翻模技术在铁路桥梁墩身施工的应用

翻模技术在铁路桥梁墩身施工的应用1、概述新建宜万铁路是我国在地质条件极为复杂的艰险山区修建的又一条高标准干线铁路。由XX集团负责施工的XX大桥是为跨XX水路、XX、下切深谷而设计的一座高墩悬灌双线铁路桥，该桥全长396.9m，其中1～5#墩为圆端型薄壁空心墩，其中1#、2#墩墩高93.5m，桥梁上部结构为1联（70+108+70）m连续梁和4-32m预应力砼梁，该桥为宜万铁路25个重点工程之一，上部结构属同类型国内之最。墩身外部坡比为35：1，内部坡比分别为70：1和65：1，两端采用半圆弧，中间由两米直线段顺接，两墩的线形变化和高度相似，墩身半径由6.95m逐渐减小到4.3m。这就要求墩身模板曲率一直在变化，如加工定型模板，投入巨大，决定采用翻模施工。为确保该桥达到创部优的目标，从砼实体质量、墩身线性以及外观上都提出了更高的要求，必须保证施工质量，一切按《验标》、《规范》施工。下面翻模工艺流程、墩身砼质量控制以及施工过程中出现的问题及处理方法简介如下，其中不免存在诸多不足，希望大家不惜赐教。2、翻模施工原理及工艺流程2.1翻模施工原理如下;根据墩身高度和现场地形条件，采用液压翻模施工工艺，该工艺具有以下优点：①施工的桥墩外观较好，与滑模相比，无扭转和不规则错台现象，墩身表面较为光滑平顺；②施工进度较快，气温条件许可前提下，一般2～3天可完成1板，一板1.5m；③可连续或间断施工，便于施工管理；④较好地解决了高墩收坡问题，操作简单方便，劳动强度低，作业安全；⑤液压翻模平台与模板没有连接，平台的偏移和扭转对桥墩中心没有任何影响；⑥采用φ48mm×3.5mm钢管作顶杆并分段回收倒用，比滑模可节约顶杆用钢量。翻模操作系统主要由模板系统、操作平台系统、液压提升系统及其附属系统组成。液压翻模的工作平台是混凝土的灌注、振捣和中线控制等作业的操作场地。平台采用平面板架结构，具有重量轻、刚度大的特点。平台通过顶杆和套管支撑于达到一定强度墩身的混凝土上，顶杆承受由平台传递的竖向荷载，套管抵抗水平荷载，并可防止顶杆失稳。平台提升时，千斤顶沿顶杆单向爬升，并带动平台和套管爬升。套管在混凝土内留下空洞。整个平台的提升只需一人操纵液压控制台即可完成。并提升一定高度。平台上悬挂吊架，在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装、钢筋绑扎等作业。混凝土的灌注、捣固、吊架移位和中线控制等作业则在工作平台上进行。模板设三层，循环交替。在施工过程中，当第三层混凝土灌注完成后，提升工作平台，拆卸并提升第一层模板至第三层，进行安装、校正，然后灌注混凝土，就此周而复始，直至完成整个墩身的施工。3、施工工艺3.1施工墩身实心段按照设计图纸预留平台安装预留孔，预留孔位置的精度中心偏差不大于10mm，孔中线垂直度误差不大于5mm。本工程采用φ100mm钢管成孔。3.2拼装模板，外模使用大块定型钢模，模板标准节1.5m高度，采用面板δ=5mm厚度钢板制作，外侧加钢带及钢管做龙骨加固；为节约投入，内部采用组合1.5mx0.3mx3mm小钢模拼装而成。模板进场后，首先在地面进行试拼，对照设计图纸按照模板编号试拼合格后，再在墩身拼装。拼装顺序：先外层模板再内层模板，模板加固采用可调围带加固，可调围带连接上弦采用半丝M18螺栓连接，下弦采用围带联接板连接，联接板设在外侧。模板模板拼装完成以后应对以下几项进行认真检查：模板中心线、平面位置、平整度、坡度、模板上口平整度等。