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【摘要】果子沟特大桥是赛果高速公路项目标志性工程,全长700米,特大桥跨径360米,主塔高度分别为209米和215.5米。论文结合果子沟特大桥的施工,从国内选出较先进的模板支架结构,从设计、组拼、工程实践等方面,介绍了爬模系统的设计特点和施工优势;对于各种不同截面形式的高塔、高墩建筑的施工,具有一定的参考价值。
【关键词】高塔 框架爬模 桥梁施工
【中图分类号】U445 【文献标识码】A 【文章编号】1009-8585(2011)06-00-02
1 概述
框架爬模是根据类似塔柱施工和以往施工经验从国内选出较先进的模板支架结构,该结构适应于高层建筑施工,尤其对于不同截面的高塔,具有结构简单、自重轻、承载能力大;模板合模、脱模施工简捷、爬架爬升操作方便;能同时进行塔外预应力张拉、压浆、封锚、混凝土修整养护等工作,有效的缩短工期。
赛里木湖至果子沟高速公路是新疆第一条贯穿天山并实现桥梁隧道相连的高速公路,是连霍高速公路的重要组成部分,也是国家30个重点示范工程之一。该公路全长56.168公里,投资概算23.9亿元,起点位于赛里木湖,与奎赛高等级公路相接,终点位于果子沟沟口,与已经建成的果子沟至霍尔果斯高速公路相连。公路全线共有特大桥5座、大型桥19座、中型桥13座,全线设隧道5座,单幅总长8680米。果子沟特大桥是赛果高速公路项目标志性工程,全长700米,特大桥跨径360米,主塔高度分别为209米和215.5米,大桥主桥全部采用钢桁梁结构,使用国内特殊专用桥梁钢材17000吨,并采用高强螺栓连接,安装精度控制在两毫米以内,在我区首次使用大体积混凝土温度控制技术、塔梁异步施工工艺、液压爬膜、自行式移动模架等国内领先技术。论文结合果子沟特大桥的施工,探讨了框架爬模设计的特点与构造,模板、爬架的组拼及施工应用,为山区高速公路施工积累了宝贵的经验。
2 框架爬模设计
2.1 设计原则
为满足设计又便于施工,初步确定模板设计原则为:
(1)要求自重轻、承载能力大(可堆放节段钢筋、电焊机、张拉千斤顶、油泵等材料设备),具有可靠的安全度。
(2)要求塔柱混凝土表面的修整养护,塔外预应力张拉、压浆、封锚及塔柱钢筋劲性骨架的绑扎安装能平行作业,互不干扰。
(3)要求模板合模、脱模施工简捷,模板精确定位容易及索导管校正方便。
(4)爬模平台系统上的施工荷载为8kN/m2,模板承受侧向荷载达50kN/m2。
2.2 框架爬模构造
框架爬模主要由模板和框架式爬架系统两大部分构成。
2.2.1 模板
模板系统的组成有:外模面板、内模面板、对拉螺栓、尼龙螺母、大垫片螺母、模板吊挂装置、M24螺栓、止浆带等。塔柱外模面板采用5mm厚钢板,横肋采用[6.3槽钢,竖围囹采用双拼[12槽钢,在每块模板和角模上均设置吊耳。塔柱外侧装饰饰纹在全塔柱高度范围内尺寸无变化,故塔外模板均采用钢模。
塔柱内模由于每个索导管锚垫板尺寸不同,结构形式复杂,采用竹胶板模板。模板设计的高度为4.25m,正常使用高度为4.20m,其中5cm压在已浇筑的塔柱混凝土面上,并设置2道止浆带,模板底口用螺栓锁住混凝土表面,以利于节段间混凝土接缝良好,无错台,有效的避免接缝处混凝土漏浆。
2.2.2 框架式爬架
爬架主要由操作平台结构和爬升设备、十字导轮滑槽三部分组成,其结构见图2。
