高桥墩滑模施工的监测和纠偏
王艳萍
摘 要:根据祁临高速公路八合同段2号沟大桥和生死崖特大桥主墩滑模施工的实践经验,对高桥墩滑模施工的监测进行了探讨,介绍了滑模纠偏的方法,为滑模工艺的推广应用提供了参考。
关键词:高桥墩,滑模,监测,纠偏
中图分类号:U445 文献标识码:A
滑模施工工艺无疑在各种高耸钢筋混凝土结构如筒壁结构(烟囱、水塔、筒仓、桥墩等)、框架结构(排架、柱等)、墙板结构(高层建筑)建筑施工中,具有良好的应用效果,但因其施工过程中较高的工艺要求,尤其是垂直度偏移的监测以及纠偏操作的难度,在一定程度上,限制了该施工工艺的广泛应用。我中建七局的施工技术人员在以往其他土建工程(烟囱、水塔、筒仓、高层建筑等)滑模施工经验的基础上,在祁临高速公路八合同段2号沟大桥、生死崖特大桥两座大桥主墩施工中采用了滑模施工工艺,并取得了成功。特别是在施工控制过程中,对垂直度偏位的监测及纠偏措施的应用上,取得了一定的经验。
1 滑模施工的监测
1.1 滑模施工的整体测量控制
在滑模前,首先应对墩柱做整体的测量控制。完善和布设墩柱测量控制网,进行定位测量,准确地在墩柱承台上放样墩柱轴线,并做好标记。待滑模系统安装好后,在模板轴线位置亦做好标记以备施工过程中随时对轴线位置进行复核。
在滑模施工过程中,要经常性的对模板轴线进行复核。滑模施工过程是一个渐进的变化过程,对于滑模轴线位置的监测,可以按照变形监测的方法进行。2号沟大桥和生死崖大桥主墩均为矩形薄壁墩,监测过程,主要针对墩壁外模四边的中心点进行。在模板滑升过程中,采用全站仪(测角精度2″,测距精度2 mm+2 ppm×Dm)架设于桥梁施工控制点上,直接测定四边外模中心坐标,比较其计算坐标以确定水平位置及轴线偏移。若误差过大(水平位移量大于5 mm),则应根据垂直度观测数据对滑模系统进行修正。
滑模施工完成后,应对墩身的整体结构尺寸进行全面的复核,以确定各项偏差。
1.2 垂直度监测
按照JTJ 071-98公路工程质量检验评定标准;桥墩垂直度应不大于3/1 000,且最大不应超过20 mm。作为高桥墩结构,垂直度亦是影响其结构稳定性、承载力以及外观质量的重要因素,因此,滑模施工过程中垂直度的监测是滑模施工监测工作的主要内容。垂直度监测亦是滑模纠偏工作的主要依据。垂直度监测主要采用吊重锤的方法进行观测。
1)测点的布置。选择墩身四边中心作为垂直度观测点。首先应根据墩身承台上的轴线位置进行初滑,待底部墩身一滑出,就应将墩身四边中心线弹于墩身上,并用红油漆作三角标记。上部滑模可以用该中心线作垂直度控制的依据。在滑模的四边外模中心位置采用钢丝、滑轮等吊挂垂球,以便于垂直度观测。2)垂球的选择。对于垂球的观测,有稳定观测和摆动观测两种,一般情况下,应该尽量采用稳定观测或小幅摆动观测。而垂球的稳定与否,与垂线长度及垂球质量有很大关系,根据实践,50 m以下墩身滑模宜采用10 kg~20 kg垂球比较适合(1个墩身应准备1个大垂球及若干2 kg左右小垂球,平时不观测时,挂小垂球,当进行垂直度观测时,应挂大垂球)。为了增加垂球的稳定性,观测时,应将其置于装有稳定液(水或废机油)的桶中,并保持垂球与桶底及桶壁脱离接触。3)观测频率及数据记录。由于高桥墩的垂直度要求,所以应有专人连续进行垂直度观测,每一个千斤顶行程都应进行1次观测(一般一个千斤顶行程为20 cm~30 cm)。
对于观测数据应采用专用表格记录,时间、记录人、偏移量等记录项目应齐全、清晰。每次观测后记录数据应马上反馈给有关技术人员,以决定是否采取纠偏措施。
垂直度的观测对于滑模施工有着很重要的意义。特别对于纠偏工作而言,垂直度观测数据是纠偏工作的基础,所以,各级施工管理人员应特别关注垂直度监测工作。吊垂球观测的方法,存在观测过程较繁琐,精度相对较低,外界影响(特别是大风)较大的缺点,在有条件的情况下,建议使用激光铅直仪或光学垂准仪,对改善观测条件,提高精度有较大的帮助。
2 滑模施工的纠偏
2.1 偏移的预防
最好的纠偏措施在于预防,对于高桥墩滑模施工较高的垂直度要求,首先应该针对偏移产生的原因,制订相应的预防措施。我们的工作实践中,主要采取了如下措施来预防偏移的产生:
