2014年6月山西闻合高速石佛沟大桥桥墩

滑模施工组织设计 

  一、 工程概况 

    山西石佛沟大桥位于山西省稷山县境内，石佛沟大桥共有六个薄壁空心桥墩，该桥墩长均为5.5m，宽2.4m,壁厚分别为0.60m和0.8m。空心薄壁收分墩子16个，宽为变截面，1/60的坡比，盖梁底部宽均为2m，壁厚为0.8m。底部有2m实心段，和50x200cm倒角。墩身内侧有35x100cm倒角，每隔20m有一道联系板，联系板四周靠墩壁均有35x35m倒角，厚度为35cm。盖梁底部有35x100cm倒角。盖梁长12.3m，宽2.5m，高2.5m，两端底部为3.3mx1.0m斜坡。

  二、 施工方案概述  

    根据以往的施工经验，滑模施工浇筑混凝土相对于常规模板浇筑具有连续性好，进度快，质量好，材料消耗少等诸多优点，该桥墩拟采用滑模浇筑施工方案。 

   根据滑模施工特点，对该桥墩采用滑模施工，从承台上面开始起滑， 滑模施工中，在墩身外侧设置四根垂线，便于控制偏差，直至砼浇筑到盖梁底部后停滑。 

  收分墩子为施工方案：

   根据该桥墩的结构设计，该滑模设计为收分滑模。短边模体设计为1mx1m桁架，面板高度为1.26m，可穿在长边模体中进行收分。长边模体设计为1.42mx1.1m桁架，长边模体内方孔为1.26x1.07m，采用12号槽钢对口焊接后作短边模体桁架的运行轨道，短边桁架面板紧贴长边面板边缘滑动。长边模体面板安装时按1/60的坡比，主要靠该坡比收分，但为了确保坡比为1/60，长边模体两端采用两台2T导链拉紧，并挂回绳滑轮相当于4T拉力。

   内模设计采悬挂面板施工，在内长边桁架两端各加1.0x1m x0.3活动块三块、1.0x1m x0.26活动块一块，悬挂面板挂在该活动块上，活动块面板和悬挂面板紧贴滑动，滑升到一定高度时将活动块取出，滑升到顶活动块全部取出。为表观不留面板交错台阶，可衬100x20x0.05cm白铁皮过渡，同时减少沙浆进入两面板之间，避免两面板不能紧贴，该白铁皮在滑升时进行交递循环。

   在滑升墩身时，提升龙门架设在两短边上，浇筑盖梁时设计在两长边上，但在模体地面组装时两长边龙门架同时装上，横梁可设为活动，不影响滑升墩身时收分，盖梁浇筑时先将短边龙门架拆除。长边龙门架横梁采用U型螺栓卡紧，避免超高空作业安装该龙门架。

   模体滑升至隔板底部斜面时，距斜面30cm予埋钢板，并将斜面及隔板水平钢筋制成园弧角埋入墩身体内，脱模后及时扒出并凿毛。砼面浇至上斜面超出30cm时滑空停滑，采用散模板支撑斜面及隔板，邦扎钢筋浇筑砼。为了安全，隔板底部支撑模板不再拆除，一次性投入。

  三、 结构设计 

   滑模体采用液压调平内爬式。滑模体要满足强度、刚度及稳定性要求。同时，为了便于加工，提高复用率，整个模体设计为钢结构。滑模装置主要由面板、桁架、操作盘、提升架、支撑杆液压系统等部分组成。面板、桁架、操作盘、提升架等构件间均为焊接连接。 

  1）、面板 

   模板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响着脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量，面板采用δ6mm钢板制作，用 63×6角钢作筋肋，模板高度1.26m，为了便于脱模，模板按一定锥度设计，上下口相差2mm。 

  2）、桁架 

   桁架主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体，根据经验及水平测压力计算，桁架采用矩形桁架梁（截面尺寸100×100cm、140x110cm），桁架梁主筋采用100×10角钢，主肋采用63×6角钢，斜肋均采用50×5角钢。桁架与模板的连接采用50×5mm角钢焊接。 

  3）、提升架 

   提升架是滑模与混凝土之间的联系构件，主要用于支撑模板体、桁架、滑模工作盘，夹固桁架梁，避免变形。并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上，整个滑升荷载通过提升架传递给爬杆。爬杆采用ф48×3.5mm焊管。根据施工经验和常规设计，采用 “ F ” 型和 “ 开 ” 型提升架。 “ F ” 型提升架主梁采用[18 a 槽钢，高3.00m，千斤顶底座为14mm钢板，筋板为10mm钢板； “ 开 ” 型提升架采用[18 a 槽钢作为主梁，顶部横梁采用[12 a 槽钢，中间横梁[12a槽钢2根， 高位4m. 

