某特大橋高墩施工控制

某特大橋高墩施工控制一、工程概況某鐵路工程某特大橋主橋為T型剛構－連續(xù)組合梁橋，主墩墩身最高達103m，墩身混凝土最多達12307.1m3。主墩墩身型式分別為等截面矩形空心墩和變截面變坡度矩形空心墩，墩身底部設計一定高度的實心段。由于主墩較高，施工時存在較大的進度風險、質量風險和安全風險。為了使工程施工順利進行和工程質量滿足設計要求，必須加強對施工過程的控制。在工程施工的過程中，著重從以下幾個方面進行控制：施工工藝，質量控制，安全控制。二、施工工藝（一）模板在高墩施工中，模板方案采用最多的是翻模法和爬模法。對于等截面墩身，翻模法應用較多。對于變截面墩身，可以用翻模法，也可以用爬模法。但某特大橋主墩中的變截面墩身不但截面尺寸變化，墩身坡度也變化，所以翻模法使用起來就顯得過于復雜。綜合考慮墩身截面型式、工程進度和工程成本，模板方案確定如下：等截面矩形空心墩模板采用翻模，變截面變坡度矩形空心墩采用爬模。1、變截面變坡度矩形空心墩變截面變坡度矩形空心墩模板采用液壓自升式爬模系統(tǒng)，爬模系統(tǒng)由模板、提升架組成，模板固定在提升架上，提升架兼作模板支架、施工平臺。模板為木模，面板用厚度為2cm的維薩壓制膠合板制作，豎肋用I20木工字梁制作，橫肋用2［14a槽鋼制作，模板利用拉桿對拉橫肋槽鋼抵抗混凝土壓力。模板高度為4.65m，每次墩身施工高度為4.5m。模板底部包裹墩身10cm，頂部預留5cm空余高度。模板按第一節(jié)墩身設計，以后每節(jié)墩身施工時對模板進行部分改制。提升架由預埋件、掛座、導軌和掛架組成。預埋件為爬錐，預埋在墩身內，可拆卸周轉使用；掛座安裝在爬錐上，用以承受所有的臨時荷載（包括支架、模板、人員及小型機具）；導軌安裝在掛座上，用作掛架上升的軌道；掛架通過滑輪和液壓千斤頂與導軌聯結，通過千斤頂上升，到位后固定在掛座上。爬模系統(tǒng)在首次安裝時利用塔吊吊裝，以后每次只用塔吊吊裝需改制的部分模板，其它所有模板和支架利用千斤頂提升，墩身施工完成后模板與提升架拆除時利用塔吊起吊。本爬模系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：①、安全可靠，減少了人員的風險。由于采用液壓系統(tǒng)自升，規(guī)避了塔吊吊裝給人員帶來的風險。②、工程進度快。一切都是程序化操作，且操作很簡單，人員能很快熟悉操作過程，所以施工進度很快。在實際施工過程中，施工速度最快可達到平均每月完成墩身5節(jié)以上（每節(jié)4.5m），這在大體積高墩施工中是比較快的。③、墩身外觀質量好。由于模板面板光潔度高、接縫少，所以墩身平整度和光潔度很好。④、總體成本較低。雖然模板一次性材料費投入較大，但在施工過程中節(jié)約了人工和機械費用，并且節(jié)約了工期，所以總體上成本并不高。爬模系統(tǒng)構造示意圖如下：爬模系統(tǒng)爬升示意圖如下：2、等截面矩形空心墩等截面矩形空心墩采用翻模法施工，模板為整體鋼模，高度為2.25m/節(jié)*3節(jié)，每次施工高度為4.5m。