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摘要:本文主要以靖西至那坡高速公路第二合同段薄壁墩翻模施工为背景,通过介绍提升脚手架的适用范围、制作方式、施工工艺及质量和安全相关控制规程,突出提升脚手架在高墩施工中的优势,为同类型工程施工提供参考。此技术已成功应用于广西靖西至那坡高速公路金龙岩大桥与果乱大桥空心薄壁墩的施工,取得了良好的经济社会效益,有广泛的应用前景。
一、前言
靖西至那坡高速公路第二合同段位于广西靖西县和那坡县境内,路线总长24.987公里,本路段山体绵延起伏,沟壑纵横,工程量以桥隧为主,空心薄壁墩桥梁有两座,分别为果乱大桥和金龙岩大桥。果乱大桥薄壁墩左线7、8、9号高度分别为33m、37m、37m,右线3、4、5、6、7、8、9、10号墩高度分别为38m、39m、42m、44m、48m、51m、45m、36m。金龙岩大桥薄壁墩左线2、3、4、5、6、7、8、9号墩,高度分别为33m、41m、54m、53m、51m、46m、36m、36m,右线桥2、3、4、5、6、7、8号墩高度分别为41m、49m、54m、57m、54m、50m、44m。由于山坡陡峭,极大的增加了施工难度。为攻克在山区陡坡上施工空心薄壁高墩这个难题,项目部先采用整体满堂支架,施工进度和经济效益均不理想,后决定改用整体提升脚手架进行翻模施工。经金龙岩大桥与果乱大桥空心薄壁墩施工实践验证,采用提升架法可加快施工速度,有效缩短施工工期,经济和社会效益显著。所获得的成功经验,对探索提高高墩施工效率有借鉴作用。
二、施工工艺流程及操作要点
本技术采用整体提升脚手架作为施工平台进行施工,整体提升脚手架在承台上面预先搭设好,形成一个封闭的施工平台,用对拉手拉葫芦作为提升设备,随着高墩的浇筑逐步上提,浇筑完成后采取塔吊配合提升拆除。
1、工艺流程概述
第一节钢筋安装→第一节模板安装→第一节砼浇注→拼装整体式脚手架→第二节钢筋安装→第二节翻模安装→第二节砼浇注→首次提升脚手架→第三节钢筋安装→第三节翻模安装→第三节砼浇注→第二次提升脚手架→如此类推至墩顶。
2、工艺流程图
a 支承系统
提升架的支承系统共由8根钢棒组成,钢棒直径为70mm,插在墩身预埋孔内,钢棒两端设限位装置,使其与墩身锁定。钢棒长1.5m,每次浇筑均须在基模0.6m以下设置预留孔。
b 底座
提升架底座采用4榀I20双工字钢组成(2根焊成1组),槽钢环抱墩身,与墩身净距为10cm,且4根双工字钢伸出8个悬臂,形成“#”型框架,槽钢用以支承上部脚手架系统,脚手架底座支承在钢棒上。为了方便钢棒的安装与拆除,在脚手架底支承点的下面安装吊篮。
c 脚手架系统
由于提升架的主要重量是脚手架系统,为了降低提升架自重,采用刚度大、重量轻的钢管制作脚手架系统,即用φ4.8cm,壁厚2mm的扣件式钢管通过扣件联结成脚手架系统,竖向套入焊在槽钢上的20cm长Φ25螺纹钢。
①墩身每次浇筑标准高度为3m,钢筋一次性接长6m,提升架高度为9m。
②框架外形尺寸为9.7×4.28m(以金龙岩大桥右幅5#墩为例,根据不同墩身底截面尺寸而定),系统以φ48mm竖向钢管作支承,与焊在底座承载梁槽钢上的20cm长Φ25螺纹钢套接。
③垂直方向:顺、横桥向单边均布置两排,间距为100cm。每层高2m,共4层。
④每层框架顶面上铺设竹条板及菱形防滑钢网,分层框架之间设上下人梯。
⑤框架外侧及底座下设防落安全网,框架4面贯通,为施工人员提供一个整体式、全封闭操作空间。
⑥内层脚手框架与墩身间预留60cm距离,作为安拆模板的活动空间。
