滑模在桥梁墩柱混凝土浇筑中的应用.pdf

第 4 8卷第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA I S U WA，r | IR R E S 0 URa强 AN D HY 1 RO P OWER诬 a OL OG Y Vo 1 4 8 No 1 2 De e ， 2 0 1 2 施工技术 滑模在桥梁墩柱混凝土浇筑中的应用 王 锐 ( 中国水利水电第四工程局 第一分局， 青海 西宁8 1 0 0 0 7 ) 摘要： 介绍滑模在羊曲水电站对外交通专用公路工程第标段桥梁墩柱混凝土浇筑中的应用。滑模工艺采用埋入钢 管作为爬杆支承 ， 液压千斤顶产生外力克服滑升时的摩擦力、 模架 自 重和施工荷载， 将成型模架体分阶段连续提升， 达到混凝土连续浇筑， 直至桥墩混凝土墩柱成型。与传统施工方法相比， 节约成本、 缩短工期、 保证安全， 质量可靠， 取得了良好的经济效益和社会效益。 关键词 ： 滑模； 羊曲水电站 ； 公路工程； 桥梁墩柱 中图分类号 ： U 4 4 5 3 9 文献标志码 ： B 文章编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 5 9 0 4 1 工程概 况 羊曲水电站位于青海省海南州兴海县与贵南县 交界处 ， 是黄河干流龙羊峡上游“ 茨哈、 班多和羊曲” 3个规划梯级电站的最下一级 ，距上游班多水 电站 7 5 k m。 距下游龙羊峡水 电站 约 1 0 0 k m。坝顶高程 2 7 2 1 r f l ， 最大坝高 1 5 0m， 正常蓄水位 2 7 1 5 r l l ， 相应 库容 1 4 7亿 i n ，总装机容量 1 1 0 0 M W ，属 I 等大 ( 1 ) 型工程 。 对外交通专用公路工程第 标段起讫桩号为 K 2 + 2 0 0 K 3 + 8 3 0 m， 属永久交通 ， 主要承担施工期外 来物资的运输 、 对外交通及后期 电站的永久交通等 任务 。本标段有 4座大桥 ， 共设计矩形实体混凝土 桥墩 8座 ， 墩身标准尺寸 6 6 m x 3 5 IT I ( 3 0 1T I 、 2 5 i n ) ( 长 宽 ) ， 高度 2 5 5 5 3 5 i n 。 2方 案选择 由于桥墩墩柱高度均在 2 5 I n以上 。 最高达 5 3 5 I n ， 施工难度较大 ， 在浇筑施工方案遴选 中， 传统 的 组合钢模 、 悬臂钢模、 翻模等施工工艺均存在模板投 人多、 施工作业平台及脚手架搭建费时费料 、 模板安 拆及材料人仓等导致起 吊和垂直运输设备台时 占用 量大 、 进度缓慢、 施工质量不易控制等难题 。对此 ， 借鉴以往施工经验 。 通过对滑模工艺的比对分析 ， 其 具有以下优点， 决定采用钢桁架结构滑模施工方案。 ( 1 )高度 1 IT I 左右一套模板及附属结构即可满 足施 工需 要 ： ( 2 ) 施工作业平 台及护栏 与模板整体形成 ， 且 不必随模板上升另外搭设脚手架 ： ( 3 )通过滑模 自升 系统与卷扬机 门架提 升系 统 ， 除在滑模组装就位外 ， 几乎不使用吊车等起重设 备 ， 大大降低施工成本 ； ( 4 ) 钢筋绑扎 ，混凝土浇筑 ，滑模滑升平行作 业 ， 连续进行 ， 施工无间歇； ( 5 )滑升过程 中随时进行缺陷处理 ，确保外观 质量。 3滑 模设 计 3 1 设计 原理 以埋入墩身混凝土的爬杆作支承，液压千斤顶 产生 的外力克服滑升摩阻力、 模架 自重和施工荷载。 