每節(jié)墩身完成后，只拆除下面兩節(jié)模板，預留1節(jié)模板錨固在墩身上作為下次施工的支架。翻模法施工最大的風險就是安全風險，風險工序是模板拆除與安裝。安全風險的防范我們在后文詳述。（二）鋼筋1、高墩施工中如何增強鋼筋骨架的剛度和控制線形是一個重要問題，特別是變截面墩身。變截面墩身的鋼筋骨架是傾斜的，穩(wěn)定性是重要問題。為此，支撐鋼筋的勁性骨架要能抵抗鋼筋骨架成形前的水平推力，并能承受鋼筋骨架的部分重量。勁性骨架用∠75*75*6mm角鋼制作，骨架外輪廓截面型式與墩身保持一致，骨架外輪廓傾斜度與墩身坡度保持一致。骨架每節(jié)高4.5m，首次安裝焊接在預埋角鋼上，頂端高于預澆筑混凝土頂面10cm。以后每次安裝均焊接在預留墩身骨架上，頂端預留10cm高度作為下次骨架的支點。在鋼筋安裝過程中，勁性骨架作為鋼筋的臨時支架，鋼筋骨架安裝調整完成并固定后，勁性骨架的作用就基本消失了。此時，勁性骨架內的部分桿件可以拆除，以節(jié)約成本。但為了搭建臨時施工平臺（振搗混凝土用）和為下次勁性骨架提供支點，勁性骨架外框架不拆除。2、高墩施工中受力鋼筋的連接也是一個重要問題。在鐵路工程施工中，一直延續(xù)的連接方法是電弧焊接、閃光對接焊和冷擠壓套筒連接。電弧焊接最大的缺點是速度太慢，并且由于立焊難度較大，在豎向焊縫焊接時，焊接質量難以保證。閃光對接焊和冷擠壓套筒連接適用于地面鋼筋制作，不適用于施工現場鋼筋安裝。在公路工程施工中，目前已經采用了直螺紋套筒連接工藝。為此，我們優(yōu)先選擇采用直螺紋套筒連接工藝進行受力鋼筋的連接。在直螺紋套筒連接設備廠家的配合下，通過有關試驗檢測單位的檢驗，直螺紋套筒接頭的強度和耐久度達到了一級接頭標準。經過某鐵路主管部門和設計院確認后，直螺紋套筒連接工藝可以用于某鐵路工程施工。（三）混凝土高空大體積墩身混凝土施工每次澆筑混凝土數量較多，混凝土的供應與輸送是一個重要問題。為了解決混凝土的供應和輸送問題，我們在各大型施工點建造了大型混凝土攪拌站，每個攪拌站配備兩臺高壓混凝土輸送泵，試驗人員常駐攪拌站指導施工。大體積墩身混凝土澆筑時間一般比較長，這樣有可能產生明顯的施工縫，既影響質量，又影響外觀。為了消除施工縫，在確定混凝土配合比時，適當延長混凝土的初凝時間，并適當增加混凝土的流動性。墩底實心段施工時，由于體積很大，水化熱太多，熱量難以散失，致使墩身混凝土內產生高溫，引起內外溫差過大，最終有可能導致墩身開裂。為此，墩身實心段應安裝冷卻管，用來散失混凝土內過多的水化熱，同時墩身外部用土工布覆蓋保溫，以降低墩身混凝土內外溫差，避免裂縫的產生。三、質量控制為保證工程質量，需要從各個方面對施工過程進行質量控制。除了一般性控制外，還應進行重點指標控制。對于模板，應重點控制平整度和垂直度（或坡度）；對于鋼筋，應重點控制受力鋼筋接頭質量和鋼筋骨架的垂直度（或坡度）；對于混凝土，應重點控制混凝土的配合比和和易性。在高墩施工時，由于墩身太高和操作空間限制，容易出現一些質量問題。這些質量問題有些是墩身施工中的通病，有些是大體積高墩獨有的問題。下面略述大體積高墩施工中容易出現的質量問題和解決問題的方法。（一）、模板1、翻模施工時墩身線形不順，呈折線形。