3.2、施工工艺
整体提升脚手架结合翻模法施工工艺的总体思路是:在塔吊的配合下,墩身外安装一套整体式脚手架,脚手架与模板之间预留约10cm间距,脚手架作为模板安装和混凝土浇筑的施工平台,而且还可作为墩身施工时的全封闭安全防护装置。
a 脚手架拼装
第一节墩身施工完成后,开始安装脚手架。考虑到整体式脚手架外型尺寸较大,整体转运或吊装不便,因此,底座及脚手架系统直接在承台上组拼。
第一节墩身浇筑完成,拆除下面模板,预留顶上1节模板后,开始拼装脚手架。首先在承台上用辅助钢材或石渣调平一个操作台,然后在操作台上拼装底座,横桥向安装可伸缩调节的底座。在底座型钢上安装 [22槽钢作为脚手框架的主要支撑横梁,槽钢支承处采用焊接,然后再分层拼装脚手架系统。
b 脚手架提升
墩身第二次混凝土浇筑完毕后,首次提升脚手架,提升主要利用对拉手拉葫芦来完成。提升按以下步骤进行:
①脚手架共设8个提升吊点,采用8个10吨的手拉葫芦。
②手拉葫芦下方钩在脚手架的底座吊环,上方横越墩顶,凭链条拉力固定。
③通过人工同时收紧8个吊点的手拉葫芦,逐步往上提升脚手架,在提升过程中,应经常检查模板与脚手架之间是否有钩挂现象。
④塔吊与单侧底座工字钢链接,在手拉葫芦损坏或其他意外失稳情况下控制底座单侧不下落,底座倾斜后,将与薄壁墩锁死,保证提升安全。
⑤脚手架在提升过程中由专人负责指挥,确保8个提升葫芦均匀受力,匀速上升。
⑥脚手架在接近支承钢棒位置时应适当放慢上升速度,当脚手架超过预留孔30~50cm后,稳住脚手架。
⑦人工安装支承钢棒,调平8条支承钢棒构成的支承平面。
⑧轻轻放下脚手架,使其平稳地支承在钢棒上,然后在脚手架墩身之间设水平横杆临时支撑固定脚手架。
⑨工人上下空心薄壁墩采用2m*1.5m钢管爬梯,爬梯设置剪刀撑并用缆风绳固定,外侧布安全网封闭。
重复上述工序直至浇筑完成。
c 提升架拆除
墩身施工完成后,利用塔吊拆除提升架。首先拆除墩身模板,然后逐层拆除脚手架系统,最后利用塔吊将提升架底座整体提出墩身。
3.3 施工控制要点
①提升架拼装应安排有经验的熟练工操作,落实好各项防护装置,并安排专人随时观察、监督、指挥。
②安装完毕后,须经安全部门检查合格后方可使用。
③为保证提升设备安全可靠,每次使用前均需检查。
④安全员要经常检查支撑系统、底座、脚手架等处的焊缝是否开焊,螺栓是否变形,扣件是否滑扣,脚手架垂直度是否超偏等。发生异常情况随时修整。
⑤提升过程中除对拉葫芦操作工人外,不得有其他人员滞留系统内。
⑥操作人员必须佩戴好安全防护装置,安全带系在底座工字钢上,避免提升过程中发生意外。
⑦应根据工期、运送材料、提升高度、施工人员和管理人员(包括监理)的需要等确定是否安装垂直运输机械(包括人货两用梯)。
⑧整个施工过程中必须设置安全警戒区域,设明显标志,严禁无关人员通行,并有专人监护,以防物件坠落伤人。
三、质量保证措施
1、严格控制各构件制作安装精度,对各个焊接或连接部位随时进行检查调整,保证结构的安全性能。
2、每一次提升都要进行精准的尺寸测量,使得支架与墩身之间的距离满足设计要求,提升到位后将支架各固定部位锁死,以保证施工安全。
3、采用全站仪对每节墩身进行坐标法放样控制墩身平面偏位误差。也可采用垂准仪对每节模板定位。为避免日照引起墩身侧移的影响,施工放样和复核时应选择在日照影响最小时进行。
4、严格按照《公路桥涵施工技术规范》的规定进行钢筋、模板、混凝土作业。
四、结语
