国道310至豫陕界段南移新建工程
弘农涧特大桥高墩爬模专项施工方案
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2018年1月22日
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编制：清修建筑劳务日期：
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国道310西至弘农涧特大桥高墩爬模施工方案
根据本工程具体工程特点、施工条件以及自身情况的不同，选择经济合理和满足特定工程需要的工艺手段，以达到确保工程质量、加快工程进度、节约工程成本的目的。弘农涧大桥高墩确定采用无支架爬模施工并编制技术方案及质量控制措施如下：
一、工程概况
弘农涧大桥左幅总长3177米，右幅总长3175.336米，桥位区属于黄土丘陵-黄土梁地貌，地形起伏不平，冲沟、沟谷发育，地形条件复杂。桥址区跨弘农涧河。桥区地面高程350～526 m左右，地形相对高差约176 m。
下部结构设计构造尺寸：
主桥共有6#-12#七个主墩，采用变截面空心墩形式，空心墎上部65m橫向采用双肢形式，单肢宽度为6.5m，空心墩壁厚80cm，竖向每20m设置一道橫隔板，壁厚80cm，空心墎下部采用整体式单箱三室结构，壁厚80cm，纵桥向采用变截面形式，顶宽为7.5m，坡率为1：80。
6#墎分离式等截面空心墎形式，左右两个桥墎尺寸形式相同，桥墎橫桥向宽度为6.5m，顺桥向宽度为7.5m，桥墎高度左幅17m，右幅20m。7-12#墎高度分别为122m、125m、120.5m、116m、116.5m、108m。
二、弘农涧矩形高墩爬模法施工 （一）、施工工艺
施工系统由提升机构、模板系统、工作平台和安全设施组成
1、提升系统：附着塔吊，安装在左右幅墩承台中心位置。作业半径56m，在墎身施工至40m高度时，每个主桥墎安装一台施工电梯，供人员、辅材、小型机具使用。
2、模板系统：采用桁架式模板，由桁架主背楞、模板(胶合板)、斜撑、后移装置、
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承重三角架、埋件系统、吊平台及加高节等七部分组成。
3、工作平台：在模板外侧设置角钢支腿，其上铺设3mm厚钢板，形成工作平台，工作平台主要是提供人员工作和小型机具的操作平台，为模板安装、钢筋安装提供作业空间。
墎身施工时，在墩身外侧采用安装爬梯（主墩为施工电梯），步道“Z”型上升，休息平台尺寸1.2m×0.6m，供人员中途休息，保证施工和检查人员上下行走安全便捷。
4、安全设施由上部平台1.5m高围栏、四周密目围挡等组成。
（二）、塔吊选配
根据墎身高度及模板单块重量，本工程每个墩身在左右幅中间安装1台塔式起重机，每个墩身施工电梯在靠便桥方向安装一台。
塔吊的主要技术参数： 额定起重力矩：630KN.m；
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最大起升高度：独立式40m，附着式150m；
最大幅度：56m，最小幅度：2.5m，最大幅度起重量：1.3t； 起升速度：（a=2）80/40/8.5m/min(a=4)40/20/4.25m/min； 变幅速度：40/20m/min；回转速度：0.6r/min； 装机总容量：34.8KW（不含顶升机构电机功率）； 装机自重：31.79t（不含配重）。 （三）、模板采用桁架式模板。
1、桁架式模板组成：由桁架主背楞、模板(胶合板)、斜撑、后移装置、承重三角架、埋件系统、吊平台及加高节等七部分组成。
（1）桁架主背楞：分标准节和加高节，通过连接板连接，并安装平台立杆，背楞调节座可微调主背楞的高度和位置，背楞扣件就是固定和连接主背楞和模板横肋。
