空心混凝土變截面斜塔翻模式施工技術(shù)

葛立敏,賴(lài)浩明,何丹勇

(浙江金能建設(shè)有限公司,浙江 寧波 315700)

空心混凝土變截面斜塔翻模式施工技術(shù)

葛立敏,賴(lài)浩明,何丹勇

(浙江金能建設(shè)有限公司,浙江 寧波 315700)

介紹了空心混凝土變截面斜塔應(yīng)用翻模式施工的技術(shù)特點(diǎn)和工藝原理,以及施工工藝流程和操作要點(diǎn),質(zhì)量安全技術(shù)措施,其關(guān)鍵技術(shù)是附墻承重的鋼豎楞與其附墻錨栓,起到“承上倚下”的荷載傳遞作用。最后介紹適用范圍及經(jīng)濟(jì)效益,供同行參考。

空心混凝土斜塔；翻模；施工

1 概 述

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展,尤其是市政交通等基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛建設(shè),各種型式的橋梁工程普遍興建。橋梁工程中的斜拉橋均需先行施工混凝土橋塔,用于掛住吊索支承橋面板,而隨著橋塔兩側(cè)橋面板的跨度不同,往往將橋塔設(shè)計(jì)成空心混凝土錐形變截面斜塔。變截面空心斜塔采用現(xiàn)有的液壓爬模技術(shù)施工存在較多缺點(diǎn),爬模裝置自重大(加上施工荷載)導(dǎo)致附墻荷載大,即作用在下節(jié)塔壁上的荷載大,會(huì)在斜塔根部形成較大的彎矩,從而背側(cè)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而引起混凝土開(kāi)裂,故荷載效應(yīng)對(duì)斜塔結(jié)構(gòu)有較大風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,必須尋求一種科學(xué)有效而又經(jīng)濟(jì)合理的施工方法,因此筆者在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上研發(fā)出“空心混凝土變截面斜塔翻模式施工技術(shù)”。首先從降低空心混凝土變截面斜塔(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“斜塔”)模板系統(tǒng)的自重和施工荷載著手,將內(nèi)外側(cè)模板的面板和背楞改為木質(zhì)模板材料,僅水平圍楞和豎向承重楞采用型鋼；同時(shí)將塔吊和鋼管腳手架操作平臺(tái)改為獨(dú)立式設(shè)置,僅保留水平向附墻拉結(jié)。豎向采用翻模式施工,即斜塔的第一節(jié)段高度為6 m,其余節(jié)段的高度為3 m。

2 技術(shù)特點(diǎn)及工藝原理

2.1 翻模裝置附墻荷載輕

用作豎向運(yùn)輸材料和模板系統(tǒng)周轉(zhuǎn)翻模的塔吊以及內(nèi)外鋼管腳手架操作平臺(tái)均獨(dú)立式設(shè)置,即兩者的重力荷載作用于斜塔和箱梁的結(jié)合段上,僅斜塔背側(cè)部分內(nèi)外腳手架荷載作用于斜塔塔壁已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土上,采用預(yù)埋型鋼方式承載腳手架的立桿(見(jiàn)圖1),有利于斜塔施工的穩(wěn)定。內(nèi)外側(cè)模板的面板和背楞采用木質(zhì)膠合板與方木,有利于降低模板系統(tǒng)的自重。上述措施使翻模施工時(shí)附著于斜塔上的荷載大大減輕,且便于工人翻模時(shí)安裝操作。

圖1 斜塔施工腳手架和塔吊安裝豎向剖視圖

2.2 翻轉(zhuǎn)式施工斜塔工藝

將斜塔沿豎向按3 m高為一節(jié)分出節(jié)段[1],內(nèi)外側(cè)模板按3 m高加工制作出兩套,第一節(jié)按6 m高綁扎鋼筋后將兩套模板安裝到位,澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù)達(dá)到一定強(qiáng)度后,拆除第一節(jié)段下半節(jié)3 m高的模板,翻轉(zhuǎn)式安裝到第二節(jié)段,保留第一節(jié)段上半節(jié)3 m高的模板,同時(shí)將6 m長(zhǎng)的承重鋼豎楞重新安裝到位。承重鋼豎楞起到“承上啟下”的作用,即承重鋼豎楞通過(guò)預(yù)埋在第一節(jié)段上半節(jié)段的承重錨栓，將第二節(jié)段的荷載包括模板系統(tǒng)自重和混凝土側(cè)壓力等荷載，傳遞到已硬化達(dá)一定強(qiáng)度的第一節(jié)段上半節(jié)塔壁混凝土上[2]。等第二節(jié)段的混凝土澆筑并達(dá)一定強(qiáng)度后,再將第一節(jié)段上半節(jié)的模板翻至第三節(jié)段,如此循環(huán)翻模式施工直至斜塔頂端。見(jiàn)圖2、圖3。利用塔吊提升模板結(jié)合人工裝配,加之模板自重輕便于操作,故施工效率高。