操作平台由钢结构框架、爬梯、踢脚网框、护栏等组成。操作平台结构为9层钢结构框架,平台框铺装防滑钢板和轻型踢脚网,爬架竖向高度19m,平台宽1.7m,重约40t(含模板重量10.2t),在每层平台上都安装踢蹬,方便施工人员上下作业。平台上可安放模板、节段钢筋、千斤顶、油泵、压浆泵等所必须的工具和堆放一些临时施工荷载。
操作平台结构分4片环塔柱四周独立的布置,同一层的平台形成环状通道,4片之间用十字导轮滑槽形成整体,使平台整体更加稳固。
爬升系统是爬模的核心部分,是以塔柱的钢筋混凝土塔体为承力的主体,通过附着于已完成的钢筋混凝土塔体的爬升架或大模板,利用联结爬升架与大模板的爬升设备,使一方固定,另一方做相对运动,交替向上爬升,以完成模板的爬升、就位和校正等工作。提升动力设备:采用5t加长手拉葫芦(行程大于5.5m),每片爬架配8只手拉葫芦,其中4个手拉葫芦为提升葫芦,4个手拉葫芦为保险葫芦,单只塔柱配置数量不少于16只。爬架的主要受力结构简单,为最基本的三角形结构,力的传递明确。爬架自重、人员荷载及一些施工荷载均通过此三角形结构经爬架的附墙传递至塔柱上。对应每个三角形结构分别设置有爬架提升吊耳及提升保险吊耳,使爬架沿着轨道滑槽向上提升一个节段。爬架由于相互之间有滑槽牵制,2架先行提升,剩余2架随后提升,吊点布置和各链条的松紧度,要始终注意架体在平面内均匀受力,克服由自重产生的扭矩。
3 框架爬模的组拼、安装
3.1 模板预拼装
模板组拼前选好拼装施工场地。模板组拼,根据图纸面模按号编排后,两相邻模板的法兰用螺栓联接,组拼时用专用工具模板挤紧器将面板固定夹紧,用一通长靠尺固定面模上,检查模板平整度并同时检查模板的对角线长度,确保模板尺寸准确。由于组拼完成的模板面积都比较大,为确保大块模板在起吊及混凝土浇筑过程中的整体稳定,根据模板的拼装位置适当增加连接角铁来加强模板。
3.2 爬架、模板现场安装
塔柱在浇筑达到爬架安装要求的基本高度后,开始进行爬架、模板的安装工作,各单元分别需在组拼平台上组拼完成,然后各单元利用塔吊整体起吊安装在塔柱预埋件上就位。模板的安装是在爬架安装调整完成后进行。爬架、模板现场安装流程见图1。
4 框架爬模的施工
4.1 爬架提升前的准备工作
首先,检查手拉葫芦及上下钩的防脱保险、保险钢丝绳、起重钢丝绳、卸夹、爬架吊耳、模板吊耳是否完好,安全可靠,安装螺孔位置是否正确可用。然后,清除架体上的活动荷载、剩余施工原材料,检查必须随架体一起上升的设备是否固定好。配齐固定的劳动组织班子,检查提升人员的安全保险措施是否落实,架体上的硬拉接、翻板是否收好。根据设计吊点位置,在模板和爬升架之间安装手拉葫芦,每个爬架8只手拉葫芦吊点。
4.2 架体提升
爬升时,要求大模板穿墙螺栓受力处的混凝土强度在10MPa以上(混凝土龄期12h以上)。先稍稍收紧所有吊点葫芦,使架体均匀受力,然后拆卸所有的爬升架固定螺栓,并放入工具箱内。待所有爬架底座的承力螺栓全部拆除后,检查确认无误时,在指挥人员的统一指挥下方能提升架体。均匀拉紧所有提升和保险手拉葫芦,使整个架体沿着墙体均匀上升,防止晃动和扭转。指挥人员应根据上升平衡情况,指挥各吊点的提升速度,不使架体间卡壳。顺墙水平面倾斜度不得大于10cm。
4.3 架体固定
架体到位后,应尽快旋入爬架固定螺栓,待爬架固定螺栓全部固定到位后,垫好垫片,拧上外螺母。爬升架固定、校正后,须经安全、质检部门认可后,方可松开手拉葫芦,进入正常使用。
4.4 模板提升前的准备工作
经检查钢筋与预应力各工序合格后,开始提升。按规定配齐劳动组织班子,落实好提升过程中附件工具和附属工序用料等。必须拆除硬拉结。在爬架挑梁的相应位置和模板上按设计吊点挂装葫芦,为平稳起见,一般都采用二点起吊的方法来提升模板,角模可采用单点吊。为确保安全,在起吊大模板和角模时,可挂装保险葫芦或保险钢丝绳。