（2）模板组成：吊钩采用钢吊钩，每块模板设置2个，吊钩安装时左右对称，螺栓采用双螺母安装；竖肋，采用木工字梁，高20cm，宽8cm，I=4500cm4，允许弯矩5KN.M，允许剪力11KN；横肋采用两根14槽钢背靠背用14螺栓连接而成；连接抓，连接木工字梁和钢横肋，带吊钩的木梁两侧均装连接爪，不带吊钩的木梁只装一个连接爪，并且连接爪安装要相互错开，拼装好后做好标记；芯带，就是连接两块已拚装好的模板，即将两块模板的钢横肋连接成整体；芯带插销，就是使用芯带时用，起锁固作用；模板面板采用21mm厚胶合板，面板允许偏差为1mm，板面平整度小于1/1000，面板拼装时要平齐、不错台，地板钉布置间距300 mm，每块面板四个角及边沿中点用纤维板钉钉紧，防止翘起。
（3）后移装置：拉杆、拉杆圆垫、后移拉杆、带轨道后移装置。
（4）承重三角架: 由三角架横梁、三脚架短斜撑杆、三脚架立杆、三脚架长斜撑杆组成。
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（5）斜撑：由带丝扣可调节长度的杆件组成。
（6）埋件系统：由埋件板D20、受力螺栓M36、高强螺杆D20、爬锥M36/D20组成，配件有碟形螺母、齿轮销、安全销Ф20、插销Ф20等。
2、施工工艺介绍：充分利用模板自身锚固作用（按设计要求设置预埋件），采用塔吊配合提升模板，逐段爬升完成墩身混凝土浇注施工。厂家提供模板设计图。
墩身模板采用定型模板，由厂家定做。墩身模板高4.65米，共4套，一次可浇注4.5米高。根据各墩断面尺寸和考虑模板周转，横桥向为等宽2.5米，顺桥向取最大宽度，共加工3个墩身的模板，周转三次即可。现场进行组拼，通过竖向大肋和横向大肋（柱箍）等进行加固。模板面板厚21㎜，采用80㎜×200㎜木工字梁做竖肋，两根14槽钢背靠背做横肋，竖肋间距26.5、26.8、27.5㎝，横肋间距26、71、120㎝，对拉螺杆采用M20，对拉螺杆设置PVC套管在与混凝土和模板接触侧面设置锥型橡胶止浆垫块，可重复使用。
墩身模板及加固构造图（厂家根据施工方要求设计并提供） 3、墩身模板验算
对模板侧压力Pm按部振捣器时计算：Pm=K×r×h
墩身4.5m高混凝土最大方量为（0.4×（3.7×2+2.5×2）+0.3×0.3×2）×4.5=25.965m3，混凝土拌和及运输能力可达到20m3/ h，最短时间可在1.3小时浇注完成，考虑混凝土入模及振捣等因素影响，计划在2小时浇完，则浇注速度为V=2.25m/ h。浇注时间选择在下午5时开始，墩身大致施工时间控制在5、6、7、8、9月间，浇注混凝土入模温度取T=25℃，则V/T=2.25÷25=0.09>0.，h=1.53+3.8×V/T=1.872m，K=1.2（掺外加剂），r=25KN/m，Pm=1.2×25×1.872=56.16Kpa，考虑振捣荷载4KN/㎡，总侧压力P= Pm+4=60.16 Kpa。
大模板最大侧压力取P=61 Kpa进行计算。 （1）面板计算： 强度验算：
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面板由竖肋所形成的单向板受力，整个板面受均布荷载q，平板单元为Lmmx275mmx21mm。可看作多跨连续梁计算，但验算时按简支梁偏安全：
取1㎜宽的板条作为计算单元，荷载q为：q=61×0.275=16.775×10-3N/mm。M=1/8×q×L2=158.576 N.mm，W=1/6×bh2=1/6×1×212=73.5mm3，I=1/12×bh3=771.75mm4。
应力：δ0=M/W=158.576÷73.5=2.16<8N/mm2 满足要求 挠度验算：
面板的挠度：式中E为木材的弹性模量，E=6×103
f=(5ql4)/(384EI)=(0.0016775×2754)/(384×6000×771.75)=0.054 mm f/a=0.054/275=1/5093<1/500满足要求。 （2）竖肋计算：
竖肋间距275mm，选用木工字梁，W=450×103 mm3。惯性矩I=4500×104 mm4。 荷载：q=ph=0.061×275=16.775N/mm，
竖肋在横向钢背楞上为五不等跨连续梁，按简支梁验算可偏于安全，跨中长度为M，由弯矩图中可得最大弯矩为弯矩Mmax=qm2/8=16.775×12002/8=3019500 N.mm，
强度验算：σmax=Mmax/w=3019500/450000=6.71Mpa<12Mpa满足要求。
