渡口河特大桥高墩施工方案

渡口河特大桥高墩施工方案

一、工程概况 渡口特大桥为宜万铁路 25 个重点控制工程之一，位于 DK250+051.74 处，桥型布置为 3-32m 简支梁 +(72+128+72)m 连续刚构 +7-32m+1-24m 简支梁，全长 632.72m 。渡口河特大桥主桥 4 ＃、 5 ＃墩是本桥的重点工程，主要包括： φ2.5m 钻孔桩基础施工，承台大体积砼施工，空心高墩施工和 T 构悬浇施工。 4# 墩墩高 90 米单向收坡矩形空心墩， 5# 墩墩高 128 米双向向收坡矩形空心墩。 根据施工现场情况，为确保混凝土外观质量，经过方案必选，决定采用 50 塔吊配合翻模施工。 二、高墩施工方案 （一）、技术支持 （二）、施工控制 （三）、施工工艺 （四）、大体积混凝土施工工艺 （五）、质量、安全保证措施 （一）技术支持 成立设计小组，针对重、难点工程施工中遇到的技术难题，制订出科学合理、行之有效的解决方案。必要时请专家论证施工方案。 组织技术人员和作业人员学习同类工程的施工技术。 （二）施工控制 1. 几何尺寸控制：采用刚度大的大块钢模，加强测量控制。 2. 垂直度控制：采用垂准仪和全站仪进行控制。 3. 变形观测：对成形墩身节段进行定期观测，确保结构安全；对施工节段进行观测，确保施工安全。 （三）施工工艺 1. 模板施工工艺 2. 钢筋施工工艺 3. 混凝土施工工艺 4. 测量控制 1. 模板施工工艺 墩身模板：外模分上、中、下三节，每节高 3m ，一次支立而成，每模为 2×3m ，接缝采用对接接头，模板制作精度如下：尺寸误差小于 2mm ，倾斜角偏差小于 1.5mm ，孔位误差小于 1mm 。为确保工程质量，在厂内统一加工。模板用 10# 槽钢骨架与 6mm 钢板组焊成整体。施工过程中，三节模板交替轮番往上安装，每一节都立在已浇筑砼的模板上。内模采用木模或竹胶板，每节高度为 3m ，内外模间设带内纹的对拉螺栓，以便利于拆模和避免墩身砼内形成孔洞。墩身内腔每隔一定高度便预设型钢作支撑梁，上面搭设碗扣脚手架作为装拆内模和浇筑砼工作平台之用。安装和拆卸模板，提升工作平台以及钢筋等物品的垂直运输均由塔吊完成。墩身外侧设一台施工电梯，用于人员的运送。每块外模背面沿墩身上升方向焊接两条带孔钢轨，并使上、下节模板的钢轨对齐，工作平台利用插销固定在钢轨上。安装好上节外模后，可取下插销，利用塔吊将平台沿钢轨向上滑升到上节固定。根据以往施工经验，施工初期，完成一个周期（内翻节段高 1.5m ）需 2 天时间，随着操作日益熟练，钢筋数量逐渐减少和砼能达到连续浇注，最快到 1 天一周期的速度。 （详见墩身翻模总体结构图） 拆模：在安装钢筋的同时，可以开始拆下面一节外模工作。 拆模时用手拉葫芦将下面一节模板与上面一节模板上下挂紧，同时另设两条钢丝绳栓在上下节模板之间。拆除左右和上面的连接螺栓，下节模板脱落，施工完每一个模板缝。脱模后放松葫芦，使拆下的模板由钢丝绳挂在上节的模板上。然后逐个将四周各模板拆卸并悬挂于上节模板上。这样将拆模工作和钢筋安装工作同时进行，节约了至少半天时间，同时最大限度地减少了对塔吊工作时间的占用。 模板位置调整：当大块模板组拼成形后，所有螺栓不必拧紧，留出少量松动余地。测量后某一模板前后方向偏斜的调整通过手拉葫芦拉至正确位置，左右偏斜的调整则在模板底边靠倾斜方向的一端塞加垫片实现。模板之间的缝隙塞有橡胶条，因而不会漏浆。实际上，由于模板制作精度及起始第一节模板调整精度高，以后每次调整幅度很小。调整完毕后，拧紧全部螺栓，即可浇筑砼。 