法预应力简支箱梁，是赣龙铁路五座重点控制桥梁工程中的三座完工后的松头江特大桥主跨

完工后的芋子英特大桥主跨2.施工方案的确定

2.1高墩设计情况本标段三座桥梁高墩的设计情况见下表。附图为采用爬模正在施工中的松头江特大桥。2.2方案比选根据项目的特点结合我公司在高耸结构施工中已有的成熟经验，在确定施工方案时，对以下三种方案进行了比选：方案1：爬模施工。爬模是利用已浇筑的混凝土墩身作为支撑主体，依靠模板提升爬架，依靠爬架提升模板。它集工作平台、支架、模板于一身，无需提升设备，无需为施工模板搭设平台，依靠自身动力交替垂直或斜向爬升。该法又分为内爬式和外爬式两种：(1)内爬式爬升机构由液压千斤顶、顶杆、提升架及套管组成。通过设置在墩内的千斤顶沿顶杆爬升时，带动提升架提升工作平台和套管。顶杆下端支承在基础顶面，由拉筋来调整和固定模板间距。其特点是需要设置专用的顶杆，且无法回收利用，结构较为复杂。(2)外爬式由爬升架、滑道、提升桁架、模板、扒杆及液压千斤顶组成。千斤顶设置在爬模模板顶，提升时带动工作平台和爬升架提升。其特点是具有快捷、轻便、操作简单的特点。

方案2：滑模施工。滑模施工是借助液压千斤顶在支撑杆上按既定的速度爬行，模板下部的混凝土滑出随即抹光，在滑空的模板内再分层绑扎钢筋、灌筑混凝土，提升，然后再循环，直至设计标高。但滑模结构复杂，设备投入量大，混凝土质量难以控制，易出现表面龟裂纹。方案3：翻模施工。翻模由滑模演变而来，它由3节大块组合模板、支架和内外工作平台组成。随着节段混凝土的浇筑，早期翻模采用液压千斤顶为动力提升平台带动支架，目前多采用塔式起重机使模板不断翻升直至墩顶。通过对以上三种方案进行对比，考虑到本标段三座桥梁共有13个50m以上的空心高墩，结合现场实际、工期及安全方面因素，经论证优选，决定采用外爬式爬模施工工艺。主要基于以下几点考虑

(1)13个高高墩总总高度度达979.6m，采用一一套模模板，，可以以提高高模板板的周周转次次数，，而且且避免免了大大模板板实现现可调调而造造成的的技术术难度度和制制造难难度，，节约约了模模板系系统的的制造造成本本。(2)结合合梁部部施工工的提提升问问题统统筹考考虑，，依靠靠爬架架的提提升系系统解解决了了梁部部施工工中的的提升升问题题，避避免了了大型型起重重设备备如塔塔吊、、缆索索吊的的投入入，从从而节节约了了工程程成本本。3.主主墩爬爬模结结构爬模主主要由由以下下五个个部分分组成成（如如图））。3.1爬升升架它具有有承重重和滑滑升作作用，，是特特殊设设计的的稳定定构架架。每每组爬爬架有有6对对钢夹夹头，，每对对钢夹夹头都都带有有安全全钢销销（安安全装装置）），在在提升升过程程采用用人工工限位位，装装在钢钢夹头头上，，可垂垂直滑滑动，，卡在在滑道道工字字钢腹腹板上上起着着限位位导向向的作作用，，爬升升架提提升采采用yCD23/200型提升升千斤斤顶，，带安安全装装置。。3.2滑道道滑道采采用I320工字钢钢与大大块模模板焊焊接为为整体体，不不须预预埋螺螺栓。。爬升架架与滑滑道之之间采采用销销接，，配有有特殊殊的钢钢夹头头在爬爬升架架支点点处与与钢滑滑道连连接，，有足足够的的稳定定支点点和长长度。。