在混凝土完成 固身初凝 时提升模板 ( 软脱模 ) ， 将固 定成型模架体连续提升 ，采用水准管检查模架水平 度、 挂线锤检查墩身方向和垂直度， 通过限位器调整 千斤顶行程进行纠偏 ，采用定滑轮导向和卷扬提升 实现材料和混凝土的垂直运输 ，达到混凝土连续浇 筑成型的 目的。 3 。 2结构设 计 滑模主要由滑模体 、 自升系统 、 龙门架及垂直运 输系统等构成( 图 1 ) 。 滑模高 1 2 5 In， 采用 6 mm厚钢板作板面。 以墩 身横截面为标准的整体矩形框架结构。外侧围檩采 用 1 0 0 c mx l 0 0 c m矩形桁架梁 ，模板上、下沿各一 道 ， 其 中： 在上沿梁铺设 5 c m厚 马道板作为工作平 台； 下沿梁向下 1 1 1 1 焊接吊架 ， 铺设马道板作为下平 台，主要为表面缺陷处理 、外观修饰及墩身养护之 用。桁架主梁 、 腹杆、 三角撑及上、 下沿梁连接均采 用 L 1 0 0 1 0 0 x 8等边角钢，板面背肋为间距 5 0 c m、 规格 L 5 0 x 5 0 x 5的竖向角钢。矩形桁架外侧焊接钢 收稿日期： 2 0 1 2 0 9 2 3 作者简介： 王锐( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 重庆云阳人， 工程师 ， 主要从事水电工程施工及技术质量管理。 5 9 2 0 1 2年第 1 2期 甘肃水利水 电技术 第 4 8卷 图 1 滑模结构图 筋围栏 ， 张挂密 目安全网 ， 底部做 1 0 c m踢脚板 ， 防 止材料或小型工器具坠落 ， 保证施工安全。 模板外侧围檩部位焊接 6根高 2 5 m 的 “ F ” 形 提升架 ， 架体主结构为 1 8槽钢 。 上接 6台 1 0t 规格 的 Q Y D 一 1 0 0型穿心式液压千斤顶 。通过高压油管 与油泵相连 ， Y K T 一 3 6型液压控制台统一控制 ， 保证 其 同步性。 支承杆( 爬杆) 采用 8 m m、 壁厚 3 5 m m 钢管。提升架、 千斤顶、 油泵、 控制台、 支承杆一起构 成模板 自爬升系统。 为了满足混凝土、 钢筋、 套筒、 电焊条等材料的 垂直运输需要 。 在矩形桁架梁长边 中线部位安装 吊 运龙门架 ， 架高 8 0 m， 立柱采用 4 ) 1 5 9 m m、 壁厚 1 2 m m钢管 ， 横梁采用两根 1 4槽钢背靠背焊接组成 ， 中部焊接八字撑与钢管立柱相连 ， 确保承重能力 5 t 。在横梁两端头各设置一组定滑轮 ， 分别伸 出桁架 梁外 2 0m和 0 5 m， 其 中长端为 吊物端 ， 较短端通 过钢丝绳与地面安装 的 5 t 卷扬机连接 ，形成独立 的垂直运输系统。 3 3 受力分析计算 3 3 1 荷载计算 滑模主要工作荷载包括模架 自重、 施工荷载及 滑升摩阻力 。 ( 1 ) 模架 自重 G 钢结构 ： 1 2 0 t ： 马道板 ： 2 5 m 。 x 0 8 t m 3 = 2 0 t 则 ： G1 = 1 2 0 + 2 0 = 1 4 0 t ( 2 ) 施工荷载 G 2 施工人员： 3 0 人x 7 5 k 从 = 2 2 5 t ； 工器具 ： 1 5 t ； 常用材料 ： 2 0 t 则 ： G 2 = 2 2 5 + 1 5 + 2 0 = 5 7 5 t ( 3 ) 滑升摩阻力 G 3 6 0 单位面积上的滑升摩阻力按 2 13 0 k g m 计算 。 同 时考虑 附加系数 1 5 ， 模板面积 S ( 按最大体型) ： Js = ( 长+ 宽) x 2 x 高= ( 6 6 + 3 5 ) x 2 x 1 2 5 = 2 5 2 5 ( m 2 ) 。 