2. 钢筋施工工艺 钢筋工艺：墩身竖向钢筋，在以往施工中，最初曾采用气压对接焊的方式来接长钢筋，这种方式的焊接质量依赖于焊工的技术水平，由于高空风大，且钢筋截面也较大，致使焊接操作困难，不易保证质量。后来采用挤压套管联接方法，操作不受高空风力和零星小雨的影响，既提高了工效又保证了质量。钢筋长度均为 9.0m ，但在高度上将一半数量的接头错开 4.5m ，这样每节砼外露钢筋有高低两层。施工时，先在长钢筋上点焊一道箍筋，并依靠已立好的内模将钢筋调整到正确位置，然后以此为定位筋安装接长钢筋。 3. 混凝土施工工艺 砼施工工艺：砼的垂直运输采用输送泵一次送到位。泵管则利用模板对拉螺栓留在墩身内的螺母安装固定架，由下而上固定在墩柱壁上。由于运送高度达近 130m ，而强度要达到 50Mpa 以上，要求砼既要保持较大的流动性又要达到设计强度。因此对各种水泥、外加剂及配合比进行了多次实验，并依泵送情况随时调整。 4. 测量控制 建立墩身施工首级控制网与相对控制网： 建立墩身施工首级控制网 为了控制本项目墩身施工的位置，应事先建立控制范围包括全桥在内的首级平面和高程控制网，作为本合同段墩身施工的绝对基准。此外，首级控制网还可作为墩身和承台在施工过程中受外界环境影响（风和温度）和自身荷载作用下的振动变形、扭转变形、挠度变形和沉降变形监测的基准网。 建立墩身施工相对控制网 除了直接用首级控制网控制墩身施工各断面的平面位置和高程外，还应根据现有的仪器设备（准直仪），建立更直观的能够在墩身承台面上直接控制墩身施工的相对控制网，以提高墩身施工定位的速度和效率，同时以不同的控制网对墩身进行测量控制可以相互校核，确保墩身的施工定位精度和可靠性。 观测平台、滑车的设计与安装：为适应不同高度处墩身的模板定位，使准直仪能快速地安置于需要的位置上，在每个墩身的内侧设计两个观测平台；为减少准直仪对中误差的影响和快速安置仪器，设计了装载准直仪的滑车，这样便可使装载准直仪的滑车能在观测平台上来回滑动；观测平台用宽 23cm 的槽钢制作，槽钢架设在承台顶面，滑车用厚 4--5mm 铅材板制作，为使滑车能方便地装载准直仪并在观测平台上滑动，滑动时保持其中心与平台的中线一致，且能从滑车上观测准直仪的移动量，要求滑车上要有安置准直仪的中心螺孔，沿槽钢顶面和侧面滑动的滑轮和量取移动量的刻划标志线。 天顶准直仪铅垂线控制法：利用一台或两台天顶准直仪，使准直仪固定在滑车上，保证载有准直仪的滑车在两个观测平台上移动，在一定高度处墩身施工模板的内侧模固定距离间（固定距离等于两观测平台的间距）安装光靶。利用准直仪垂直方向上的铅垂光线投影在光靶上的视点或光斑，控制施工模板在顺桥向和横桥向两个垂直向上的移动，使施工模板定位在墩身的设计位置上，准直仪铅垂线控制法定位原理及光靶安装见准直仪定位原理及光靶安装示意图。 准直仪定位原理及光靶安装示意图 三用高程间接法观测示意图 从准直仪定位原理及光靶安装示意图可以知道，当墩身施工到一定高度 Hn 后，可根据墩身的设计倾斜度计算墩身的横向偏移值 ΔSn ，而光靶的固定长度为 S ，在观测平台上量距 ΔSn+S 值并架设准直仪，利用准直仪视线控制墩身 Hn 高度处断面的内侧模板的横向偏移和模板中心。这样就能够完全控制一定高度处墩身的施工断面。该法原理简单明了，控制过程快，模板的调整方向易于控制，可用于墩身各断面施工经常性的模板定位与检查。全站仪配合监测，确保墩身垂直度、平整度的双向控制。 