3.3安装平台，顺序：安装操作平台→安装液压提升系统→调试液压控制系统→试提操作平台。安装液压提升系统具体步骤：把高2.6m套管（规格φ70×5mm）放入预留孔里面，套管上端焊接扁担梁上，把顶杆放入套筒里面，千斤顶底座固定在扁担梁，两个千斤顶一组，整个墩身共28组千斤顶，顶杆穿过千斤顶直接支承在实心墩或已达到强度的砼上。3.3绑扎空心墩身钢筋，为施工方便钢筋的连接采用挤压套筒。长度控制在4～6米，钢筋保护层的定位可以采用定位钢筋和砼预制块来完成。3.4砼施工3.4.1砼配合比的选取砼配合比的选取原则：，砼配合比中的外加剂不使用缓凝型的坍落度不易过大，早期强度相对较高，在浇筑速度允许的前提下尽量缩短混凝土初凝及终凝时间，以加快墩身施工速度。初凝时间控制在3～4小时，终凝时间控制在5～6小时，根据现场设备配置，考虑到操作平台稳定性，采用塔吊配合浇筑砼，坍落度控制在8～10cm，若采用输送泵垂直运输时，以满足泵送条件为宜，初凝和终凝时间也应做相应调整。3.4.2砼灌注砼浇注层厚控制在30cm～40cm，因本工程每次浇筑混凝土高度为1.5m，因此分四层浇筑。上层砼的灌注必须在下层砼初凝前进行,否则应加缓凝剂一定要注意布设均衡的问题，按顺（逆）时针的方向顺序浇注。同时注意了日照对模板的影响，先从模板阴面（靠近山体）的一面开始浇注分层均匀交圈进行。3.4.3平台提升和模板翻升。第一层灌筑完成后，提升工作平台１～２个行程，以防套管与混凝土粘结。此时应对所有设备和模板进行全面复查，发现问题及时处理。以后灌注过程中每隔一小时应提升平台一个行程。混凝土灌注完成后，继续按每小时一个行程提升6—7小时，直至最后灌注的混凝土终凝。此时停止平台的提升，等待混凝土的强度，当砼强度上升到可以支撑平台自重时即可将平台提升到位。安装下一节段的钢筋，钢筋安装完成后将最下层模板翻升至最上层，模板翻升由悬挂在工作平台上的手拉葫芦提升就位。模板提升应对称进行，以防平台偏载。（针对不同气温条件，在具体施工中，循环一两次后可以根据实际情况调整）。3.4.4砼养护一般可以采用两种办法进行养护1）预先在操作平台下沿顺空心墩周围挂一圈开有小孔的塑料管，通水喷洒；2）拆模以后，覆盖塑料薄膜进行养护。翻模操作平台拼装图翻模施工流程图实心段浇筑预埋钢管平台拼装、提升、调平模板安装实心段浇筑预埋钢管平台拼装、提升、调平模板安装模板圆弧调整钢筋绑扎砼浇筑砼配合比的选定平台提升、调平拆模、翻升砼养护平台纠偏3.4.5墩身砼的质量控制3.4.5.1接茬砼质量控制，因墩身混凝土分节浇注，接茬处理好坏对墩身砼质量至观重要，浇筑砼时顶面稍高于模板顶，然后用木抹子把表面浆液清除，初凝后及时凿毛、清洗处理，从而保证接茬砼质量；接缝外观质量控制，凿毛后混凝土面与模板顶面平齐，保证上下两段接缝平齐，外观良好。3.4.5.2线性控制，本桥墩身外观质量控制的重点为外圆轮廓的线形控制，由于该墩采用四周收坡，外坡35:1，内部收坡70:1和65:1，因此施工控制较难。除模板的加工精确，在施工中严格控制墩身中心线精度也是保证外观质量关键。因高墩桥梁桥位于山沟里，地形条件不好，通视性差，中线控制采用自动安平激光铅直仪，通过激光铅直仪将桥墩中心准确地引至工作平台上，不仅简化了繁琐的测量工作，而且该法不受雨、夜、雾的影响，相对较为准确、可靠。在施工过程除了依靠激光铅垂仪控制高墩的轮廓线形，墩身每施工3-4模采用全站仪对墩身轮廓线的平面位置进行校核。4、施工中注意事项4.1顶杆选用，顶杆共分1.5m、2.0m、2.5m、3.0m四种规格，顶杆之间采用了榫接接头方式。