3.3提升升桁架架提升桁桁架为为N型万能能杆件件拼装装成的的“井井”字字形，，爬升升架的的斜爬爬升通通过调调整提提升桁桁架下下的楔楔形块块来实实现（（17′、、18′杆杆件））。3.4模板板3.4.1外模模外模采采用大大块钢钢模板板，每每节高高4.0m，按照墩墩径大大小不不同共共39节，，每节节按照照卷扬扬机的的起重重能力力设计计为12～～16块钢钢模板板，模模板为为框构构结构构，具具有足足够的的强度度、钢钢度和和稳定定性，，并且且满足足桥墩墩外形形尺寸寸的要要求，，单块块宜整整体组组合或或装配配组合合。相相邻模模板间间，上上下节节钢模模间均均用栓栓接，，配有有定位位销。。3.4.2内模模内模采采用翻翻模，，每节节高度度2m，每个墩墩设3组，，随墩墩身的的逐节节上升升按照照4m级数向向上翻翻动。。内模模的安安装与与拆除除通过过墩内内设置置的可可调式式工作作盘实实现，，工作作盘悬悬挂在在爬架架上，，可随随爬架架上升升，亦亦可自自行调调节位位置，，方便便墩内内及墩墩上作作业。。内模采采用KS2050双曲可可调钢钢模，，四块块或五五块模模板利利用KH2520或2530可调调珩架架组合合成一一个模模板单单元，，单元元内模模板之之间采采用螺螺栓连连接；；墩身身收坡坡通过过在模模板单单元之之间设设置变变角可可调KB2020尖板实实现，，单元元之间间珩架架的连连接采采用特特制可可收缩缩连接接件，，形成成上小小下大大的变变截面面。每每次立立模高高度4米，，与外外模同同步。。内模系系统的的模板板及支支撑件件均经经过结结构检检算，，对结结构薄薄弱部部位均均进行行加强强加固固处理理。3.5扒杆杆为解决决墩身身中各各种施施工材材料和和小型型机具具的提提升问问题，，每个个爬升升桁架架上设设2副副吊重重为2.5t的起重重扒杆杆。扒扒杆上上使用用的钢钢丝绳绳选用用不旋旋转钢钢丝绳绳，以以免在在起吊吊长大大杆件件时，，由于于钢丝丝绳的的旋转转，碰碰坏墩墩身或或模板板，造造成安安全事事故。。3.6内工工作盘盘为了解解决施施工中中内模模安装装及拆拆除，，钢筋筋等材材料的的堆放放，操操作人人员的的站立立，激激光准准直仪仪光靶靶的安安装等等问题题，通通过对对以往往此类类问题题的对对比研研究，，设计计了可可升降降式内内工作作盘。。内工工作盘盘采用用φ100mm钢管制制造，，上铺铺6cm木脚手手版，，中间间预留留激光光准直直仪光光靶安安装孔孔。为为适应应墩身身直径径随高高度而而减小小的问问题，，工作作盘采采用可可伸缩缩结构构，通通过大大钢管管套小小钢管管实现现，工工作盘盘采用用倒链链悬挂挂于设设在爬爬架上上的牛牛腿之之上，，上下下升降降自由由。3.7爬模模的加加工制制作爬架、、滑道道、大大块模模板及及滑升升桁架架的非非标杆杆件加加工全全部在在工厂厂进行行。为为了确确保加加工质质量，，除有有加工工精度度要求求外，，出厂厂前应应在厂厂内整整体分分阶段段试拼拼，上上下节节互拼拼。待待检查查合格格后再再解体体节段段大块块模板板运往往现场场组装装。制制作的的关键键是拼拼装的的位置置要准准确和和拼节节部件件的互互换性性。3.8施工辅助设设备3.8.1施工电电梯对于高度大于50m的桥墩，为解决作作业人员上下问题题，配置专用载人人电梯。电梯采用用江汉建筑机械厂厂生产的SCD100型单笼电梯。