全站仪极坐标控制法：如准直仪定位原理及光靶安装示意图所示，当墩身施工到一定高度 Hn 后，可根据墩身中心在承台面上的设计坐标和墩身设计的横向及纵向坐标，计算墩身一定高度处断面点 3 、 4 、 5 、 6 的设计坐标，再利用已经建立起来的首级控制网，把全站仪架设在适当的控制点上（“适当”指的是距离近、通视又良好的控制点），把反射镜架设在待定的墩身断面角点上，测量该点的坐标并与其设计坐标比较，若两者符合在 ±1.5cm 以内，则该点可认为已定位在设计的位置上，否则应根据其 ΔX 、 ΔY 对模板进行调整并重新测量其坐标，直到满足要求为止。 墩身的标高定位：墩身经常性的标高定位，可采用检定过的 50m 钢尺，用悬挂钢尺水准测量的方法分段往上传递高程。当墩身施工到一定高度后，以首级网或相对网为基准用三角高程间接法（如图三角高程间接法观测示意图）对墩身标高进行复核，以确保横向偏移值计算的正确性，并保证墩身各部位按设计的标高进行施工。 在对墩身进行三维定位时，应首先确定墩身的施工高度，再根据所测高度计算墩身施工断面进行平面定位。 经过对以上测量控制方法的精度分析可知，用极坐标定位法、铅垂线控制法，悬挂钢尺水准测量和三角高程间接法分别对墩身进行平面和标高定位，其精度均满足墩身施工对测量控制的技术要求，因此上述方法均可用于墩身的施工控制。由于平面和高程定位均配备两套独立的测量方案所以在实施过程中可视具体情况交替使用，相互校核，以确保墩身施工测量控制准确无误。 墩身施工对测量控制的技术要求 项目 检查项目 规定值或允许偏差 平面定位 1 施工的墩身中心线与设计的位置偏差度 墩身高的 1/3000 ，且不大于 20mm 。 2 墩身中心线与桥轴线 平行及垂直 3 控制墩身断面尺寸提升，其偏位误差 ±20mm 高程定位 4 墩顶高程 ±10mm 机械设备 机具名称 规 格 单 位 数 量 备 注 大块钢模板 套 2 塔吊 5t 台 2 电焊机 台 1 弯曲机 台 1 切割机 台 1 全站仪 台 1 工业电梯 套 2 人、货两用 运输车（罐车） 台 2 垂球 10kg 个 1 混凝土泵车 60m 3 /h 台 1 汽车吊 QY25 台 1 劳动力组织 工 种 人 数 职 责 备 注 电焊 钢筋 普通 4 20 10 焊接钢筋 加工、绑扎钢筋 搬运钢筋 绑扎 钢筋 木工 普通 6 2 立模板 吊运模板 立内 外模 司机 试验 普通 6 2 10 运输、提升混凝土 制取试件 混凝土散放、振动、捣固 灌筑 混凝土 （四）、大体积混凝土施工工艺 1 、大体积砼出现裂缝产生的原因 2 、大体积混凝土的热工计算 3 、技术保证措施 4 、温度控制技术 5 、浇注顺序 6 、混凝土养生技术 7 、蓄水法温度控制计算 8 、冷却管降温效果计算 9 、冷却管压浆 1 、大体积砼出现裂缝产生的原因 水泥水化热产生大体积砼的内外温差 水泥在水化过程中要发生热量，在大体积砼中，砼的导热能力很差，热量聚集在结构内部，加上原材料（砂、石）自身吸收大气中自然温度的热量，形成了较高的温度场，与外部环境气温造成温度差，随之产生温度应力。由于砼的早期强度和弹性模量均很低，因此，当温差超过一定的限值时，砼不能抵抗温度应力的作用，从而形成裂缝。 外界气温的影响 大体积砼在施工期间，外界气温对砼的内部温度有着重要的关系。外界气温高，原材料的自身温度高，砼的入模浇筑温度就高；当气温下降时，浇筑后的砼表面温度急剧下降，但内部温度不能散发，造成了外层与内部砼的温度梯度线形增大，这对大体积砼是极为不利的。 砼的收缩徐变 砼在硬化过程中是要收缩、徐变的，收缩、徐变也会引起砼产生裂缝。