故 ： G 3 = S x 2 0 0 k g m Z x 1 5 = 2 5 2 5 x 2 0 0 x 1 5 = 7 6 t ( 4 )总荷载 W= G1 + G2 + G 3 =1 4 + 5 7 5 + 7 6 = 2 7 3 5 t 3 - 3 2 支承杆( 千斤顶) 数量校核 ( 1 ) 支承杆 ( 爬杆) 承载能力计算 承载能力 P = 3 1 4 2 E l K( U 1 ) 式 中： 弹性模量 。按材料性质 ，钢的取值为 2 1 1 0 k g c m2 ； 卜 _ 截面惯性矩 ，本例结构为空心管式 ， 计 算式为 ( D 4 一 d 4 ) 6 4 ， 计算值 1 2 1 3 c m ； 安全系数 ， 取值为 2 ； ( ， r 一模板计算长度 ， 模板设计长度 1 2 5 c m， 此处取值 1 2 0 c m。 则 ： _0 =- 3 1 4 x 2 1 x l O 6 x 1 2 1 3 2 x 1 2 0 2 = 8 7 2 0 6 k g ( 2 ) 支承杆数量( 千斤顶数量) 计算 N= W| C | P 式中： 支承杆数量 ； 总荷载 ， 经计算为 2 7 3 5 t ； c _载荷不均衡系数 ， 取值 O 8 ； P -支承杆承载能力 ， 取值 8 t 。 则 ： N= 2 7 3 5 ， 0 8 8 = 4 3 根据数据计算需配置千斤顶 5台， 为保证滑模提 升的对称性及平衡性 ， 共设计 6台， 可满施工要求。 4施 工 4 1 滑模安装 承台基础混凝土浇筑等强并找平后 ，进行滑模 安装。首先将散件运至现场拼装 ，整体框架完成后 用 吊车吊运辅助放置，并按已放墩柱体型控制点精 确对中， 确保各边线和角点偏差在 龟许范围内， 并适 当加固。然后依次安装 “ F ” 形提升架、 千斤顶 、 爬杆 及龙门架 ， 油泵 、 控制台到位 ， 套好钢丝绳 ， 同时对模 板下 口复查 ， 尤其下 口处与施工缝面接触不紧密 、 有 缝隙的部位以同标号砂浆封堵 ，防止产生漏浆。最 后对模板再次复测， 出具模板复测合格证。 4 2 钢筋加工及安装 成品钢筋在加工厂下料加工 ，用 5 t 东风车拉 运至现场。 浇筑高度较低时可用人： E直接倒运入仓 。 高度较高人工无法倒运时 ，利用卷扬机 吊运至滑模 工作平 台安装 ， 要注意的是一次倒运量不可过大， 不 得超 出工作平 台承压能力。滑模一旦开始滑升 ， 钢 筋安装将成为影响滑升速度的重要制约因素 ，故钢 筋安装始终超前混凝土上升高度。主要控制好竖向 第 l 2期 王锐 ： 滑模在桥梁墩柱混凝土浇筑 中的应用 第 4 8卷 钢筋安装 ， 首先必须长短适宜 ， 过短钢筋接头过多 ， 增加工作量 ； 过长施工不便 ， 一般在 3 5 m范 围内； 其次接头最好采用机械连接 ， 如滚轧直螺纹套筒 ， 减 少焊接量。 4 3混凝 土 浇筑 混凝土使用 6 ms 搅拌车拉运 ，卸人 1 m 3 料斗 ， 经卷扬机提升至相应高度， 顺溜槽入仓 ， 手提插入式 振捣器人工振捣 。由于只有一处卸料 口( 龙门架长 伸出端 ) ， 为人仓和平仓顺利便捷 ， 混凝土应具 有 良 好 的和易性和流动性 ， 且墩柱内钢筋密集 ， 为防止骨 料架空 ， 形成内部孑 L 洞 ， 除浇筑过程加强振捣外 ， 要 求混凝土采用 级配料 ， 粉煤灰掺量 1 5 、 砂率 3 2 左右 ， 坍落度 l 4 1 6 c m。 4 4 模 板 滑升 模板滑升是滑模施工 的主要控制环节 。 与施工 质量、 进度直接相关。 