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高桥墩翻模施工技术的应用与发展


高桥墩翻模施工技术的应用与发展
我国铁路高桥墩施工技术从 60 年代后期至今的 30 年间有很大的发展, 早期普遍采用滑模施工技术, 当时对桥墩的质量要求为“内实外顺”,80 年代后期少数施工单位用过爬模,进入 90 年代,由于对施工质 量、安全以及技术可操作性等诸多方面提出更高的要求,我院在总结滑模施工技术的基础上,研究开发了 自升工作平台工翻动钢模板施工技术,在南昆

铁路八渡南盘江特大桥试用成功,以后陆续推广到神延、神 朔、内昆等铁路及公路桥墩施工中,使桥墩达到了“内实外美”的新要求,取得了明显的社会效益与经济效 益。 1 基本原理和总体结构 自升工作平台式翻动钢模板由工作平台、提升架、吊架、模板系统、液压提升设备、 中线控制系统和附属设备等部分组成,施工风力较大时,还应设置抗风架。内昆铁路花土坡大桥 110m 高 墩采用的翻模结构如图 1 所示。其基本原理是:将工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土上,以液压 千斤顶为动力提升工作平台,达到一定高度后平台上悬挂吊架,施工人员在吊架上进行模板的拆卸、提升、 安装、绑扎钢筋等。混凝土的浇注、捣固、吊架移位和中线控制等作业则在工作平台上进行。内外模板各 设 3 层,循环交替翻升。当第 3 层混凝土浇注完成后,提升工作平台,拆卸并提升第 1 层模板至第 3 层上 方,安装、校正后,浇注混凝土,周而复始,直至完成整个墩身的施工。 2 施工工艺流程 施工准备->组装翻模->绑扎钢筋->浇注混凝土->提升工作平台->模板翻升->施工至墩顶, 拆除模板->拆除平台。模板翻升、钢筋绑扎、混凝土浇注和平台提升等项工作是循环进行的,直至墩 顶。其间穿插平台对中调平、接长顶杆、混凝土养生及埋设预埋件等项工作。 3 几个关键的技术问题 3.1 工作平台的结构稳定 平台是由顶杆支撑在已成墩身的混凝土上,所以,必须保证组成平台的各杆件、杆件间的连接和支 撑顶杆在各自最不利状态下有足够强度、刚度和稳定性。液压翻模总体结构上由于平台与模板各为独立体 系,互不联系,加之模板翻升时平台须提升到一定的高度,使得支撑顶杆空长达 1.8m 之多,因此需采取如 下措施加以解决:①工作平台较大时采用 轻型空间桁架结构,其重量轻、刚度大,以减轻顶杆荷载;②采 用ф 48mm*3.5mm 钢管作顶杆,配 GYD60 型大吨位千斤顶,保证了单根顶杆的稳定;③合理设置顶杆位置、 数量,使得实际单根顶杆负荷控制在所不惜 4kN 内。 3.2 平台抗扭及抗风措施 我们专门设计了抗风架, 并在墩身内壁设置了 4 组倒链剪刀拉撑; 同时注意控制平台上荷载的平衡性, 避免偏压现象的产生。在大风经常出现的时段,还在墩身混凝土中临时增埋了 4 根抗扭柱。 3.3 模板的分块和收坡设计 采用 3 节模板完成整个墩身施工,圆端模板必须适应墩身半径从墩底到墩顶的变化,因此,模板的设 计半径取墩身 Rmax 和 Rmin 的平均值,并采用曲率可调模板。外模的抽动模板有大、中、小组 3 种规格,其宽 度比一般取 9:3:1 或 6:3:1,大抽动模板的宽度一般不超过 1000mm,且当宽度超过 500mm 时,设置 1 道可调装置。 采用抽动模板的方式收坡,不但避免了靠面板相互搭接错动收坡而造成墩身表面产生不规则错台现 象,而且操作简单,收坡尺寸准确,模板安装、校正时间短。外观要求不高的空心墩内壁,仍采用错动和 抽动模板相组合的形式收坡。 3.4 墩身外圆轮廓的线型控制的模板加工。 由于圆端形收坡桥墩两侧圆弧形部分是近似吻合,理论上就存在误差,因此施工控制较难。除上述设 计上的考虑外,模板的加工精度和施工操作也非常重要。钢模板加工除执行《钢结构工程施工及验收规范》 GB50205-95 的基本规定外,还要求其面板表面不允许有孔洞(拉筋孔除外)、毛刺、缝隙以及熔渣等; 模板组焊必须作工装;模板的上下口应经刨边处理;出厂前进行试拼装,要求组拼后的模板接缝缝隙和错 台均小于 1mm。施工过程中,应认真调整使之与设计圆弧线相吻合。 3.5 中线控制 高墩桥梁桥位一般都在陡峻的山沟里,地形条件不好,通视性差,中线控制一般采用自动安平 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,而且准确, 可靠。 3.6 顶杆回收倒用 顶杆回收的方法是,在顶杆外设Φ 60mm*4mm 套管,套管上端与工作平台连接,平台提升时,套 管在顶杆外形成Φ 60mm 的空洞,避免了顶杆与混凝土的粘结。顶杆接长到一定长度时将顶杆拔出,在墩身 混凝土顶面设置钢靴,将顶杆插入钢靴内即完成了顶杆的回收倒用。顶杆的回收分批对称进行,每批不超 过 20%,并至少间隔 2 根顶杆。 4 翻模特点和存在的问题 自升工作平台式翻动钢模板吸取了滑模和爬模的优点,把平台和模板分成 2 个独立的体系,克服了滑 模施工要求的连续性、施工组织复杂性及混凝土外表质量欠佳的不足,解决了爬模形成施工平台困难、工 作强度大、费料费工的问题,为高墩施工提供了一种安全可靠、简单易控的模板施工技术。翻模施工有以