造成收缩徐变的因素很复杂，但主要有两点。一是砼中 80% 的游离水分蒸发出来，形成砼内的毛细空隙，体积相应发生变化。二是砼冷却后要收缩。此外，水泥品种、原材料的级差及弹性模量、砼的配合比及养护、施工工艺等也是影响收缩徐变量的因素。 在以上这些引起砼施工裂缝的原因中，砼内外温差是主要原因。砼的内部温度由 2 部分组成，其一是砼的入模浇筑温度，其二是砼的绝热温升。因此只要控制好这两部分温差，就能较好控制大体积砼裂缝的产生。 2 、大体积混凝土的热工计算 （ 1 ）、混凝土拌合物温度（或称出机温度） T0∑WC=∑TiWC （ 2 ）、混凝土浇筑温度 Tj= T0+ （ Tq—T0 ） · （ A1+A2+A3+…+An ） （ 3 ）、混凝土的绝热升温 Tn= （ Mc·Q ） / （ c·ρ ） +Mf/50 （ 4 ）、混凝土内部温度 Tr （ d ） =Tj+Td 3 、技术保证措施 （ 1 ）、 配合比的选定 优先选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，用量小于 237kg/m3 ；掺入 40%Ⅰ 级粉煤灰和 1.7% 高效缓凝减水剂 ; 水灰比不大于 0.43, 砂率 41% ；混凝土初凝时间 18 ～ 21 小时，终凝时间 22 ～ 24 小时。 （ 2 ）、 原材料的质量控制 a. 严禁使用新出炉、储存期较短的水泥。 b. 粉煤灰（ Ⅰ 级）需水量比不大于 95% ，受潮结块的粉煤灰不得使用，烧失量不大于 5% 。 c. 细集料砂，采用质地坚硬、强度高、耐久性好的天然砂，细度模数在 2.4 ～ 2.9 范围内。 d. 粗集料碎石，采用坚硬干净的碎石， 5 ～ 40mm 的连续级配，严禁采用活性粗集料。 e. 外掺剂，采用高效缓凝减水剂，特别注意其低温稳定性。 （ 3 ）、 拌合站生产能力 100 m3/h ，搅拌站备有应急搅拌机，以便发生故障能保障混凝土的供应。混凝土搅拌时间要保证，使混凝土拌合物均匀、颜色一致，不得离析、泌水。 （ 4 ）、 混凝土浇筑 承台混凝土浇筑采用 2 台（ 60m3/h· 台）混凝土泵车直接泵送混凝土。 4 、温度控制技术 a. 降低混凝土温度，控制混凝土的最高温度。 严格控制混凝土拌合物的出机温度是最重要的措施，是确保混凝土浇注温度的前提，主要通过降低混凝土的原材料温度来到达。降低水温，加冰循环；采取混凝土料提前堆高，设置遮阳棚，拌合前喷洒冰水预冷骨料。 b. 严格控制混凝土浇注温度。浇注时间一般安排在当日 19:00 ～次日 7:00 间，利用日低温时段，以利温度控制。 c. 通水冷却。冷却水管采用蛇形布置，水管间距一般情况为 ： １ .0×1.0m, 局部可调整为 0.9 ～ 1.1m 。水管采用 Ф50mm ，管壁厚 1.2mm 的钢管。冷却水管顺结构的长方向布置，尽量减少弯头和接头数目，杜绝漏水的机会。冷却水与混凝土之间的温差限制在 22℃ 以内。冷却水在其混凝土覆盖浇注完毕 6 ～ 12 小时后或监测开始升温时通水，通水持续为 7 天。量测进、出口水温。冷却完毕后，对冷却管进行同混凝土强度的水泥压浆处理。 d. 表面保护。采用双层聚脂薄膜覆盖，贴紧混凝土表面，绝不能形成通风道或露桥。 5 、浇筑顺序 大体积混凝土浇注时，采用分层浇注，层厚 50 厘米。每层施工时间不能超过 5 小时，确保上层浇注时，下层混凝土还未初凝。混凝土采用泵送，前端接软管，利于混凝土均匀分布。 