阐述闸坝上部桥梁模板支撑的施工技术

阐述闸坝上部桥梁模板支撑的施工技术
阐述闸坝上部桥梁模板支撑的施工技术

摘要:水电站水闸的上部桥梁(交通桥、工作桥等)现浇砼模板支撑结构采用工字钢梁,其施工工艺简单,可操作性强,汛期施工时不受基坑过流影响。本文主要对闸坝上部桥梁模板支撑的施工方案、施工工艺流程及操作要点进行论述。

关键词:闸坝;模板支撑施工技术施工工艺

闸坝上部桥梁现浇砼模板支撑常规施工方法采用满堂钢管架,这种施工方法不仅需要大量的钢材、钢管,还要大量的人员进行搭设与拆除,耗时长,特别在汛期施工一旦出现超标准洪水导致基坑过水,所搭设的满堂钢管架会产生变形,甚至被洪水冲毁,对上部桥梁施工将产生结构性的破坏,给工程施工带来潜在的风险。

1工程布置

某水电站进水口工作桥标准断面如图1示,基本参数如下:桥面宽度4.5m,梁高1.1m,梁面板厚15cm,3根主梁呈T型结构。工作桥净跨9.2m,梁端伸入墩头0.7m。

2施工方案

上部桥梁模板支撑结构为了避免从底板搭设满堂钢管架至梁底,采用事先在两侧闸墩上预埋工字钢(槽钢),通过在预埋闸墩上的工字钢(槽钢)架立工字钢(槽钢)梁形成现浇砼梁模板的支撑结构。所用钢材的规格、型号、数量结合施工现场现有的材料和根据上部桥梁的结构尺寸及跨度通过结构计算后确定,选择钢材的原则是可重复利用和回收利用,以减少施工成本。

3施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

施工工艺流程如下:闸墩上预埋工字钢(槽钢)→架立工字钢(槽钢)梁→工字钢(槽钢)梁支撑、加固→现浇砼桥梁模板安装。

3.2材料选择

根据工作经验及施工现场现有的钢材材料,本工程模板安装支撑结构所用的工字钢(槽钢)规格型号如下:闸墩预埋件采用Iα20槽钢,工字钢梁采用Iα36工字钢。

3.3工作桥梁起拱高度确定

为了确定工作桥梁立模时的起拱高度,先计算出工字钢梁在荷载作用下钢梁的挠度(钢梁弹性模量E取值2.1×105N/mm2):说明在荷载作用下,工字钢梁中间部位最大弯曲值为40.7mm,工作桥梁起拱按3/1000考虑,故立模时,工作桥梁起拱值为:40.7+9200×3/1000=68.3mm,取起拱值70mm。

3.4工作桥支撑结构施工说明

3.4.1确定槽钢预埋

预埋槽钢位置尽可能布置在工作桥主梁下方,本工程每侧闸墩布置3根槽钢,外侧槽钢布置在主梁下方,中间槽钢布置在两外侧槽钢中间,工作桥布置在闸墩上部结构牛腿上,梁底高程为148.4m,闸墩牛腿在147.0m呈1:1斜向下游,为保证上游面槽钢预埋在闸墩内有一定的砼厚度,上游面槽钢预埋在147.0m,距墩头65cm,槽钢预埋间距145cm,槽钢埋入墩内150cm,外露50cm。

3.4.2工字钢梁布置与安装

为了便于工字钢梁安装与加固,先在槽钢上架立一根Iα36工字钢(简称横向工字钢),横向工字钢紧靠闸墩并与槽钢焊牢加固,最后将Iα36工字钢(简称纵向工字钢)架立在横向工字钢上形成工字钢梁支撑结构,经计算共需4根纵向工字钢,上游侧工字钢距墩头65cm,即在主梁底部,下游侧距桥面端部85cm,中间两根工字钢按100cm间距等分布置。因纵、横向工字钢安装均为高空作业,施工场地狭小,且单根重量达到552kg(纵向工字钢),需要借助其他施工设备才能安装。本工程吊装设备有塔机,采用塔机吊就位后人工调整安装位置并加以支撑加固。