挠度验算：wmax=-5q×m4/（384×E×I）=-16.775×12004/(384×9×105×4500×104)=-0.22 mm w/l=0.22/1200=1/5454<1/500满足要求。 （3）横向大肋（抱箍）计算：
横向大肋采用2根［14槽钢靠背螺栓连接而成，中间留够穿对拉螺杆的空间，四角采用螺栓或销子连接四边闭合成柱箍，竖向大肋传来的力按均布荷载进行验算，设置2根对拉螺杆，横向大肋支承在对拉螺杆上，按3跨不等跨连续两段悬臂梁进行计算； W=161×103 mm3。惯性矩I=1127.4×104 mm4。
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横向大肋荷载：q=ph=0.061×1000=61N/mm，n=1000/750=1.33，由弯矩图中插可得最大弯矩为悬臂端Mmax=-0.5×ql12=0.5×61×7502=17156250N.mm，
强度验算：σmax=Mmax/w=17156250/161000=106.5<215Mpa满足要求。
悬臂部分挠度验算：wmax=q×l4/（8×E×I）=61×7504/(8×2.1×105×1127.4×104)=1.02 mm w/l=1.02/750=1/736<1/500满足要求。
跨中部分挠度验算：wmax=q×l4/（384×E×I）×（5-24λ2）=61×7504/(2×384×2.1×105×1127.4×104) ×（5-24×（750/1000）2）=-0.18 mm
w/l=0.18/750=1/4167<1/500满足要求。 （4）对拉螺杆或连接螺栓验算
柱箍横向大肋槽钢四角采用螺栓或销子连接，跨中设置对拉螺杆。 对拉螺杆验算：P max=F maxl1l2
式中l1为横拉杆间距，l2为竖拉杆间距。
P max=61×1.2×1=73200N进行验算，螺栓拟采用M20，容许拉力为： P0=δ×S=305×314.2=95800N，P max=73200< P0=95800N，满足要求。 δ为普通螺栓的抗拉极限强度，S为螺栓的有效面积。 （5）模板及加固材料数量
每个投入1套模板，左右墩身同时开始浇注，周转三次多即可完成，所需主要材料见模板设计图纸工程数量表。
外模定型模板351.54m，重约21.09吨；模组合钢模板330m，重约10.2吨；［14槽钢740 m，重约10.75吨；方木50m3；对拉螺杆720m，重约1.76吨；螺栓或销子756套，专用锥型橡胶密封垫块606个，塔吊一台，配套支架6套，钢管脚手架20吨及其他附件若干等。
4、模板特点：
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支架、模板及施工荷载全部由预埋件承担，不需另搭脚手架，适于高空作业；模板部分可整体后移65cm；模板可利用锚固装置使其与混凝土面贴紧，可防止漏浆及错台；模板部分可相对于支撑架部分上下左右调节，使用灵活；利用斜撑模板可前后倾斜，最大角度为30°；各连接件标准化程度高，通用性强；模板上设吊平台，可用于埋件的拆除和混凝土处理；悬臂支架设有斜撑，可方便调整模板的垂直度和坡度。
5、模板组装顺序：
（1）、模板等构件运送到现场后，应分门别类码放于工地木房，不得随意乱堆，以免丢失。
（2）、第一次浇注混凝土，用对拉螺栓加固模板。
（3）模板就位：将各单元间次背楞用芯带及芯带销连接成一个整体。应注意芯带孔与次背楞孔并不重合，上芯带应选择合适的孔，使芯带外，两块模板向靠紧。直墙木梁模板通过芯带进行连接，模板与模板之间直接拼缝时，直接用芯带连接即可，当模板与模板之间不能拼在一起时，则增加拼缝模板，用芯带压住拼缝模板连接即可。
（4）埋件安装：在模板就位前，通过模板面板上的孔，用安装螺栓M36×50从模板背面将爬锥M36/D20固定于模板面板上，混凝土浇注后，卸下M36螺栓，模板后移，将受力螺栓安装在爬锥上。将模板吊装就位，支架卡在受力螺栓上，插上销子。人在吊平台上用套筒扳手和爬锥卸具将受力螺栓和爬锥取出，以便重复使用，同时用砂浆抹好爬锥留下的孔。
6、第一次提升安装过程