由于该技术采用常规材料、设备,通过优化支架设计和施工组织,做到了支架用量少,施工速度快,成本少;利用常规材料、设备,有利于充分利用现有社会资源,减少了能源、材料消耗;支架设计较为简单,且施工操作方法简便,熟练的工人经培训容易掌握,便于推广应用;施工方法简单,便于操作,安全性高,大大降低了作业危险性。
一、前言
靖西至那坡高速公路第二合同段位于广西靖西县和那坡县境内,路线总长24.987公里,本路段山体绵延起伏,沟壑纵横,工程量以桥隧为主,空心薄壁墩桥梁有两座,分别为果乱大桥和金龙岩大桥。果乱大桥薄壁墩左线7、8、9号高度分别为33m、37m、37m,右线3、4、5、6、7、8、9、10号墩高度分别为38m、39m、42m、44m、48m、51m、45m、36m。金龙岩大桥薄壁墩左线2、3、4、5、6、7、8、9号墩,高度分别为33m、41m、54m、53m、51m、46m、36m、36m,右线桥2、3、4、5、6、7、8号墩高度分别为41m、49m、54m、57m、54m、50m、44m。由于山坡陡峭,极大的增加了施工难度。为攻克在山区陡坡上施工空心薄壁高墩这个难题,项目部先采用整体满堂支架,施工进度和经济效益均不理想,后决定改用整体提升脚手架进行翻模施工。经金龙岩大桥与果乱大桥空心薄壁墩施工实践验证,采用提升架法可加快施工速度,有效缩短施工工期,经济和社会效益显著。所获得的成功经验,对探索提高高墩施工效率有借鉴作用。
二、施工工艺流程及操作要点
本技术采用整体提升脚手架作为施工平台进行施工,整体提升脚手架在承台上面预先搭设好,形成一个封闭的施工平台,用对拉手拉葫芦作为提升设备,随着高墩的浇筑逐步上提,浇筑完成后采取塔吊配合提升拆除。
1、工艺流程概述
第一节钢筋安装→第一节模板安装→第一节砼浇注→拼装整体式脚手架→第二节钢筋安装→第二节翻模安装→第二节砼浇注→首次提升脚手架→第三节钢筋安装→第三节翻模安装→第三节砼浇注→第二次提升脚手架→如此类推至墩顶。
2、工艺流程图
a 支承系统
提升架的支承系统共由8根钢棒组成,钢棒直径为70mm,插在墩身预埋孔内,钢棒两端设限位装置,使其与墩身锁定。钢棒长1.5m,每次浇筑均须在基模0.6m以下设置预留孔。
b 底座
提升架底座采用4榀I20双工字钢组成(2根焊成1组),槽钢环抱墩身,与墩身净距为10cm,且4根双工字钢伸出8个悬臂,形成“#”型框架,槽钢用以支承上部脚手架系统,脚手架底座支承在钢棒上。为了方便钢棒的安装与拆除,在脚手架底支承点的下面安装吊篮。
c 脚手架系统
由于提升架的主要重量是脚手架系统,为了降低提升架自重,采用刚度大、重量轻的钢管制作脚手架系统,即用φ4.8cm,壁厚2mm的扣件式钢管通过扣件联结成脚手架系统,竖向套入焊在槽钢上的20cm长Φ25螺纹钢。
①墩身每次浇筑标准高度为3m,钢筋一次性接长6m,提升架高度为9m。
②框架外形尺寸为9.7×4.28m(以金龙岩大桥右幅5#墩为例,根据不同墩身底截面尺寸而定),系统以φ48mm竖向钢管作支承,与焊在底座承载梁槽钢上的20cm长Φ25螺纹钢套接。
③垂直方向:顺、横桥向单边均布置两排,间距为100cm。每层高2m,共4层。
④每层框架顶面上铺设竹条板及菱形防滑钢网,分层框架之间设上下人梯。
⑤框架外侧及底座下设防落安全网,框架4面贯通,为施工人员提供一个整体式、全封闭操作空间。
⑥内层脚手框架与墩身间预留60cm距离,作为安拆模板的活动空间。
3.2、施工工艺
整体提升脚手架结合翻模法施工工艺的总体思路是:在塔吊的配合下,墩身外安装一套整体式脚手架,脚手架与模板之间预留约10cm间距,脚手架作为模板安装和混凝土浇筑的施工平台,而且还可作为墩身施工时的全封闭安全防护装置。