問題分析及解決方法：折線是翻模難以克服的缺點，由于模板加工誤差和首次安裝誤差，每節(jié)墩身施工時誤差不斷積累，若不及時調整，施工到一定高度后，墩身便出現明顯的折線。所以，模板制作時應嚴格控制尺寸和角度，初次安裝模板應嚴格控制模板平面位置和頂面標高，使模板平面位移和頂面各點高差控制在允許的范圍內。在施工中消除模板加工誤差的方法是模板對換安裝，就是每完成一節(jié)墩身，模板就改換到對面安裝。如果墩身已經呈現輕微的折線形，應分兩次調整：第一次是中位調整，在傾斜方向模板的水平接縫內墊薄鋼板，讓模板反向傾斜，直至模板上口調至設計位置，然后繼續(xù)施工直至本節(jié)墩身完成。第二次是坡度調整，只需調整模板的垂直度（或傾斜度）至設計狀態(tài)，調整方法同樣是在模板水平接縫內墊薄鋼板。如果墩身已經呈現嚴重的折線形（尚在允許的范圍內），模板的調整應分三次完成，前兩次是中位調整（第一次調50％），第三次是坡度調整。在模板接縫內墊薄鋼板后，模板接縫內側應用玻璃膠密封以防漏漿。2、爬模法施工時墩身新舊混凝土施工縫不平整和漏漿。問題分析及解決方法：由于模板加工與安裝誤差，模板提升后與已完墩身表面無法完全貼緊，導致上下墩身側面出現臺階和漏漿。模板底部靠近已澆墩身安裝一層拉桿，拉桿適當加密。模板和已完墩身結合部用高標號砂漿或水泥漿密封，砂漿或水泥漿不宜太多，把縫隙封住即可。（二）、鋼筋1、直螺紋套筒連接不合格，又難以從外觀上判斷質量。問題分析及解決方法：由于直螺紋套筒連接工藝現場操作過于簡單，具有較大的隨意性，所以容易產生質量問題。由于鋼筋與套筒結合的部分在內部，從外觀上無法觀察，所以無法判斷質量。在控制直螺紋套筒連接質量時，重點在加工環(huán)節(jié)控制。在加工直螺紋絲口時，鋼筋端部要切割整齊，并打磨平整。套筒長度為6cm，鋼筋絲口長度只能加工3cm。螺紋絲口整齊，無破損現象。安裝完成后需要檢查鋼筋外露絲口的長度、接頭線形和套筒的松緊程度，鋼筋無外露絲口、接頭呈直線和套筒牢固才算合格。每次檢查時可以按照一定的比例在現場截取接頭試拉，以檢驗其強度。2、鋼筋骨架不整齊，傾斜度或垂直度不合格。問題分析及解決方法：由于鋼筋在安裝過程中，骨架尚未形成，單根鋼筋剛度不足，導致安裝不整齊，傾斜度或垂直度不合格。對這個問題，解決的方法是安裝勁性骨架，以勁性骨架為支架，單根鋼筋安裝時用勁性骨架準確定位，每1m高定位一次。若鋼筋骨架已經整體傾斜，應先用鏈條葫蘆矯正鋼筋骨架后固定在勁性骨架上。（三）、混凝土1、墩身表面產生明顯的施工縫和外觀色澤不均勻。問題分析及解決方法：混凝土澆筑過程中產生施工縫的原因是混凝土澆筑間歇時間太長，下層混凝土初凝后，上層混凝土才澆筑。外觀色澤不均勻的原因有：①模板面板不清潔；②混凝土澆筑間歇時間太長；③混凝土攪拌不均勻；④混凝土配合比或原材料發(fā)生變化；⑤混凝土離析；⑥拆模后未及時養(yǎng)生，混凝土表面水分蒸發(fā)，混凝土養(yǎng)生不均勻，導致色澤不均勻；等等。解決此問題的方法很多，除了在施工組織上保證混凝土施工的順利進行外，在技術上也可以采取很多措施。