4 4 1 初次滑升 混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下 步骤进行： ( 1 ) 先铺 5 1 0 c m 厚砂浆或半骨料 富浆混 凝 土 ， 保证施工缝接触紧密 ； ( 2 ) 按每层 3 0 e m厚进行浇筑 ； ( 3 ) 浇完两层 ， 厚度 7 0 e m左右 ， 开始试滑升 3 6 e m； ( 4 ) 接着续浇一层后滑升 1 0 e m左右； ( 5 ) 继续按要求层厚浇筑 ， 滑升 1 0 1 5 c m； ( 6 ) 若一切顺利 ， 即可进行正 常浇筑和滑升 ， 每 次滑升高度控制在 1 5 2 0 e m。 滑模的初次滑升要缓慢进行， 尤其首次试滑升 重点检查脱模混凝土凝固状态是否适宜及滑升过程 中液压装置 、 模体结构和有关设施在负载情 况下有 无异常， 发现问题及时处理 ， 待一切正常后方可进行 正常滑升。 4 4 2 正常滑升 转入正常滑升后 ， 应尽量保持连续施工 ， 并设专 人观察和分析混凝土表面情况 ， 混凝土表面不得有 流淌和拉裂现象 ， 手按有硬的感觉 ， 并能 留下 1 m m 左右深度 的指印 ， 可用抹子抹平。 混凝土固身凝 固( 达不到初凝但又不流淌 ) 时间 为 2 h左右， 初凝时间 4 h ， 终凝时间 6 8 h 。同时根 据现场施工情况 ， 确定合理的滑升速度 。 按正常滑升 每次间隔 2 h ， 滑升高度3 0 c m， E t 滑升高度控制 在 3 m左右 。 4 5表面处理与养护 表面处理是保证滑模混凝土外观质量的主要手 段 脱模后须立即进行。一般用抹子在混凝土表面 进行压平或抹平 ， 如表面平整无缺陷亦可不做修饰。 为使 已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件 ，防止产 生裂缝 ，可在模板下 口挂设 4 , 5 0 mm塑料花管洒水 养护或者涂刷养护剂。 4 6测 量控 制 在滑模滑升过程中为方便及时地掌握模体整 体偏移 ， 在模板 四面 中心或四角设 4根重锤线 ， 每滑 升 3 0 e m检查重锤线相对于初始混凝土或基线的位 移 ， 并且每向上滑升 2 m， 使用全站仪或经纬仪观测 1次 ， 发现偏差及时纠正 ， 保证变形控制在 2 c m内。 4 _ 7 模 板 拆除 滑模施工完成后 ， 将模体滑空 固定 ， 进行解体 ， 利用门架配合卷扬机在高处拆除部分结构 ，最后利 用设置在盖梁上的预埋支撑点将桁架及模板整体落 下 。 4 8 施工操作要点 ( 1 ) 施工前 ， 对混凝土的配合 比、 外加剂进行现 场试验 ， 测定混凝土的坍落度 、 固身凝 固时间、 初凝 时间 ， 为滑模施工做好准备。 ( 2 ) 从滑模组装到混凝土浇筑 ，严格按照结构 边线进行控制 。确保其垂直度偏差符合施工规范要 求 。 ( 3 ) 严格按照分层分片原则对称浇筑。 ( 4 )当千斤顶 滑升至 距爬 杆顶端 小 于 3 5 e m 时 ， 应及时接长爬杆 ， 接头对焊 ， 焊接后用砂轮机打 磨光滑 ， 且平整度与原钢管面一致 ， 爬杆同水平环向 箍筋筋相连 ， 焊接加 固。 ( 5 ) 规范设备使用 ， 加强维护。 控制平台在每次 滑升前油泵空转 l 一 2 m i n ， 给油终 了时间不小于 2 3 s ， 回油时间1 0 s 。滑升过程应了解设备运行状态。 无漏油和其它异常现象 ， 千斤顶应有备用 ， 工作不正 常的千斤顶要及时更换。 5常见问题及处理措施 滑模在滑升过程中。受各种不均匀动力影响或 施工条件 、 环境限制 ， 会出现各种不利施工的问题 ， 应及时发现处理。 ( 1 )滑模体倾斜偏移 其产生的根本原因在于千斤顶工作不 同步 。 荷 载不均匀 ， 混凝土浇筑不对称 ， 纠偏过急等。可利用 千斤顶同步器进行水平控制。以确保整个模体垂直 滑升。同时利用千斤顶的高差 ， 进行模体微调纠偏。 旋转或偏移较大时采用施加外力与调整局部千斤顶 的高差进行纠偏 。纠偏不能操之过急 。以免造成混 凝土表面拉裂、 死弯或模体变形。如爬杆弯 曲， 采用 6 1 2 0 1 2年第 1 2期 甘肃水利水电技术 第 4 8卷 加焊钢筋或斜支撑 ， 弯曲严重时 ， 切断爬杆 ， 重新接 长后再与下部爬杆焊接 ， 并加焊“ 人” 形斜支撑。 ( 2 ) 模板变形处理 主要原 因除了桁架结构设计不合理 混凝土浇 筑侧压力过大造成变形外 ， 钢筋或埋件安装偏移或 振捣过程中产生位移 ， 导致模板滑升受阻， 强力滑升 也可使板面变形甚至结构损坏。对部分变形较小的 模板 ， 采用加密支撑和撑杆加压复原 ： 变形严重影响 墩柱体型且无法有效矫正的， 将模板拆除修复。 ( 3 ) 混凝土外观缺陷 表现形式有拉裂 、 气泡、 蜂窝、 麻面、 骨料架空、 狗洞等。大部分均可在混凝土初凝之前抹平或加原 浆抹平 ， 对于架空严重且形成狗洞等质量缺陷， 采用 局部立模 ， 补上 比原强度等级高一级的膨胀细骨料 混凝土 ， 并用抹子抹平修复。同时严格施工工艺 ， 及 时清理板面粘浆， 加强仓面振捣， 控制好滑升间隔时 间， 确保滑模整体施工运行状态良好。 ( 4 ) 停滑措施及施工缝处理 因结构需要或供料不及 时等意外原因停滑时 应采取停滑措施。混凝土停止浇筑后 ，每隔 1 5 m i n 滑 升 1 2个油泵行程 ，直至混凝 土与模板不再粘 结 。在混凝土初凝有效时间范 围内能恢复的尽量恢 复施工， 无法恢复造成施工缝的， 根据施工规范要求 处理。复工前应凿毛 ， 将混凝土表面残渣除掉 用水 冲净 ，浇筑时在施工缝面先铺 5 1 0 e m厚的水泥砂 浆 ， 然后再浇筑原配合 比混凝土。 6结 语 羊 曲水电站对外交通专用公路 I I 标段桥梁墩 柱混凝土施工 自采用滑模施工工艺以来 ，共完成墩 柱浇筑 8个 ， 整体质量优 良， 总计滑升高度 3 0 4 m， 日平均滑升高度 3 2m， 节约了工期 为后续桥梁架 设和合同标段工程竣工奠定了良好基础。 参考文献 ： 1 张宇 浅谈高桥墩滑模施工技术 J 科技创新导报 ， 2 0 1 1 ， 8 ( 3 6 ) ： 1 8 6 1 8 7 2 王事成 高桥墩滑模施工及常见问题处理 J 西部探矿 工程 ， 2 0 0 4 ， 1 6 ( 4 ) ： 1 4 1 1 4 2 3 王艳萍 高桥墩滑模施工的监测和纠偏 J 山西建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 2 4 ) ： 1 6 2 1 6 3 4 陈套萍 ， 芦银奎 保证滑模施工质量应注意的问题 J 科 技信息 ， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 2 1 ) ： 3 1 6 3 1 6 ， 3 3 5 深入贯彻落实 甘肃省水文管理办法 不断提升水文服务经济社会发展的能力和水平 甘肃省水文管理办法 ( 以下简称 办法 ) 的出台， 对进一步加强水文管理工作， 依法保护水文监测环境， 提高水文能力建设， 促进水利 科学发展， 全面支撑经济社会可持续发展将会发挥重要作用。 办法 以 中华人民共和国水法 中华人民共和国防洪法 和 中华人民共和国水文条例 为依据， 结合我省水文工作实际， 同时借鉴了 其他省区水文法规的经验， 具有较强的可操作性。 