  4）、工作盘 

   工作盘是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地，各构件除满足强度要求处，还应有足够的刚度。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。该工作盘采用桁架上平面代替，盘面采用δ50mm木板铺平，为防止坠物，盘面必须密实、平整并保持清洁。 

  5）、辅助盘 

   为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量，即时修补混凝土表面缺陷，扒出埋件，以及即时对混凝土表面进行养护剂养护，在工作盘下方2.5m处悬挂一辅助盘，辅助盘采用50×5角钢组成，宽0.7m，用δ50mm木板铺密实，用Φ14钢筋悬挂于桁架梁和提升架下。 

  6）、支撑杆 

   支撑杆的下段埋在混凝土内，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，并代替一根竖向钢筋存留在混凝土内。在选用HM - 100型液压千斤顶的同时，选用Φ48×3.5mm焊管作为支撑杆，经过计算，其承载力及验稳定性符合要求。 

  7）、液压系统 

   液压系统由YKT - 36型液压控制台、HM - 100型液压千斤顶、油管及其他附件组成。组装前必须检查管路是否通畅，耐压是否符合要求，有无漏油等现象，若有异常，及时排除。 

  8）、洒水管 

   为使用脱模的混凝土得到良好养护，在辅助盘上固定一周Φ50mm塑料管，在此管朝向混凝土壁面一侧打若干小孔，高压水管与此管用三通接头相通，向此管供水，对脱模混凝土面进行及时养护。  

  四、 滑模荷载分析计算 

  1）、滑模结构自重 

   钢结构： 19 T 

   木板 ： 6.5m 3 ×0.8=5.2T 

   G 1 =24.2T 

  2） 、施工荷载 

   工作人员 ： 30×75kg/ 人 =2.25T 

   一般工具 ： 0.5T 

   钢筋及支撑杆 ： 1T 

   G 2 = 3.75T 

   3） 、滑升摩阻力 

  单位面积上的滑升摩阻力按200 kg计算，同时考虑附加系数 1.5 

  G 3 = 1.5×1.26m×40m×200kg/m 2 =15.1T 

  4）、竖向荷载 

  W=G 1 + G 2 + G 3 = 24.2+3.75+15.1=43.05T 

  5）、混凝土对模板的测压力 

   当采用插入式振捣，混凝土对模板侧压力为： 

   P=r（h+0.05） 

   r- 混凝土容重 2500kg/m 3 

   i   混凝土厚度 ， 取 0.3m 

   P 1 =2500(0.3+0.05)=875kg/m 2 

   同时,考虑混凝土浇筑时动荷载对模板的侧压力: 

   P 2 =200kg/m 2 

  P=P 1 +P 2 =1075kg/m 2 

   侧压力:P=1075kg/m 2 ×40m×0.7m= 30.1T 

  桁架梁刚度强度验算略。 

6）、支撑杆（爬杆）计算 

   允许承载能力：P=3.14 2 EI/K（ul） 2 

   E-支撑杆弹性模量，E=2.1×10 6 kg/cm 2 

   II 支撑杆的截面惯性矩，I=11.35cm 4 

   K-安全系数， K=2 

   Ul-计算长度，按Ul=1.20m 

   P=3.14 2 ×2.1×10 6 ×11.35/[2×（1.2） 2 ] 

  ＝8159.85kg/cm 2 

   因此支撑杆数量（千斤顶数量）： 

   n=w/cp 

   P-支撑杆承载能力，取P=6T; 

   C-载荷不均衡系数，取C=0.8; 

   N=43.05T/0.8/6T=8.9( 台 ) 

   取千斤顶 10 台,可满足要求。 

    五、滑模施工

    1）、钢筋绑扎 

    滑模施工的特点是钢筋绑扎，混凝土浇筑，滑模滑升平行作业，连续进行。模板定位检查完成后，即可进行钢筋的安装，前期钢筋绑扎从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部，起滑后，采用边滑升边绑扎钢筋平行作业方式，钢筋绑扎超前混凝土30cm左右。钢筋的垂直运输，尽量依靠地面起吊设备吊至工作面，若吊高不够，需在工作盘上设置拔杆，利用卷扬机提升。滑升中，钢筋绑扎严格按照设计要求，每根爬杆代替一根竖向筋。爬杆接头在同一水平内不超过1/4。为确保模体安全运行，要求爬杆平整无锈皮，当千斤顶滑升至距爬杆顶端小于350mm时，应及时接长爬杆，接头对齐，不平处用角磨机磨平，爬杆同环筋相连，焊接加固。钢筋、砼及其它材料由5t卷扬机边过龙门架吊至工作面。 

   2）、混凝土入仓方式及人员上下工作盘 

   混凝土采用混凝土罐车运输至现场，由1立方料斗通过卷扬机提升至工作面入仓。 

人员由工作盘下挂设的爬梯上下工作面。 

   3）、滑模滑升 

   混凝土初次浇筑和模体的初次滑升，严格按以下六个步骤进行，第一次浇筑10cm厚，半骨料的混凝土或砂浆，接着按分层厚度不大于30cm浇筑第二层，厚度达到70cm时，开始滑升3～6cm，检查脱模混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升6cm，继续浇筑第五层又滑升12cm～15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑和滑升。混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于30cm。 

   滑模的初次滑升要缓慢进行，并在此过程中，对液压装置，模板结构以及有关设施，在负载情况下，作全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常滑升。 