技術措施如：①優(yōu)化配合比，適當延長混凝土的初凝時間；②改善粒料級配，在不增大水灰比的前提下增加混凝土的流動性、和易性，減小輸送泵管道堵塞的概率；③同一墩身使用相同的原材料和相同的配合比，混凝土攪拌均勻；④模板面板擦拭清潔，并均勻涂抹脫模劑；⑤拆模后立即噴灑養(yǎng)護劑，避免混凝土表面水分蒸發(fā)。⑥降低混凝土自由下落高度（2m以內），自由下落通道要暢通，不得碰撞鋼筋和其它物體，避免混凝土下落過程中離析；⑦混凝土分層澆筑，每層不宜過厚或過??；⑧掌握好混凝土振搗的技巧，控制好振搗的時間。振搗時間過短不能完全排除空氣，振搗時間過長會使混凝土離析。振搗時振動泵插入下層混凝土一定深度（10cm左右），讓接縫處混凝土充分混合；等等。2、墩身表面出現裂縫。問題分析及解決方法：墩身表面出現裂縫的原因很多，主要有以下原因：①混凝土表面收縮導致開裂；②養(yǎng)生不及時導致開裂；③體積過大，混凝土水化熱過多，未采取散熱措施，內外溫差過大導致開裂；④外界空氣溫度過低，未采取保溫措施，使混凝土內外溫差加大，導致開裂。針對以上原因，應采取以下措施防止產生裂縫：①控制拆模時間，混凝土強度達到2.5MPa時再拆模，防止表面收縮；②嚴格控制水灰比，不隨意增大水灰比；③拆模后要及時養(yǎng)生，最好噴灑養(yǎng)護劑；④體積過大的節(jié)段要安裝冷卻管通水降溫；⑤外界溫度過低時要采取保溫措施。四、安全控制隨著國家安全法律法規(guī)的出臺以及國家對安全生產的日益重視，任何單位和個人都不能再輕視安全工作了。進行任何工作都要遵循以人為本的原則，一切在保證安全的前提下進行，高墩施工更應如此。在高墩施工中，由于位于高空，高度和操作空間的局限性導致危險系數升高。在高墩施工中，容易出現的安全事故有：1、高空支架不穩(wěn)固，導致支架坍塌。在爬模法施工中此類事故概率較大；2、塔吊吊裝作業(yè)時，由于指揮失誤或操作失誤，導致吊裝協(xié)助人員墜落或受到撞擊。在翻模法施工中此類事故概率較大；3、吊裝作業(yè)時，由于鋼絲繩拴結不牢固、吊點不平衡或鋼絲繩強度不足導致吊裝物體墜落或傾覆，從而對協(xié)助人員造成傷害；4、塔吊吊裝作業(yè)時，由于起吊重量超過了塔吊的起吊能力，而塔吊又無自動報警裝置或報警裝置損壞，駕駛員無法判斷起吊物體情況，導致塔吊傾覆；5、施工平臺無欄桿、欄桿不穩(wěn)固、踏板不穩(wěn)固、踏板強度不足、無安全網等，導致人員墜落；6、高空墜落物體對地面人員造成傷害；7、施工電梯或步行梯發(fā)生故障導致安全事故。針對如此多的安全風險，我們需要從各個方面進行預防。施工中應采取的基本安全措施如下：1、制定嚴格的安全作業(yè)規(guī)章制度，并委派專人監(jiān)督執(zhí)行。特別是吊裝作業(yè)，要有專人指揮，駕駛員要持證上崗，要制定統(tǒng)一的指揮方式。2、對于高墩施工，應于開工前制定合理的施工方案，從技術層面確保各個方面萬無一失。如預埋件、支架、模板、勁性骨架、操作平臺、電梯、步行梯等，經過多方復核求證，達成一致意見后方可實施；3、在施工平臺下方掛設安全網；4、在墩下設置安全通道，要求能抵抗高墩上一般性物體墜落時的沖擊；5、定期對塔吊和吊裝輔助工具進