4.5 模板提升
先用手拉葫芦拉紧所要吊装的大模板,然后拆卸模板连接螺栓和模板对拉螺栓。拉开所要吊装的大模板,使其沿着操作平台和混凝土墙面的间隙均匀上升。
在提升大模板时,清理人员应及时在两侧及上方清理模板和涂刷混凝土隔离剂。
4.6 模板的固定
推模板下口并放松葫芦,使其到位,用M24螺栓临时固定在已浇混凝土的最上一排对拉螺栓预留孔上。松葫芦,进一步推模板上口,使其整体到位。安装模板限位、H型尼龙螺母、预埋螺杆和穿墙螺栓。模板安装完毕后,应对所有模板连接螺栓M16和穿墙螺栓进行紧固检查。
5 安全措施和操作注意事项
a.爬模提升作业要组织专业组施工,做到定位、定岗,并各自对所承担的工作负责。
b.在每个提升过程中,安全质检部门应派人对一些重要部位进行检查(如爬架和模板的固定螺栓、吊点、手拉葫芦及上下钩的防脱保险等),发现问题及时整改。
c.爬升架提升时,必须挂设安全保险钢丝绳,一个爬架2根,必须设置警戒线。
d.爬架固定螺栓应抽检合格后才能使用(抽一组三根)。
e.爬升架顶面,作为操作平台堆载时,应安装硬拉接装置,使爬升架的悬臂距离不超过6m,每个架体堆载不得超过1t。
f.爬升架提升前,应清除每层操作平台上的堆物,必须随架子提升的活动荷载(如电焊机、固定螺栓存放箱等),应有牢固的固定措施。拆下的穿墙螺栓要及时放入专用箱,严禁随手乱放。风力大于6级时,严禁进行提升作业,对已提升的架体需采取临时加固措施。严禁在晚间和大风大雨状态下进行提升。
g.施工中,起重钢丝绳、保险钢丝绳如有断丝现象产生,应按国家相关标准来进行调换。
6 使用效果
爬模系统经过果子沟特大桥的投入使用,模板合模、脱模施工简捷、爬架爬升操作方便;并能同时进行塔外预应力张拉、压浆、封锚、混凝土修整养护等工作。施工质量优良,并有效的缩短工期。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】高塔 框架爬模 桥梁施工
【中图分类号】U445 【文献标识码】A 【文章编号】1009-8585(2011)06-00-02
1 概述
框架爬模是根据类似塔柱施工和以往施工经验从国内选出较先进的模板支架结构,该结构适应于高层建筑施工,尤其对于不同截面的高塔,具有结构简单、自重轻、承载能力大;模板合模、脱模施工简捷、爬架爬升操作方便;能同时进行塔外预应力张拉、压浆、封锚、混凝土修整养护等工作,有效的缩短工期。
赛里木湖至果子沟高速公路是新疆第一条贯穿天山并实现桥梁隧道相连的高速公路,是连霍高速公路的重要组成部分,也是国家30个重点示范工程之一。该公路全长56.168公里,投资概算23.9亿元,起点位于赛里木湖,与奎赛高等级公路相接,终点位于果子沟沟口,与已经建成的果子沟至霍尔果斯高速公路相连。公路全线共有特大桥5座、大型桥19座、中型桥13座,全线设隧道5座,单幅总长8680米。果子沟特大桥是赛果高速公路项目标志性工程,全长700米,特大桥跨径360米,主塔高度分别为209米和215.5米,大桥主桥全部采用钢桁梁结构,使用国内特殊专用桥梁钢材17000吨,并采用高强螺栓连接,安装精度控制在两毫米以内,在我区首次使用大体积混凝土温度控制技术、塔梁异步施工工艺、液压爬膜、自行式移动模架等国内领先技术。论文结合果子沟特大桥的施工,探讨了框架爬模设计的特点与构造,模板、爬架的组拼及施工应用,为山区高速公路施工积累了宝贵的经验。
2 框架爬模设计
2.1 设计原则