（1）准备好两片木板300mm×2440mm左右，按照爬锥中到中间距摆放在水平地面上。保证两条轴线绝对平行，轴线与木板连线夹角90°，两对角线误差不超过2mm。将三角架扣放在木板轴线上，保证三角架中到中间距等于爬第一次浇注爬锥中到中间距。两三角架对角线误差不超过2 mm，安装平台立杆，用钢管扣件连接，注意加斜拉钢管。
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（2）将主背楞、背楞调节器、斜撑及挑架安装在后移装置上。
（3）用钢管扣件将所有背楞、三角架、平台立杆连接牢固，再次校正两三角架中到中间距是否为第一次浇注爬锥中到中位置。
（4）安装所有操作平台。平台要求平整牢固，在与部件冲突位置开孔，以保证架体使用。
（5）将拚装好的架体整体吊起，平稳挂于第一次浇注时埋好的受力螺栓（挂座体）上，插入安全插销并用发卡固定。
（6）将拚装好的模板整体吊起，安装在挂好的架体上，注意背楞调节器与模板背楞的支撑情况，安装背楞扣件。利用斜撑调节角度，校正模板。完成吊装过程。
3．4、第二次提升模板与第一次施工工艺（3.5和3.6）基本相同，即浇注第三次混凝土时再增设下吊杆和工作平台，以方便混凝土表面处理和养护。以后依次类推。
7、模板使用应注意的问题
（1）同一单元块的两榀桁架之间应用Φ48钢管连接紧固，平台搭设安全可靠。 （2）埋件系统预埋的位置要求准确，在浇注混凝土前必须派专人再次对其位置进行复核，确保误差不大于1mm。
（3）每次拆模后都必须将模板面板上附着的杂物清理干净，并在浇注混凝土前刷脱模剂。
（4）拆模后如模板须落地，则其面板不可直接放在地面上，而应在地面上先垫方木，再将模板放在方木上，以保证模板的周转次数。
（5）模板整个单元往上提升时，吊钩一定要吊于主背楞上部的吊具上，切忌不得吊于模板的吊钩上。
（6）浇注混凝土前，模板的下部应利用三角架上的后移装置将模板调到紧紧地与已浇好混凝土接触上，防止再次浇注混凝土时出现漏浆及错台。
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（7）模板支好后，各单元块间次背楞一定要用芯带及锲型销连好，保证各单元之间连成一个整体，同时保证各单元之间连好后成一条直线。
（8）浇注混凝土前，对拉螺杆一定要按图纸位置拉接，以保证混凝土质量。 （9）要定时检查模板单元上各个螺栓的松紧情况，如发现有松动应立即紧固。 三、安全保证措施
（一）悬臂支架的荷载说明：悬臂支架上不能堆放过重的物品，如钢筋、钢管脚手架等，由上而下共4层工作平台，依次编号为1、2、3、4。操作平台1单榀支架的设计荷载为500Kg，操作平台2单榀支架的设计荷载为150Kg，操作平台3单榀支架的设计荷载为500Kg，操作平台4单榀支架的设计荷载为150Kg，所以施工荷载必须不能超过设计荷载。
（二）模板施工安全管理措施：
1、工人在进行模板安装及拆除时，必须戴安全带，安全带挂在安全的骨架上。 2、模板吊升必须由专人负责指挥。
3、模板上的脚手架必须符合安全要求，平台跳板必须与脚手架捆绑牢固，跳板尽量不出现悬挑现象，若需要时必须按设计要求或规定的标准搭设跳板，发现有不符合要求时，必须立即整改直至满足要求为止，否则不得进入下一道工序。
4、施工平台周围必须设置防坠落安全网。
5、墩身四周设置安全区域，做好围栏，防止坠物伤人。 6、模板拆除前要等到混凝土强度达到15Ma后才能进行。
7、悬臂模板吊升必须在白天进行，当遇到雷雨或风力达到5级以上时，不得进行作业。
8、严禁上下同时作业，严防高空坠落。
9、严禁在悬臂模板架上堆放重物，悬臂模板架主平台设计荷载3KN/m2，上平台及吊
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平台为0.75KN/m2。所以要求施工荷载包含人工荷载在，必须小于设计荷载。
（三）高空作业安全管理措施：
1、凡是离地面2米以上的作业即位高空作业。
2、高处作业人员必须系好安全带、戴安全帽、穿防滑鞋，禁止打赤脚或穿拖鞋作业。 3、作业人员上下脚架必须安设爬梯，不得攀登脚手架上下，更不允许乘坐非乘人的升降设备上下，如发现违规者，必须立即制止。