圖2 混凝土斜塔翻模工藝示意圖

圖3 翻轉(zhuǎn)式模板安裝剖面圖

2.3 模板系統(tǒng)承載力計(jì)算

內(nèi)外側(cè)模面板、方木豎楞承受混凝土側(cè)壓力和混凝土下料水平荷載按受彎構(gòu)件計(jì)算,水平鋼圍楞承受方木豎楞傳遞來(lái)的集中荷載按連續(xù)梁受彎構(gòu)件計(jì)算,對(duì)拉螺栓承受上述水平荷載按受拉構(gòu)件計(jì)算。承重鋼豎楞承受水平鋼圍楞傳遞來(lái)的集中荷載包括傾斜模板自重的法向荷載與風(fēng)荷載,按懸臂梁受彎構(gòu)件計(jì)算,計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4[3]。預(yù)埋入已澆筑節(jié)段的承重錨栓按受拉兼受剪構(gòu)件計(jì)算。

圖4 承重鋼豎楞附墻與模板系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖

3 施工工藝流程

空心混凝土變截面斜塔翻模式施工技術(shù)的施工工藝流程如下：測(cè)量放線→安裝塔吊和內(nèi)外腳手架→施工斜塔底部橋墩、箱梁結(jié)合段→施工斜塔第一節(jié)段→翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段下半節(jié)內(nèi)模板至第二節(jié)段→綁扎第二節(jié)段鋼筋→翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段下半節(jié)外模板至第二節(jié)段→翻轉(zhuǎn)安裝承重鋼豎楞→澆筑第二節(jié)段混凝土→翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段上半節(jié)內(nèi)模板至第三節(jié)段→綁扎第三節(jié)段鋼筋→翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段上半節(jié)外模板至第三節(jié)段→翻轉(zhuǎn)安裝承重鋼豎楞→澆筑第三節(jié)段混凝土→繼續(xù)往上翻模式循環(huán)施工至塔頂→拆卸模板系統(tǒng)→掛索且張拉吊索→拆卸塔吊、內(nèi)外腳手架→斜塔驗(yàn)收。

4 操作要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作包括熟悉斜塔設(shè)計(jì)圖紙,編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案,將斜塔沿豎向分成3 m高的節(jié)段,其中第一節(jié)段6 m高,工程材料和周轉(zhuǎn)材料及塔吊與施工電梯(斜塔高40 m以上應(yīng)配置)等施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)。

4.2 施工斜塔底部橋墩、箱梁結(jié)合段、斜塔第一節(jié)段

均按傳統(tǒng)方法施工,此處不贅述。其中斜塔第一節(jié)段高6 m,內(nèi)外模板系統(tǒng)分為3 m高兩節(jié),承重鋼豎楞6 m長(zhǎng)。模板常用構(gòu)造：內(nèi)外模面板采用九夾板厚18 mm,方木豎楞截面60 mm×100 mm,內(nèi)模水平鋼楞短邊采用2A48×3.5 mm,內(nèi)側(cè)模長(zhǎng)邊和外模水平鋼楞采用2L10～2L12,對(duì)拉螺栓為A20,外模角拉桿為A20,承重鋼豎楞為2I32,承重錨栓為B32,錨固長(zhǎng)度30d。各節(jié)段模板安裝前應(yīng)進(jìn)行試拼裝,斜塔各段混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)。

4.3 搭設(shè)腳手架操作平臺(tái)、安裝且爬升塔吊

采用鋼管A48×3.5 mm搭設(shè)落地式腳手架操作平臺(tái),立桿縱橫間距按計(jì)算,步距1.8 m,其中斜塔背側(cè)的混凝土中按步距預(yù)埋型鋼L12以支承立桿。當(dāng)斜塔高度不足40 m時(shí)可在腳手架中搭設(shè)人字斜梯供人員上下。塔吊基礎(chǔ)節(jié)錨栓預(yù)埋入箱梁結(jié)合段中。內(nèi)外腳手架和塔吊隨著斜塔往上施工而升高,并與塔壁中預(yù)埋的型鋼進(jìn)行拉結(jié)。

4.4 翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段下半節(jié)的模板系統(tǒng)至第二節(jié)段