6 、混凝土养生技术 混凝土浇注完毕后在其顶面及时用湿麻袋加以覆盖，不断洒水；侧面采取悬挂环状水管不断喷洒水，在养护期内始终保持湿润；大体积混凝土潮湿养护时间不得小于 21 天。 7 、蓄水法温度控制计算 蓄水法进行温度控制系在混凝土终凝后，在结构表面蓄以一定高度的水，由于水具有一定的隔热保温效果（导热系数为 0.58w/m·k ） , 因而在一定时间（ 7 ～ 10d ）内，控制混凝土表面与内部中心温度之间的差值在 25℃ 以内，使混凝土在预定时间内具有一定的抗裂强度，从而达到控制目的。 计算依据：热交换原理，每 1 m3 混凝土在规定时间内，内部中心温度到表面温度时放出的热量等于混凝土在结构物在养护期间散发到大气中的热量。 8 、冷却管降温效果计算 混凝土前期水化热较大，冷却管降温按 4d 控制，混凝土入模温度为 20℃ ，根据能量守恒定律及根据 《 公路桥涵施工技术规范 》 （ JTJ-041-2000 ） 18.2.3 第 1 － 4 条规定：出入水口温差应控制在 10℃ ； 11.8.1 第 7 条，浇筑后的混凝土表面与内部温差不宜超过 25℃ ，预计施工环境温度为 20℃, 因此计算得要求实际冷却管供水配置水泵额定流量 Q≥1.97m3/h 。 Φ50×3 普通钢管的额定流量（ 1 个大气压）为： 15 m3/h ，满足施工及技术规范要求。 9 、冷却管压浆 1 、由于承台内预埋有 5 层冷却管，按照设计文件要求，冷却管在连续通水七天后，必须压浆，以提高承台内部的密实性。设计文件要求按同标号水泥浆对冷切管进行压浆，即压浆采用 M25 的水泥净浆。 2 、压浆设备 : 采用 SNS-3 型活塞式压浆机，功率为 22kw ，最大压强可达到 8MPa ，水平推距为 1000 米。 3 、配合比：采用 M25 水泥净浆，稠度为 14~18s ，泌水率为 1.5% 。理论配合比为 1 ： 0.43 ： 0.012 ： 0.03 ，水灰比为 0.43 ，水泥为拉法基 P.O42.5 并掺入 NNO 高效减水剂和膨胀剂，每立方米所需的材料为水泥 1300kg 、水 559kg 、 NNO 高效减水剂 15.6kg 、膨胀剂 39kg 。 9 、冷却管压浆 施工方法 先将每一层冷却管的进口封闭，将两个出口用变径管引出。 为了严格按照配合比施工，采用拌合站搅拌，用砼罐车运输到压浆机内。 将压浆机上的压浆管和变径管连接好后，开始压浆。 在压浆过程中，根据压力表的读数控制，水泥浆应均匀的进行，不能中断，直到出口流出饱满的水泥浆。为了保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，再补压 2 分钟。 压浆顺序为从低到高依次压完，压浆的理论数量为 8m3 。 压浆时要取试件。 （五）、质量、安全保证措施 1 、质量保证措施 2 、安全保证措施 1 、质量保证措施 1 ）建立完整的质量保证体系，实行全面质量管理，执行 ISO9002 质量保证标准 （ 1 ）、我项目部已通过 ISO9002 质量体系认证和年审，在推行全面质量管理的过程中积累了一定的经验，为实现本工程的质量目标，我们将进一步完善本企业的质量管理体系，提高质量管理水平。针对本项工程，将严格按照跟踪检测、复检、抽检三个等级对每个施工环节进行行之有效的全面质量监控。 （ 2 ）、建立从项目经理、各部门负责人到操作工人的岗位质量责任制。明确各级管理职责，管生产必须管质量，建立严格的考核制度，实行优质优价政策，将经济效益与质量挂钩。 