电梯梯的使用方便了作作业人员上下墩，，减轻了作业工人人的劳动强度，大大大降低了因上下下墩爬梯而可能出出现的安全隐患。。3.8.2施工供供电三座桥分别设400KVA变压器各一台，供供各桥施工用电，，包括混凝土拌合合站及各墩台施工工用电。全桥设贯贯通线，分别在各各墩位处下线，上上墩电缆在施工电电梯塔架内布设。。爬架上设用电集集中控制箱，墩上上用电进行统一管管理，墩上所使用用的每台电器设备备必须安装漏电保保护器，以保证施施工安全。3.8.3供水系系统在桥一端山上设一一水池，供全桥施施工及混凝土拌合合使用。上墩水管管随电梯塔架架设设，提供墩上工作作面冲洗、养护及及其他施工用水。。3.8.4避雷设设施由于地处高雷区，，又是高空作业，，避雷问题尤显重重要。施工中，在在每侧爬架顶设置置避雷针并与墩身身钢筋相连，通过过墩身钢筋下端引引出接地。墩身的的防雷击等级参考考有关高耸结构物物的规定，其接地地电阻不大于3欧欧。但是当遇有雷雷雨天气时，施工工人员必须从墩上上撤离。室采用爬模施工的的松头江特大桥空空心高墩4.爬模施工工艺艺流程4.1爬升架安装装流程：4.2大模板提升升流程4.3爬模施工工工艺流程图5.爬模的施工5.1.1大循环环安排根据三座桥的具体体情况，把三座桥桥13个空心墩的的施工纳入一个大大的循环进行安排排，排出每一组大大模板的循环路线线，现场组织中严严格按照循环线路路进行模板的调度度，并随时根据现现场实际情况对模模板的循环线路进进行调整，保证模模板循环流畅。模板的周转及调配配由专人负责，并并成立模板运输组组，配备专人及专专用机械设备，保保证了模板调配的的正常进行。5.1.2小循环环安排施工前根据工序分分析计算出完成一一个单循环作业所所需要的时间，并并排出单循环的网网络图。施工中指指定专人进行现场场写真，不断优化化循环网络，使单单循环的时间从开开始时的10天提提高到3天一个循循环。详见下图。。施工前制定切实可可行，周密细致的的爬模施工操作工工艺和安全技术措措施，层层交底，，落实到施工班组组和具体操作人员员。施工中严格劳劳动力组织，实行行专业班组定岗定定人操作。根据各桥的具体情情况安排施工班组组，每班45人，，分4个小组，其其中：外模组10人，内模组8人人，钢筋组12人人，砼组15人。。每组设指挥一人人，值班电工1人人，技术值班1人人，负责爬升过程程中协调指挥和安安全技术方面的指指导。5.1.3工序劳劳动力组织5.2施工测量高墩施工，测量定定位较为复杂，为为此设立了专测小小组并指定专人负负责，以保证测控控结果正确。每组组模板安装前后,均须用激光准直直仪投出墩中心点点至墩施工顶面,施工人员据此进进行模板安装和检检查调整。每施工工两组均要用全站站仪对激光准直仪仪的投点进行复核核，以确保墩身结结构尺寸准确无误误。5.3钢筋施工为了加快高墩的施施工进度，针对空空心高墩设计中钢钢筋数量大，接头头多的具体情况，，施工前对钢筋接接头施工进行专门门研究，初步选择择了两种接头施工工方式，即电渣焊焊和CBR剥肋滚轧直螺纹连连接技术。通过现现场对照，虽然两两种方式都能达到到设计及使用要求求，但电渣焊速度度慢、工作面污染染严重，而CBR连接技术多数工作作在地面加工完成成，高空连接工作作量小、操作简单单，工作速度快，，满足了现场快速速施工的要求。CABR剥肋滚轧直直螺纹连连接技术5.4模板施工模板施工过程中，，每个拼墩使用相相应位置(尺寸)的模板。