待第一節(jié)段混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C15以上時(shí),開(kāi)始翻模安裝第二節(jié)段模板為3m高。先翻轉(zhuǎn)內(nèi)模,綁扎鋼筋且隱檢合格及處理施工縫后翻轉(zhuǎn)外模,安裝對(duì)拉螺栓及外模角拉桿；然后翻轉(zhuǎn)承重鋼豎楞,使鋼豎楞下半段連接上已預(yù)埋入達(dá)一定強(qiáng)度混凝土中的兩個(gè)承重錨栓,鋼豎楞上半段連接上兩個(gè)預(yù)埋承重錨栓,再澆筑第二節(jié)段混凝土,見(jiàn)圖5。斜塔下部?jī)?nèi)外模剖面圖見(jiàn)圖6。

圖5 安裝外模外側(cè)承重鋼豎楞

圖6 斜塔下部?jī)?nèi)外模剖面圖

4.5 鋼筋綁扎和勁性骨架接長(zhǎng)

斜塔主筋較粗均采用滾軋直螺紋套筒連接,接頭位置按規(guī)范要求錯(cuò)開(kāi)1.2 m布置,同一截面接頭率不超過(guò)50%。若設(shè)計(jì)有由槽鋼和角鋼組成的勁性骨架,其接頭處腹板由襯板加高強(qiáng)螺栓連接,翼板采用剖口對(duì)焊連接。先接長(zhǎng)勁性骨架再綁扎鋼筋,使橫向鋼筋點(diǎn)焊于勁性骨架,從而基本固定住塔壁鋼筋籠。

4.6 翻轉(zhuǎn)第一節(jié)段上半節(jié)的模板系統(tǒng)至第三節(jié)段

施工工序同前,其中斜塔截面長(zhǎng)邊漸縮采用縮小內(nèi)外木模及角模板寬度的方法,當(dāng)斜塔截面收縮不大時(shí)可僅縮窄于角模板。上述分節(jié)段外模施工中,先安裝直面模板的水平鋼圍楞,再安裝四角圓弧形圍檁,最后利用轉(zhuǎn)角拉桿將水平鋼圍楞箍成整體。承重鋼豎楞上端兩側(cè)焊有鋼筋吊環(huán),內(nèi)側(cè)焊有鋼筋掛鉤,翻轉(zhuǎn)時(shí)利用塔吊吊住吊環(huán)上升,再將鋼豎楞的掛鉤掛住水平鋼圍楞,穿入承重錨栓固定,塔吊即可脫鉤。

4.7 節(jié)段模板之間接縫處理

上下節(jié)段外模板之間通過(guò)下節(jié)段頂鋼圍楞和上節(jié)段底鋼圍楞用螺栓連接緊固,且中間墊以粘膠帶止住混凝土的水泥漿,同時(shí)作為上節(jié)段模板的臨時(shí)支座,頂鋼圍楞和底鋼圍楞均用自攻螺釘與方木豎楞連接。上下節(jié)段內(nèi)模板之間通過(guò)方木豎楞夾條式連接釘子緊固,且同樣墊粘膠帶止?jié){。混凝土水平施工縫按常規(guī)方法處理。

4.8 翻模式循環(huán)往上施工及預(yù)埋件安裝

上述分節(jié)段翻模式循環(huán)往上施工,直至斜塔頂端,頂端節(jié)高度按斜塔設(shè)計(jì)圖紙確定。斜塔鋼筋綁扎后應(yīng)在背側(cè)用吊筋拉至承重鋼豎楞。分節(jié)段翻轉(zhuǎn)式拆模時(shí)應(yīng)做到對(duì)稱(chēng)均衡,先用手動(dòng)葫蘆松動(dòng)側(cè)模再用塔吊提升,先拆斜塔截面的長(zhǎng)邊側(cè)模，后拆截面的短邊(傾斜邊)側(cè)模。預(yù)埋件包括斜塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的吊索導(dǎo)管、吊索張拉固定端埋件、塔頂預(yù)埋鐵、爬梯等,以及斜塔施工用的腳手架和塔吊的附墻拉結(jié)件、背側(cè)承重腳手架立桿的型鋼等。

5 質(zhì)量安全技術(shù)措施

1)模板系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,各部件均應(yīng)驗(yàn)算合格,包括抗風(fēng)壓穩(wěn)定性。模板翻轉(zhuǎn)時(shí),承重(附墻)節(jié)段的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求[4],宜摻入早強(qiáng)劑。