a 脚手架拼装
第一节墩身施工完成后,开始安装脚手架。考虑到整体式脚手架外型尺寸较大,整体转运或吊装不便,因此,底座及脚手架系统直接在承台上组拼。
第一节墩身浇筑完成,拆除下面模板,预留顶上1节模板后,开始拼装脚手架。首先在承台上用辅助钢材或石渣调平一个操作台,然后在操作台上拼装底座,横桥向安装可伸缩调节的底座。在底座型钢上安装 [22槽钢作为脚手框架的主要支撑横梁,槽钢支承处采用焊接,然后再分层拼装脚手架系统。
b 脚手架提升
墩身第二次混凝土浇筑完毕后,首次提升脚手架,提升主要利用对拉手拉葫芦来完成。提升按以下步骤进行:
①脚手架共设8个提升吊点,采用8个10吨的手拉葫芦。
②手拉葫芦下方钩在脚手架的底座吊环,上方横越墩顶,凭链条拉力固定。
③通过人工同时收紧8个吊点的手拉葫芦,逐步往上提升脚手架,在提升过程中,应经常检查模板与脚手架之间是否有钩挂现象。
④塔吊与单侧底座工字钢链接,在手拉葫芦损坏或其他意外失稳情况下控制底座单侧不下落,底座倾斜后,将与薄壁墩锁死,保证提升安全。
⑤脚手架在提升过程中由专人负责指挥,确保8个提升葫芦均匀受力,匀速上升。
⑥脚手架在接近支承钢棒位置时应适当放慢上升速度,当脚手架超过预留孔30~50cm后,稳住脚手架。
⑦人工安装支承钢棒,调平8条支承钢棒构成的支承平面。
⑧轻轻放下脚手架,使其平稳地支承在钢棒上,然后在脚手架墩身之间设水平横杆临时支撑固定脚手架。
⑨工人上下空心薄壁墩采用2m*1.5m钢管爬梯,爬梯设置剪刀撑并用缆风绳固定,外侧布安全网封闭。
重复上述工序直至浇筑完成。
c 提升架拆除
墩身施工完成后,利用塔吊拆除提升架。首先拆除墩身模板,然后逐层拆除脚手架系统,最后利用塔吊将提升架底座整体提出墩身。
3.3 施工控制要点
①提升架拼装应安排有经验的熟练工操作,落实好各项防护装置,并安排专人随时观察、监督、指挥。
②安装完毕后,须经安全部门检查合格后方可使用。
③为保证提升设备安全可靠,每次使用前均需检查。
④安全员要经常检查支撑系统、底座、脚手架等处的焊缝是否开焊,螺栓是否变形,扣件是否滑扣,脚手架垂直度是否超偏等。发生异常情况随时修整。
⑤提升过程中除对拉葫芦操作工人外,不得有其他人员滞留系统内。
⑥操作人员必须佩戴好安全防护装置,安全带系在底座工字钢上,避免提升过程中发生意外。
⑦应根据工期、运送材料、提升高度、施工人员和管理人员(包括监理)的需要等确定是否安装垂直运输机械(包括人货两用梯)。
⑧整个施工过程中必须设置安全警戒区域,设明显标志,严禁无关人员通行,并有专人监护,以防物件坠落伤人。
三、质量保证措施
1、严格控制各构件制作安装精度,对各个焊接或连接部位随时进行检查调整,保证结构的安全性能。
2、每一次提升都要进行精准的尺寸测量,使得支架与墩身之间的距离满足设计要求,提升到位后将支架各固定部位锁死,以保证施工安全。
3、采用全站仪对每节墩身进行坐标法放样控制墩身平面偏位误差。也可采用垂准仪对每节模板定位。为避免日照引起墩身侧移的影响,施工放样和复核时应选择在日照影响最小时进行。
4、严格按照《公路桥涵施工技术规范》的规定进行钢筋、模板、混凝土作业。
四、结语
由于该技术采用常规材料、设备,通过优化支架设计和施工组织,做到了支架用量少,施工速度快,成本少;利用常规材料、设备,有利于充分利用现有社会资源,减少了能源、材料消耗;支架设计较为简单,且施工操作方法简便,熟练的工人经培训容易掌握,便于推广应用;施工方法简单,便于操作,安全性高,大大降低了作业危险性。