1 、质量保证措施 2 ）强化质量意识、健全规章制度、加强管理措施 ⑴牢固树立质量意识，深刻领会本工程的设计标准和施工工艺的特点，在企业职工中树立“质量是企业生存的关键”的观念，使其认识到质量工作与企业、个人利益的关系，把质量工作贯穿到施工的全过程中，深入到企业的每个人，形成道道工序齐抓共管，上下自律，使工程质量始终处于受控状态。 ⑵确立技术负责制，项目总工程师主管施工技术。推行行之有效的 《 技术管理条例 》 和 《 分级技术负责制 》 ，使技术工作规范化。坚持质量双检制、隐藏工程签证制、质量挂牌、质量讲评、质量事故分析等质量管理制度。严格执行施工前的技术交底制度，对作业人员坚持进行定期质量教育和考核。 ⑶建立严格的质量检查组织机构，全力支持和充分发挥质检机构和人员的作用。 ⑷建立质量奖罚制度，实行重奖重罚，调动广大职工的积极性。 1 、质量保证措施 3 ）采用科学先进的试验检测、监控手段，组织高质量监控机构、设立专职人员 试验、检测、监控工作是控制工程质量的核心，评价工程质量的手段。必须从检测方法、监测设备、人员素质等方面给予高度重视。为各项工序的施工提供科学准确的施工参数和数据，不断改进施工工艺和施工方法，确保质量目标全面实现。 健全检测试验设备管理制度，建立台帐并设专人管理。执行按周期检定制度，定期对设备进行检定，到期未检定的不准投入使用。 加强文件和资料的管理，设专人负责。坚持对检测试验人员定期进行培训教育，提高职业道德和业务技术水平。 1 、质量保证措施 4 ）强化施工管理，确保工程质量 ⑴对项目主要管理人员选配水平高，经验丰富的人员担任，安排具备专业资格的专业队伍承担施工。 ⑵做好施工图纸会审工作，以避免不必要的质量事故发生。 ⑶每道工序必须要有施工技术交底书。 ⑷在施工全过程中，实行全面质量管理，严格贯彻执行施工质量保证措施。 ⑸贯彻质量样板制、三检制。坚持砼开盘申请制。 ⑹严格质量检查制度，各级质量监察人员深入现场做好检查工作。 ⑺施工负责人亲自抓施工质量，积极组织学习有关质量规程，确保工作质量。 ⑻质量检测和质量评定以 《 验标 》 为依据，用数据说话。 ⑼做好分部分项工程评定工作。 ⑽在施工中，对每道工序，每个工种，每个操作工人，作到质量工作“三个落实”。 ⑾认真做好检查评定的签证工作，做好各项试验资料的处理。 1 、质量保证措施 5 ）严把原材料采购、进场、使用的检验关 以试验室为中心，通过试验检测使进入工地的材料符合规范和设计要求。从信誉好的厂家进货。所有厂制材料必须有出厂合格证和必要的检验、化验单据，否则，不得在工程中使用。 2 、安全保证措施 1 ）、建立健全安全管理制度 建立安全生产责任制度 建立安全生产教育制度 建立安全技术交底制度 建立安全生产检查制度 建立职工伤亡事故报告处理制度 建立安全设计制度 建立安全操作挂牌制度 建立班前安全讲话制度 建立临时设施验收制度 建立交接班制度 建立安全活动日制度 建立安全生产奖惩制 2 、安全保证措施 2 ）、高空作业安全保证措施 从事高空作业的施工人员必须经过体检，凡是患有高血压、癫痫等病史的人员不得从事高空作业。 装吊作业、焊接作业等特种人员应持证上岗。 操作平台四周必须按临边作业要求，设置防护栏杆。防护栏杆自上而下用安全网封闭。 操作平台应显著地标明容许荷载值，严禁超过设计的容许荷载。 高空作业区必须设置避雷设施。 雨、血天气进行高处作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施；水、霜、雪均应及时清理。 6 级以上强风、浓雾等恶劣气候不得进行高空作业。 放　映　完　毕 欢　迎　指　导！