下优点:①施工的桥墩外观质量好,与滑模相比,无扭转和不规则错台现象,墩身表面光滑平顺;②施工 进度较快,其施工速度因桥墩截面尺寸和形状的不同略有差异,一般每天可完成 1 板,日进度 1.5m,仅次 于滑模;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Φ 48mm*3.5mm 钢管作顶杆并分段回收倒用,完成 100m 高墩,液压翻模比滑模可节约顶杆用钢量80%。 5外爬式液压翻模 外爬式液压翻模构造如图2所示。与内顶杆式翻模相比,除用爬架装置代替提升架外,其余均相同。 工作平台通过爬架装置支撑在模板上,当第3层混凝土浇注完成后,分组释放顶杆受力,拆除下节顶杆接 至上端,重新支好顶杆,提升工作平台后,拆卸并提升第1层模板至第3层上方,安装、校正,然后绑扎 钢筋、浇注混凝土,如此循环上升,直至完成整个墩身的施工。 爬架装置由顶杆、爬杆、垫梁组成,用于支撑千斤顶爬升,并通过模板把平台及施工荷载传到已浇注 的墩身上。不收坡的矩形墩的爬架装置设置比较简单,收坡桥墩的爬架装置通过收坡装置丝杆带动向桥墩 中心方向移动。 内昆铁路乌家坪1号大桥全长439.27m,3、4号主墩设计为双壁墩,墩高分别为77.75m, 壁厚1.8m,双壁净间距为6.2m,墩身横向坡率为30:1。采用外爬式液压翻模施工,基本达到了设 计意图。该法在继承了内顶杆式翻模优点的基础上,还有以下优点:①顶杆随模板的翻升而翻升,每个千 斤顶只需8m 顶杆,大大节省了顶杆的用量;②平台与墩身连为一体,模板在环向对平台有很强的约束作 用,对平台的抗扭非常有利,增强了平台的稳定性,施工荷载对模板和平台的扰动很小,对桥墩的施工精 度没有影响;③爬杆采用的槽钢组焊形式比套管采用外径60mm 钢管刚度大,增强了对顶杆的约束作用, 使平台的提升高度达到2.2m,能采用2.0m 节高的模板,减少模板翻升的次数,加快了施工进度;④浇 注混凝土过程中不需要提升模板,不存在顶杆与套管的粘连问题,更易于施工。不足之处是:墩身截面小 时,模板分得太碎;顶杆接头在同一截面上,存在薄弱环节。 6结束语 自升工作平台式翻动钢模板是高桥墩施工的一个较好的解决方案,已在多座桥梁中应用,受到施工单 位和建设指挥部的好评。外爬式液压翻模用于不收坡或单向收坡的矩形高墩优势最明显,内昆铁路乌家坪 大桥已顺利完成2个单向收坡双墩壁的施工,使用效果良好;用于圆形(圆端形)桥墩时,虽然构造设计 有一定难度,墩身截面收坡对爬架装置的受力和构造的要求也较高,但也完成了施工图设计,其使用效果 有待于实践检验。 尽管翻模在工程应用中收到了较好的效果,但我们尚没有相关的试验,目前使用的顶杆支承力较小, 其安全度还缺乏定量的数据,应加强顶杆稳定性和群杆支承能力的研究。


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