办法 规定， 一是在甘肃省行政区域内从事水文站网规划建设、 水文监测预报、 水文资料使 用、 水资源调查评价、 水文监测环境保护等活动都要严格遵守 办法 ； 二是水文事业是国民经济和社会发展的基础性公益事业， 县级以上人 民政府应当将水文事业纳入本级国民经济和社会发展规划， 加大水文基础设施建设投入， 做好水文监测设施和监测环境的保护， 所需经费纳 入本级财政预算 ； 三是省人民政府水行政主管部门主管全省水文工作， 省水文机构具体负责组织实施管理工作， 派驻各市州的水文机构组织 实施地方水文管理工作； 四是省人民政府水行政主管部门负责编制全省水文事业发展规划， 省水文机构组织编制全省水文站网建设规划， 并 对水文监测资料实行统一汇交制度， 任何单位和个人不得将水文监测资料擅自转让、 转借、 出版或者用于其他营利性活动； 五是明确了水文 监测环境保护范围， 对工程建设、 挖沙采砂、 倾倒垃圾等影响水文监测的活动， 确定了论证和处置程序， 因工程建设致使水文测站迁移、 改建 的， 所需经费由建设单位承担。 办法 是我省水文管理的基本规章， 是从事水文规划、 建设、 管理和保护的行为规范， 也是广大人民群众必须遵循的行为准则。 全省各级 水利水文部门要切实抓好 办法 的贯彻落实， 依法提升水文能力建设。 一 是要大力宣传学习 办法 。 要抓好 办法 的学习宣传， 准确掌握 办法 的基本内容和精神实质， 牢固树立依法加强水文管理工作的意 识。通过新闻、 报刊、 网络等各种媒体， 采取丰富多彩、 群众喜闻乐见的形式， 广泛宣传 办法 ， 提高社会公众对水文工作重要性的认识 ， 切实 增强依法保护水文监测环境的自觉性， 履行应尽的义务。 二是要依法加强水文站网规划建设。我省水文工作在管理体制上实行省水文局、 地市级水文局、 水文站三级管理， 目前已设立了1 O 个地 市级水文局、 1 个水环境监测中心，共有 9 6 处水文站、 6 3 处泥沙站、 3 2 5 个雨量站、 1 9 7 眼地下水监测井、 1 2 0 处水质监测断面和 2 0 3 处洪水调查 断面， 水文站网基本覆盖了全省各地。水文部门要按照 办法 要求， 进一步强化自 身建设， 加强水文站网体系建设， 努力提高测报能力和水平。 三是要依法保护水文监测环境。多年来， 由于法规制度不健全， 一些地方破坏水文监测设施、 侵占测验河段、 干扰测报人员正常工作的现 象时有发生， 给防汛减灾带来严重影响。各级水利部门要提高依法行政能力和监督管理水平， 加大依法查处水文违法违规行为的力度， 依法 追究破坏干扰水文工作的行为， 确保水文测报工作顺利进行。 四是要依法对水文监测资料实行统一汇交制度。各级水文机构要妥善存储和保管水文资料， 根据国民经济建设和社会发展需要对水文 监测资料进行汇编刊印， 并建立水文数据库和水文信息共享平台， 为公众查询和获得水文监测资料提供服务。编制重要规划、 进行重点项目 建设和水资源管理等使用的水文监测资料， 必须经省水文机构审查， 确保其完整、 可靠、 一致。 五是要依法推进水文测报现代化建设。我省大部分水文测验设施建于 2 O 世纪六七十年代， 测验条件差， 报汛手段落后， 难以满足防汛减 灾的需要。各级水利水文部门要依据 办法 要求， 积极争取地方人民政府的支持， 将水文事业纳入地方国民经济和社会发展规划 ， 所需经费 纳人财政预算， 落实水文运行经费， 更新测验设施设备 ， 不断推进水文测报现代化建设。 ( 来源： 甘 肃 日报 ； 2 0 1 2 1 2 2 0 ) 6 2