墩身调调节段模板采用自自行加工的模板施施工，调节段以上上第一节模板采用用16t吊车组拼，待第一一节模板内混凝土土强度达到一定强强度后安装爬架，，滑升桁架和扒杆杆等起重机具，然然后利用爬架提升升扒杆安装第二节节模板。以后每完完成一节墩身混凝凝土，爬架爬升一一次，直至墩身施施工完毕。内模也也采用同样的施工工方法，第一组内内模采用吊车吊装装，墩身爬架提升升扒杆安装好后利利用扒杆安装。模板施工外模吊装装内模安装5.5砼施工5.4.1砼采用用泵送砼施工技术术。根据桥墩高度度选用三依公司生生产的SANY牌HBT50c泵，其主要技术参参数见下表，泵管管选用内径125mm的配套泵管，泵管管沿墩身通风孔固固定爬高。5.5.2施工中中应引起关注的几几个问题：①为克服温度变化化引起墩身开裂，，施工中需采用早早强、高效减水剂剂等综合效果，随随不同气候条件调调整水泥用量和混混凝土配合比，并并加强混凝土养护护降温保湿工作。。②墩身施工采用泵泵送方式入模，对对粗、细骨料的质质量及砼的塌落度度的控制是施工中中应注意的问题。。特别是细骨料的的问题，应严格按按照泵送砼对细骨骨料的要求执行，，即0.315mm以下的颗粒含量不不小于15%。③由于部分桥墩施施工时室外的温度度高达36℃～39℃，所以怎样样保证混凝土的顺顺利泵送入模，最最大程度降低入模模温度也是值得注注意的问题。在这这几座桥高墩的施施工中，采取了一一些措施，较好的的解决这个问题。。首先在拌和站搭搭设凉栅，不让太太阳直射到大堆料料，这样可降低大大堆料温度3℃～～5℃，对粗骨料料冲水降温可降低低粗骨料温度6℃℃～8℃，对泵管管环绕打有小孔的的塑料管，外包麻麻袋，塑料管内通通水以降低泵管温温度。通过试验在在夏季白天使用这这种措施可降低入入模温度3℃～5℃。通过以上措措施，入模温度控控制在25C0以内，保证了混凝凝土顺利泵送，不不发生堵管，降低低了入模温度，较较大程度降低了出出现温度裂缝的几几率。④高墩混凝土的养养护由于难度较大大，而不被重视。。本次施工中使用用了两种养护方式式。第一是在拆外外模后喷液体养护护剂养护。二是在在墩内吊一环墩钢钢管，钢管向墩侧侧打孔，钢管连接接到高压水池，定定时开关闸阀进行行养护，养护水管管可随爬架的提升升而升高。通过现现场使用，效果较较好。爬模工艺属无支架架施工工艺，它保保留了滑模自身不不用脚手架的优点点，不象滑模那样样必须连续作业，，需要大型专用起起重设备等特点，，从而使施工更安安全，墩身线形控控制更加容易。采采用大块模板技术术可使混凝土结构构尺寸精确、表面面光滑，施工高度度不受限制，专用用设备少等优点。。5.5.1利用爬爬模施工加快了施施工进度,在施工工中最快一个循环环只需40小时,由于混凝土等强强等原因,一般一一个循环为2～3天。一个90米米高墩,墩身施工工最长需60多天天,是高墩快速施施工的一种理想方方法。5.6施工所取得的成效效5.6.1利用爬爬模施工加快了施施工进度,在施工工中最快一个循环环只需40小时,由于混凝土等强强等原因,一般一一个循环为2～3天。一个90米米高墩,墩身施工工最长需60多天天,是高墩快速施施工的一种理想方方法。5.6.2利用爬爬模施工节省周转转材料,节省人工工工时。爬模施工工只需用万能杆