   施工转入正常滑升时，应尽量保持连续作业，由专人观察脱模混凝土表面质量，以确定合适的滑升时间和滑升速度。正常日滑升3.0m左右。 

   混凝土浇筑前应做混凝土固身凝固试验，应控制其固身凝固时间6～8小时,初凝13-15小时。为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性、流动性好，坍落度15cｍ～17cｍ。脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉并能压出１mm左右的指印，能用抹子抹光。若脱模混凝土面平整，可不做抹光处理。如脱模混凝土面有缺陷，应立即进行混凝土表面修补，一般用抹子在混凝土表面用原浆压平。为了滑模能顺利进行，砼供应要连续。砼初凝时间的要求要选择好外加剂，掺少了凝固时间不够，掺多了防止混凝土产生胶状，以至粘模，不能是滑模正常进行。

   为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，在辅助盘上设洒水管，或养护模，或养护剂对脱模混凝土面进行及时养护。 

   滑模施工工艺：混凝土下料→平仓→振捣→滑升→钢筋绑扎→ 下料 

   4）、测量控制 

   滑模的测量控制，采用悬挂重垂线的方式进行。在短边外模上口各设一根重垂线。以检测整个模体的偏移及扭转。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。 

   5）、预埋件及预留处理 

   隔板砼设预埋插筋，插筋预埋处理方式：插筋为圆钢，将插筋制作成角型式，一边紧贴模板面，即时凿毛，扒出插筋并扳直。 

   6）、停滑措施及施工缝处理 

   滑模施工需连续进行，因结构需要或意外原因停滑时，应采取停滑措施，混凝土停止浇筑后，每隔15分钟，滑升1～2个行程，直至混凝土与模板不再粘结。由于停滑或施工工艺所需造成的施工缝，根据水工施工规范要求处理。 

   7）、滑模施工中出现问题及处理 

   滑模的施工中出现的问题有：滑模体倾斜、滑模体平移、扭转、模体变形、混凝土表观缺陷、爬杆弯曲等，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，纠编过急等。因此，在施工过程中首先要把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时处理。 

   a、纠偏 

   利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定的外力给予纠偏。所有纠偏不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂，死弯，滑模变形，爬杆弯曲等事故发生。 

   b、爬杆弯曲 

   爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，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 ” 字型斜支撑。 

   c、模板变形处理 

   对部分变形较小的模板，采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复。 

  d、混凝土表观缺陷处理 

  采用局部立模，补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。 

  8）、滑模拆除 

   滑模滑升至设计位置时，将滑模滑空后，利用龙门架，在高处拆除。滑模体拆除注意事项： 

   a、必须在跟班经理的统一指挥下进行，并预先制定安全措施。 

   b、操作人员必须配戴安全带及安全帽。 

   c、拆卸的模体部件要严格检查，捆绑牢固后由起吊下放。 

  9） 劳动组织及工期 

 １ 劳动组织 

  1．采用两班12小时作业方式 

  2．项目经理 1人 

     1) 项目副经理 2人 

     2) 技术主管 1人 

     3) 跟班技术员 2×1人 

    4) 跟班班长 2×1人 

   ①　钢 筋 工 2×9人 

   ②　砼 工 2×10人 

   ③　电 工 2×1人 

   ④　电 焊 工 2×2

   ⑤　修面养护 2×3人 

   ⑥　滑模维护工 2×2人 

   ⑦　钢筋制作及套丝2×5

  ⑧　杂 工 2×2人 

   合计：66人 

   如采用二套滑升，另一套组装。增加8人 

   合计：74人 

 ２ 施工工期 

   模体制作 5天（制作可不占直线工期） 

   模体安装 3天 

   滑 升 10_25天（每天按4米计） 

   盖梁 7天 

   拆 除 2天 

   合 计 35天 

  六、安全措施 

   1）、操作盘和辅助盘要设护栏，盘面经常保持清洁，以防坠物伤人。 

   2）、各种悬吊装置要牢固可靠，必须进行日常检查工作，确保安全无事故。 

   3）、做好电气设备管理工作，防止漏电事故发生。 

   4）、经常检查液压管路，发现破损即时更换，防止高压油管伤人。 

 七、质量保证体系 

  1、质量管理目标 

  科学管理，过程控制，质量第一。 

  2、管理体系 

  在施工中，将建立完善的施工质量保证体系，以经理部副经理负责的技术部作为质量保证体系的管理机构，班组各部门的副职，负责本部门的质量管理。技术员兼任质检员，设立三检制，班组为一检，经理部为二检，甲方为三检，形成一套完成的质量保证体系，确保工程质量。 

  3、主要措施 

   1）、开展质量教育和培训工作，培养全体职工牢固的质量意识，牢记质量目标。 

   2）、建立健全质量保证体系，成立质量管理机构，制定质量控制措施和保证方法，使工序管理和岗位管理都有章可循，认真开展质量监督检查工作，保证整个体系正常运行。 

   3）、实行全面质量管理，制定责任制，实行质量效益工资和质量风险抵押金保证制度。 

   4）、严格每道工序，进行过程控制。严格按设计及规范施工，以保证整个工程质量。