2)每節(jié)段翻轉(zhuǎn)模板時(shí),除按斜塔設(shè)計(jì)的截面尺寸收縮外,應(yīng)及時(shí)檢查并修補(bǔ)模板破損處,并涂刷脫模劑,且做好節(jié)段之間的接縫處理。

3)塔壁縱筋應(yīng)采用焊接或機(jī)械式接頭,接頭的截面積占總截面積的百分率應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50—2011)》的規(guī)定。節(jié)段鋼筋綁扎后,應(yīng)均勻梅花形設(shè)置墊塊,且所布設(shè)的數(shù)量不少于3個(gè)/m2。

4)混凝土施工縫應(yīng)認(rèn)真處理,鑿除表面松散薄弱層形成粗糙面,且用水沖洗干凈,按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)抗剪短筋,澆筑混凝土前墊不大于30 mm厚接漿層水泥砂漿。

5)預(yù)埋件位置應(yīng)準(zhǔn)確；預(yù)埋吊索導(dǎo)管時(shí),控制并固定導(dǎo)管進(jìn)出口處的中心坐標(biāo)；預(yù)埋模板系統(tǒng)的承重錨栓時(shí),應(yīng)每組4個(gè)在豎向一直線上,且保證其錨固長(zhǎng)度,或穿透塔壁用墊板及雙螺帽錨固。

6)每節(jié)段澆筑混凝土?xí)r,應(yīng)連續(xù)泵送,泵管出料口連接柔性膠皮管,控制混凝土自由傾落高度不超過(guò)2 m,對(duì)稱(chēng)分層振搗密實(shí),分層厚度不大于300 mm,用插入式振搗器振搗密實(shí)。

7)鋼管腳手架操作平臺(tái)嚴(yán)格按圖搭設(shè),應(yīng)設(shè)置縱橫豎向剪刀撐及水平剪刀撐,并與斜塔已達(dá)一定強(qiáng)度的混凝土塔壁拉結(jié)。每層平臺(tái)施工面應(yīng)設(shè)置安全立網(wǎng)及平網(wǎng),防止高處墜落。

8)塔吊司機(jī)應(yīng)持證上崗,塔吊隨著斜塔往上施工而爬升,應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè),及時(shí)與斜塔已達(dá)一定強(qiáng)度的混凝土塔壁附墻拉結(jié)。

9)斜塔工地地面應(yīng)設(shè)置安全警戒區(qū),標(biāo)出明顯標(biāo)志,通往斜塔的人行通道的頂部應(yīng)設(shè)置防護(hù)棚。

10)塔壁模板吊裝前應(yīng)檢查模板系統(tǒng)的連接牢固性和吊點(diǎn),內(nèi)、外側(cè)模安裝就位后,應(yīng)立即通過(guò)底圍檁與下節(jié)段的頂圍檁連接,且安裝對(duì)拉螺栓等臨時(shí)固定。

11)分節(jié)段翻轉(zhuǎn)模板時(shí),已澆筑混凝土節(jié)段的強(qiáng)度必須達(dá)到C15以上,且符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

12)遇到六級(jí)以上大風(fēng)、濃霧、雨雪等惡劣天氣時(shí),應(yīng)停止露天高處作業(yè)；惡劣天氣過(guò)后應(yīng)逐一檢查各安全設(shè)施,并立即修理完善。

6 結(jié) 語(yǔ)

本翻模技術(shù)適用于空心混凝土變截面或不變截面斜塔或直塔施工,其關(guān)鍵部件是附墻承重的型鋼豎楞與其附墻螺栓及附墻節(jié)段的混凝土強(qiáng)度要求,保證型鋼豎楞起到“承上啟下”的荷載傳遞作用。實(shí)踐證明,本技術(shù)省掉液壓爬模裝置中的液壓爬升系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng),僅需兩套3 m高的模板系統(tǒng)依靠塔吊運(yùn)輸進(jìn)行逐節(jié)上翻施工至頂,故翻模式施工斜塔節(jié)約了人、財(cái)、物,成本低,有較好的經(jīng)濟(jì)效益,且施工效率也較高。

[1] 中交第一公路工程局有限公司.JGJ/T F50—2011 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2011．

[2] 北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司. CJJ2—2008 城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008．

[3] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50666—2011 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011．

[4] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB 50204—2015 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015．

Turnover Mode Construction Technology of the Section Tower Changed from Hollow Concrete

GELimin,LAIHaoming,HEDanyong

2016-05-23

葛立敏(1966—),男,浙江寧波人,工程師,從事土建工程施工管理工作。

TU74

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1008-3707(2017)06-0023-04