1)严格控制模板滑升速度。滑模施工的混凝土出模强度,宜控制在0.2 MPa~0.4 MPa,或贯入阻力值为0.3 kN/cm2~1.05 kN/cm2,混凝土出模强度不够,容易造成支撑系统失稳,从而产生较大的偏移,这是相当危险的,所以应严格控制模板滑升速度。按照实践经验,夏季气温较高时,滑升速度可达到0.25 m/h~0.3 m/h。春秋季滑升速度宜控制在0. 1 m/h~0.2 m/h,冬季应尽量不采用滑模,当采取一定保温措施时,最大滑升速度宜控制在0.15 m/h以下。总之滑升速度宜慢不宜快,以保证混凝土的出模强度。2)严格控制操作平台的倾斜度。滑升过程中,操作平台应保持水平。每一千斤顶行程后都要随时观测和掌握操作平台各点的标高,控制操作平台的水平应做好以下几点:a.严格控制各千斤顶的升差。各千斤顶的相对高差宜控制在2 cm内,相邻两千斤顶的升差宜控制在1 cm内,升差的控制,可采用限位调平器进行。b.操作平台上的荷载,应尽量分布均匀。每次滑升前,应检查平台上物品(主要是钢筋)、人员等,布置均匀后方可滑升。c.严格控制支撑系统的垂直度。对于支撑杆和千斤顶垂直度的检查,应采用吊垂球的方法,做到勤观测,勤检查。对于倾斜的支撑杆,应立即调正或更换。d.注意混凝土浇筑顺序,滑模一般有向先浇筑混凝土的方向偏移的现象,所以浇筑顺序应注意调整。
总之,操作平台的水平是滑模滑升的前提,每次滑升前及滑升后,都应有专人对以上项目进行检查、测量,这是滑模施工的关键。
2.2 纠偏
滑模纠偏宜早不宜迟。滑模出现偏差是必然的,一旦出现偏差应及时纠正。一般来说,小偏差的纠正,并不困难,桥墩垂直度要求相对严格,所以应尽量避免大的偏差出现。
1)千斤顶每一行程,都应对垂直度进行观测,依据观测数据,制订纠偏措施。2)对于5 mm以下的偏移或扭转,可采用变换混凝土浇筑方向的方法进行逐步的纠正,即先浇筑偏移反向一边的混凝土,后浇筑偏移方向一边的混凝土;对于滑模的扭转,应采取反方向浇筑混凝土的方法予以纠正。3)对于5 mm~10 mm的偏差,可采用偏载法进行纠正,即重新调整操作平台上荷载分布的方法。最简单的方法是在滑升时让操作平台上的人员偏于一边,但应注意偏载不宜过大。对于10 mm以下的偏差,一般采用变换混凝土浇筑方向和偏载法即能纠正过来,对于10 mm以上的偏差,上述两种方法就显得有些不够了。4)应尽量避免10 mm以上的偏差或扭转,所以应注意2),3)项纠偏措施的采用,对于10 mm以上的偏差可采用千斤顶纠正法进行纠正。千斤顶纠偏法就是有意调整操作平台的倾斜度,使操作平台及滑模系统的中心趋向于设计中心,从而纠正滑模的偏移。纠偏过程主要靠调整千斤顶的行程(利用限位器)来进行。但应注意操作平台的倾斜度应控制在1%之内,千斤顶的行程差一般情况下宜控制在30 mm内。
千斤顶纠偏宜徐缓,不宜急。5)滑模施工其他纠偏还有许多,例如利用倒链及撑杆纠偏,锲形垫片纠偏,借助外力横拉纠偏等,但对于桥墩较高的垂直度要求而言,许多纠偏方法并不实用,桥墩滑模纠偏应坚持有偏即纠的原则,应杜绝较大偏差的出现。
3 滑模施工监测及纠偏的组织保障
滑模施工需要严密的施工组织,特别对于监测和纠偏工作应该成立专门的工作小组,专人专职测量检查,专人监督。必须保证24 h轮班制度,做到每一行程一测量,一检查,一纠正,即每一滑升高度(200 mm~300 mm)要对垂直度进行观测,检查操作平台系统(包括操作平台水平度检查,荷载分布检查,支撑系统垂直度检查等),制订相应的纠偏措施进行纠偏。尽量将偏移量控制在5 mm~10 mm以内。
4 结语
通过精心组织和认真工作,在高桥墩滑模施工中取得了成功,并取得了良好的社会效益和经济效益。近年来,我国公路建设日新月异,特别是在深沟大川,出现了一桥飞架,天堑变通途的美好景象,各种公路桥梁争奇斗艳,在这些桥梁的设计中大量的出现了一些高耸的桥墩,对于这些高大桥墩的施工,滑模工艺无疑是最适宜的施工方法之一。相信通过大家的共同努力和不断实践,滑模工艺必将在高桥墩施工中得到广泛应用。
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