顶杆使用前要检查，顶杆本身不直顺、安装不垂直、榫接接头有错台会造成荷载集中，使得顶杆失稳平面弯曲，造成严重的质量和安全事故。使用前对弯曲变形的加以校正，严重的必须弃之不用，顶杆上的油漆及浮锈需清理干净，以防千斤顶卡簧失效；在提升过程中如顶杆上千斤顶咬痕较深进行及时更换。确保千斤顶行程一致。4.2模板纠偏，模板调整安装过程要安排专人对模板弧度、坡度及轮廓尺寸进行检查，根据不同高度墩身半径，计算每块模板的弦长，利用钢尺检查模板弧度，指导操作工人进行调整。并按一定方向顺序浇筑；当模板发生中线偏移或有扭曲时要及时利用利用拉筋、手拉葫芦配合纠偏；4.3液压平台纠偏，在施工中因平台荷载不均、千斤顶步调不一致、操作平台刚度变形、顶杆布置不当或选用不合格，会造成平台偏扭。一旦发生，将危及到平台安全要及时进行纠偏，具体操作如下：严格控制千斤顶提升高度，将每个行程在顶杆上标出，配有限位器千斤顶。尽量保持步调一致，选用配有限位调平卡千斤顶，保持操作平台水平，操作台司机做到勤检查、勤观察；每提升一个行程要检查一次，如有异常及时调整，必要时更换千斤顶。4.3套管防粘接，压翻模施工最怕的是在混凝土浇注时出现套管粘结现象，一旦出现个别套管与混凝土粘结时，处理措施要果断，必须及时松开套管与扁担梁的连接螺栓，保证平台正常提升。否则延误平台的提升时间，随着混凝土凝固，套管会越粘越多，最终整个平台套管全部粘住，系统失灵。5、安全保证措施5.1进入施工现场必须佩戴安全帽，高空作业高处作业人员应配工具袋，临边作业佩戴安全带；传递物品时，严禁抛掷。作业区下方划定危险作业区，严禁人员逗留或非施工人员通过。5.2平台四周及下方设置安全网，为减小风载影响，安全网尽量选择孔径较大的尼龙网。平台及吊架上满铺竹排或木板。5.3施工平台上的临时荷载须均匀布置，作业平台上的垃圾、废料应及时清理，施工用材料、工器具不得摆放在作业平台边缘。5.5工业电梯和塔吊操作人员须经专业培训，持证上岗，定期进行检查保养5.6工业电梯严禁超载使用，工业电梯不得运载较重施工机具、材料等物品。5.7机械设备应保持其技术性能良好，起重系统（钢丝绳、滑轮等）及制动系统定期进行检查。5.8用电线路及电气设备的绝缘必须良好，布线应整齐，设备的裸露带电部分应加防护。照明、动力合一的流动刀闸箱应装设漏电电流动作保护器。5.9在工业电梯和塔吊顶部安设避雷针，墩身施工到40m以上时，在操作平台上安设避雷针。5.10操作平台的拆除要有详细的安全措施及严密的施工组织，专人指挥，信号准确。5.12液压平台应有适当的抗风、抗扭措施，大雨或六级以上大风禁止作业。6、经验及教训液压翻模施工在铁路桥梁中也算一项新的施工工艺，国内同种类型施工只在内昆铁路使用过，经验数据少，在施工只能逐渐摸索，本工程在施工中有如下些经验体会及教训。5.1开始浇筑第一板砼出现套管粘结现象，随着混凝土凝固，套管越粘越多，提升到到位共粘接5根，平台也发生扭偏，无法继续下一步施工。通过联系厂家，采取果断措施：松开套管与扁担梁的连接螺栓，保证平台正常提升。同时在粘接套管外侧，重新留孔，调平平台后再施工。5.2通过摸索发现：①套管由原设计3.0m改为2.6m，增加壁厚，改为5mm。减少了套管在砼的留置长度，②由原定的提升20m强制调平平台一次，改为1～2个行程调平一次。③在砼浇筑过程缩短每行程间隔时间，调整为1个小时，在终凝后继续提升。终凝时间一般较试验室提供的数据延长1～2小时。此时停止平台的提升，等待混凝土的强度，当砼强度上升到1M