4、脚手架临空应设置栏杆，要接安全网等防护设施。 5、安全网在使用前，应按规定进行试验，合格后方准使用。 6、高空作业区的风力在5级以上时，应停止作业。
7、塔吊操作必须具备塔吊司机专业资质，每个塔吊配齐专业指挥员操作前后都必须严格检查电路达接，钢丝绳的安全可靠性，在保证安全条件下方可操作。
四、外观质量控制措施：
（一）、测量控制：在结构物每道工序施工前进行精确放样，重要部位进行交叉复核，确保结构物轴线中心位置，边线位置及平面尺寸准确。施工后再进一步复核放样为下道工序施工作准备。
（二）、原材料控制：选择极配较好的砂、石料，并严格控制石粉含量不超标，选用合格的砂、石等材料。在同一结构物必须采用同一料场的材料，几种材料不得混合使用在同一结构物砼，从材料源头开始进行控制。
（三）、试验控制：进场后原材料砂、石、水泥加强抽检，拒绝不合格材料进行使用。严格按配合比进行准确投入使用，不得随意调整配合比，导致实际配合比与设计配合比有出入，从而影响砼质量，严格控制水灰比。
（四）、搅拌控制：砼必须严格按规规定时间进行搅拌，防此搅拌时间太短有生料使用在结构物砼中，否则极易发生堵管或离析现象，或在运输和振捣过程中出现离析，从而
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影响砼外观质量和在质量。
（五）、模板控制：模板主要是保证砼在凝固和成型过程中，按设计要求不走样不变形，关键是刚度、强度和稳定性及几何结构尺必须满足设计和规要求。
1、按结构尺寸设计出模板并经过测量放样后进行模板安装。
2、模板在设计时进行强度、刚度及稳定性验算，主要是对模板、横楞、竖楞及拉杆等进行验算，必要时按施工经验进行设置。
3、对大表面砼必须设置横楞、竖塄，最后在横、竖楞交点处设置对拉螺杆，或在上道工序施工时，预先预埋构件进行设置拉杆。对于墩柱等必须设置围箍或柱箍，有足够刚度，保证不变形不移位。
4、模板拼装接缝及模板与原混凝土面接缝必须设置双面胶条，保证接缝紧密不漏浆，线形流畅。
5、在混凝土浇注前进行模板加固检查，对于所采取加固措施在计算或验算通过或经验值能够满足要求，方可允许开盘。
（六）脱摸剂控制：为保证砼外观颜色一致，不因脱剂原因出现花面或颜色较差等，采用专用脱模剂，同时必须采用专用垫块，并且保证钢筋有足够的保护层厚度，以免出现由于保护层过薄等导致砼沿钢筋处开裂出现锈迹等。
（七）砼振捣控制：砼振捣是保证砼密实和连续性至关重要的工序，必须有熟练的专职工人进行操作。根据所振捣的部位、砼下料情况及钢筋部位情况采用不同规格的捣棒或附着式等振捣机具以及不同的振捣方式进行砼振捣。
1、捣棒插入间距控制在20~30cm左右，必须竖直插入到上一层未凝固砼30~50cm深度之间，将捣棒缓慢提起，将气泡全部排出，到砼表面平坦泛浆不再冒气泡为止。
2、捣棒不得采用拖、拉、推等不妥方式进行砼振捣，并且不得抵在钢筋和模板上进行振捣，严格控制振捣时间，防止出现过振或欠振。
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3、根据振捣部位进行分区分工由专人负责，同时注意相互交界部位的振捣，设置一名工长进行现场指挥，防止出现欠振或漏振部位，导致砼不密实，甚至出现蜂窝麻面或狗洞。
（八）拆模控制：对于承重模板，必须保证砼强度达到设计要求或规规定值后方可拆模落架。对于非承重模板，砼强度达到2.5Mpa后及达24小时后即可拆摸，同时注意防止出现砼强度较低导致表面脱皮等不良现象。在拆模时小心防止对砼表面磕碰或损伤。
（九）养护控制：砼脱摸后及时养护，对于桥台等采用覆盖洒水湿润养护。对于高墩采用专用养护设施进行养护，严防由于养护不及时、不到位而导致砼表面开裂等现象。
（十）砼表面处理控制：砼表面一般情况下严禁进行处理，特别是不得私自处理。拆摸后对砼表面出现的少许气泡或麻面经批准后可进行表面处理。在出现大面积麻面甚至出现狗洞时则不得进行表面处理，应报废处理。
砼表面处理时，派专人进行，包括水灰比和配合比及白水泥掺入量控制等进行试配，以确定合适的配合比和颜色后再进行处理，保证修复颜色与原砼颜色一致。
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