葛立敏,賴浩明,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(以下簡稱“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)算簡圖見圖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。

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。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,見圖5。斜塔下部內(nèi)外模剖面圖見圖6。

圖5 安裝外模外側(cè)承重鋼豎楞

圖6 斜塔下部內(nèi)外模剖面圖

4.5 鋼筋綁扎和勁性骨架接長

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1.2 m布置,同一截面接頭率不超過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)模板之間通過方木豎楞夾條式連接釘子緊固,且同樣墊粘膠帶止?jié){?；炷了绞┕たp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2 m,對(duì)稱分層振搗密實(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)；惡劣天氣過后應(yīng)逐一檢查各安全設(shè)施,并立即修理完善。

6 結(jié) 語

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：中國建筑工業(yè)出版社,2008．

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

[4] 中國建筑科學(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