为满足设计又便于施工,初步确定模板设计原则为:
(1)要求自重轻、承载能力大(可堆放节段钢筋、电焊机、张拉千斤顶、油泵等材料设备),具有可靠的安全度。
(2)要求塔柱混凝土表面的修整养护,塔外预应力张拉、压浆、封锚及塔柱钢筋劲性骨架的绑扎安装能平行作业,互不干扰。
(3)要求模板合模、脱模施工简捷,模板精确定位容易及索导管校正方便。
(4)爬模平台系统上的施工荷载为8kN/m2,模板承受侧向荷载达50kN/m2。
2.2 框架爬模构造
框架爬模主要由模板和框架式爬架系统两大部分构成。
2.2.1 模板
模板系统的组成有:外模面板、内模面板、对拉螺栓、尼龙螺母、大垫片螺母、模板吊挂装置、M24螺栓、止浆带等。塔柱外模面板采用5mm厚钢板,横肋采用[6.3槽钢,竖围囹采用双拼[12槽钢,在每块模板和角模上均设置吊耳。塔柱外侧装饰饰纹在全塔柱高度范围内尺寸无变化,故塔外模板均采用钢模。
塔柱内模由于每个索导管锚垫板尺寸不同,结构形式复杂,采用竹胶板模板。模板设计的高度为4.25m,正常使用高度为4.20m,其中5cm压在已浇筑的塔柱混凝土面上,并设置2道止浆带,模板底口用螺栓锁住混凝土表面,以利于节段间混凝土接缝良好,无错台,有效的避免接缝处混凝土漏浆。
2.2.2 框架式爬架
爬架主要由操作平台结构和爬升设备、十字导轮滑槽三部分组成,其结构见图2。
操作平台由钢结构框架、爬梯、踢脚网框、护栏等组成。操作平台结构为9层钢结构框架,平台框铺装防滑钢板和轻型踢脚网,爬架竖向高度19m,平台宽1.7m,重约40t(含模板重量10.2t),在每层平台上都安装踢蹬,方便施工人员上下作业。平台上可安放模板、节段钢筋、千斤顶、油泵、压浆泵等所必须的工具和堆放一些临时施工荷载。
操作平台结构分4片环塔柱四周独立的布置,同一层的平台形成环状通道,4片之间用十字导轮滑槽形成整体,使平台整体更加稳固。
爬升系统是爬模的核心部分,是以塔柱的钢筋混凝土塔体为承力的主体,通过附着于已完成的钢筋混凝土塔体的爬升架或大模板,利用联结爬升架与大模板的爬升设备,使一方固定,另一方做相对运动,交替向上爬升,以完成模板的爬升、就位和校正等工作。提升动力设备:采用5t加长手拉葫芦(行程大于5.5m),每片爬架配8只手拉葫芦,其中4个手拉葫芦为提升葫芦,4个手拉葫芦为保险葫芦,单只塔柱配置数量不少于16只。爬架的主要受力结构简单,为最基本的三角形结构,力的传递明确。爬架自重、人员荷载及一些施工荷载均通过此三角形结构经爬架的附墙传递至塔柱上。对应每个三角形结构分别设置有爬架提升吊耳及提升保险吊耳,使爬架沿着轨道滑槽向上提升一个节段。爬架由于相互之间有滑槽牵制,2架先行提升,剩余2架随后提升,吊点布置和各链条的松紧度,要始终注意架体在平面内均匀受力,克服由自重产生的扭矩。
3 框架爬模的组拼、安装
3.1 模板预拼装
模板组拼前选好拼装施工场地。模板组拼,根据图纸面模按号编排后,两相邻模板的法兰用螺栓联接,组拼时用专用工具模板挤紧器将面板固定夹紧,用一通长靠尺固定面模上,检查模板平整度并同时检查模板的对角线长度,确保模板尺寸准确。由于组拼完成的模板面积都比较大,为确保大块模板在起吊及混凝土浇筑过程中的整体稳定,根据模板的拼装位置适当增加连接角铁来加强模板。
3.2 爬架、模板现场安装
塔柱在浇筑达到爬架安装要求的基本高度后,开始进行爬架、模板的安装工作,各单元分别需在组拼平台上组拼完成,然后各单元利用塔吊整体起吊安装在塔柱预埋件上就位。模板的安装是在爬架安装调整完成后进行。爬架、模板现场安装流程见图1。
4 框架爬模的施工