3.4.3梁底钢管架安装

在纵向工字钢面层上搭设钢管架是为了工字钢稳定加固,同时也是为了搭设整个支撑钢架结构的安全防护措施。工字钢梁的稳定加固如果采用钢板或型钢焊接加固,一是不利于拆除,再者不利于回收再利用。在工字钢梁顶面、底面和竖向用钢管进行加固,使工字钢梁和钢管架形成一个整体,以保证其稳定性。

3.4.4工作桥模板安装

在纵向工字钢梁上铺设10cm×10cm方木,间距50cm,并用短方木调整梁底和梁面板模高度并进行加固,梁底模板安装按要求进行起拱,通过计算,梁跨中最大起拱值为70mm,即跨中底梁模板将垫高70mm,往两侧起拱值按线性分布进行计算。

3.4.5工字钢拆除施工

在工作桥砼强度达100%后方可进行梁底模板拆除,先拆除梁底竖向支撑方木及钢管架和工字钢的支撑加固结构,然后逐一拆除工字钢。工字钢的拆除与安装一样需要借助其他施工设备,拆除过程中作好安全防范措施,确保施工安全。

3.5质量控制

3.5.1原材料质量控制

所选用的槽钢、工字钢为国家定型产品,规格、型号符合规范要求,槽钢、工字钢不扭曲、不变形、不锈蚀。钢管为国标产品,管径、管壁厚度符合规范要求。所选用的方木为标准规格50mm×50mm、50mm×100mm和100mm×100mm,方木材质为杉木或松木,不腐蚀变形。

3.5.2施工过程质量控制

(1)资源控制。开工前,由专业人员编写专项作业指导书,作业队必须及时上报本单项工程施工操作的责任人、施工技术人员及操作人员的分工及岗位职责情况,检查作业人员培训情况,并且按照要求配置所需施工设备,做好技术交底工作,使现场施工人员掌握本工法的工艺流程和操作要点。

(2)钢结构支撑加固。通过计算已确定钢结构支撑所用槽钢和工字钢的型号和数量,由于槽钢和工字钢为独体的钢性体,必须通过一定的构件连接或焊接使之成为整体,增加结构的承载力,当工字钢在受力后局部失稳产生变形,将导致整座桥梁结构变形甚至产生破坏,将会造成严重的后果,所以必须加强钢结构的支撑加固。横向工字钢与槽钢之间的连接和纵、横向工字钢之间连接采用钢管加锁扣连接,也可用钢板焊接连接,但焊接连接不易拆除且对工字钢表面产生破坏,不利于回收利用。纵向工字钢之间加固可利用钢管架将工字钢梁连成整体,防止工字钢受力产生扭曲变形。

(3)梁跨中起拱控制。经计算本工程工字钢梁受力后产生挠度为40.7mm,工作桥梁起拱按3/1000考虑,故工作桥梁起拱值取70mm(见计算说明),说明工作桥梁底模安装时跨中将垫高70mm,当砼浇筑完成工字钢梁受力向下弯曲后工作桥仍有29.3mm起拱。梁的起拱值按跨中70mm往两端部呈线性分布,即梁的1/2处起拱70mm,1/4位置起拱35mm,1/8位置起拱17.5mm,以此类推。在工作桥模板安装过程中,必须把跨中起拱当作一个重要参数来控制,这将关系到工作桥梁能否正常使用。

4结语

水电站进水口工作桥施工采用工字钢梁取代常规桁架或满堂架的施工方法,搭设工字钢梁支撑结构仅需要1-2天即可提供模板安装工作面,而搭设满堂架一跨至少5天,充分利用施工现场现有的钢材进行选择,可重复使用和回收利用,减少施工成本,加快施工进度,缩短工期,简便施工,确保安全,使工程项目提前发挥效益。

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