4.1 爬架提升前的准备工作
首先,检查手拉葫芦及上下钩的防脱保险、保险钢丝绳、起重钢丝绳、卸夹、爬架吊耳、模板吊耳是否完好,安全可靠,安装螺孔位置是否正确可用。然后,清除架体上的活动荷载、剩余施工原材料,检查必须随架体一起上升的设备是否固定好。配齐固定的劳动组织班子,检查提升人员的安全保险措施是否落实,架体上的硬拉接、翻板是否收好。根据设计吊点位置,在模板和爬升架之间安装手拉葫芦,每个爬架8只手拉葫芦吊点。
4.2 架体提升
爬升时,要求大模板穿墙螺栓受力处的混凝土强度在10MPa以上(混凝土龄期12h以上)。先稍稍收紧所有吊点葫芦,使架体均匀受力,然后拆卸所有的爬升架固定螺栓,并放入工具箱内。待所有爬架底座的承力螺栓全部拆除后,检查确认无误时,在指挥人员的统一指挥下方能提升架体。均匀拉紧所有提升和保险手拉葫芦,使整个架体沿着墙体均匀上升,防止晃动和扭转。指挥人员应根据上升平衡情况,指挥各吊点的提升速度,不使架体间卡壳。顺墙水平面倾斜度不得大于10cm。
4.3 架体固定
架体到位后,应尽快旋入爬架固定螺栓,待爬架固定螺栓全部固定到位后,垫好垫片,拧上外螺母。爬升架固定、校正后,须经安全、质检部门认可后,方可松开手拉葫芦,进入正常使用。
4.4 模板提升前的准备工作
经检查钢筋与预应力各工序合格后,开始提升。按规定配齐劳动组织班子,落实好提升过程中附件工具和附属工序用料等。必须拆除硬拉结。在爬架挑梁的相应位置和模板上按设计吊点挂装葫芦,为平稳起见,一般都采用二点起吊的方法来提升模板,角模可采用单点吊。为确保安全,在起吊大模板和角模时,可挂装保险葫芦或保险钢丝绳。
4.5 模板提升
先用手拉葫芦拉紧所要吊装的大模板,然后拆卸模板连接螺栓和模板对拉螺栓。拉开所要吊装的大模板,使其沿着操作平台和混凝土墙面的间隙均匀上升。
在提升大模板时,清理人员应及时在两侧及上方清理模板和涂刷混凝土隔离剂。
4.6 模板的固定
推模板下口并放松葫芦,使其到位,用M24螺栓临时固定在已浇混凝土的最上一排对拉螺栓预留孔上。松葫芦,进一步推模板上口,使其整体到位。安装模板限位、H型尼龙螺母、预埋螺杆和穿墙螺栓。模板安装完毕后,应对所有模板连接螺栓M16和穿墙螺栓进行紧固检查。
5 安全措施和操作注意事项
a.爬模提升作业要组织专业组施工,做到定位、定岗,并各自对所承担的工作负责。
b.在每个提升过程中,安全质检部门应派人对一些重要部位进行检查(如爬架和模板的固定螺栓、吊点、手拉葫芦及上下钩的防脱保险等),发现问题及时整改。
c.爬升架提升时,必须挂设安全保险钢丝绳,一个爬架2根,必须设置警戒线。
d.爬架固定螺栓应抽检合格后才能使用(抽一组三根)。
e.爬升架顶面,作为操作平台堆载时,应安装硬拉接装置,使爬升架的悬臂距离不超过6m,每个架体堆载不得超过1t。
f.爬升架提升前,应清除每层操作平台上的堆物,必须随架子提升的活动荷载(如电焊机、固定螺栓存放箱等),应有牢固的固定措施。拆下的穿墙螺栓要及时放入专用箱,严禁随手乱放。风力大于6级时,严禁进行提升作业,对已提升的架体需采取临时加固措施。严禁在晚间和大风大雨状态下进行提升。
g.施工中,起重钢丝绳、保险钢丝绳如有断丝现象产生,应按国家相关标准来进行调换。
6 使用效果
爬模系统经过果子沟特大桥的投入使用,模板合模、脱模施工简捷、爬架爬升操作方便;并能同时进行塔外预应力张拉、压浆、封锚、混凝土修整养护等工作。施工质量优良,并有效的缩短工期。
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