钢模台车在地下埋管施工中的应用
宋光明
(广东水电二局股份有限公司,广东 增城 511340)
摘要:详细介绍了用于东深供水改造工程地下埋管混凝土施工的钢模台车构造以及施工过程。
关键词:钢模台车;应用;施工
中图分类号:TU755.2+3文献标识码:B
1 工程概况
东深供水改造工程C-II标段全长3 420 m,为现浇预应力混凝土地下埋管,混凝土量7万m³。管道结构形式为埋藏式分体现浇环形后张无粘结预应力钢筋混凝土有压双圆管,管内径4 800 mm,上半环管壁均厚350 mm,下半环管体外形为平底矩形,底宽5 500 mm。地下埋管管身混凝土要求一次浇筑成型,不留水平施工缝。因此对模板施工工艺要求较高,不仅要使模板有足够的刚度、强度和稳定性,同时,还必须针对工期紧的特点使模板拆装方便,缩短每一节循环的时间。
2 钢模台车方案的选定
根据本工程特点,标准节预应力混凝土管模板采用自行设计的2套大型钢模板台车。内模采用针梁式钢模台车,外模采用整体移动式钢模台车。
(1)内模。选用针梁式钢模台车,台车分为钢模板、阵列千斤顶和框架、针梁3部分,针梁和模板通过牵引绞车相对移动。待混凝土达到一定强度后,先移动针梁,再收内模板,然后移动内模板到下管节位置后再支模。
(2)外模。选用移动式钢模台车,台车为门架形,外框架由二边立柱和横梁组成,材料为工字梁,每架门架中距750mm,排列后经纵梁联系成台车,台车顶部用作浇筑混凝土的平台。在台车运动前方设置电动绞车,用钢丝绳将台车往前拖动,拖动速度小于1 m/s。外模台车除外框架外,还有活动框架和标准钢模板。在混凝土浇筑过程中人工逐层安装模板。
另外,端模采用定制钢模板,由左右两片拼成。安装时可将止水铜片固定在端模上,再将端模与内外模台车通过螺栓连接固定。
3 钢模台车构造
3.1内模针梁台车构造
(1) 针梁
针梁全长36 m,高度1.4 m,由两条主梁组成,主梁中距1.2 m,每条主梁高1 400 mm,宽250 mm,梁体及连系板由厚16 mm的钢板焊接而成。针梁为实腹式对称工字钢梁形式,针梁与普通钢梁不同,它在交变应力作用下,主要受力特点是下弯、上拱,同时还受到侧向力和扭转力的作用。针梁的上、下翼缘各有2条P24的轨道,上翼缘的轨道可供内模台车行走,下翼缘的轨道可供针梁自身在内模台车上行走。设计中不仅对针梁的整体刚度、挠度和稳定性进行了计算,而且还对翼板、腹板、连系杆以及支座等部分的局部应力稳定性进行了验算,以保证针梁的整体结构刚度和稳定性。
(2)内模板
内模台车套在针梁上,分为钢模板和台车框架两部分,钢模长15 100 mm,沿环向分为3片,模板撑开后直径为4 810mm,为全圆形断面,由底模、大边模及小边模3片组成。钢模板面板采用厚度为8 mm钢板,拱肋板采用厚度为12 mm钢板,间距1 500 mm,纵向加强肋采用角钢∠50×50×3,间距250 mm。
①底模
底模上有底梁,底梁采用I25工字梁焊接成组合门架。大小边模采用液压千斤顶和机械千斤顶(丝杆)与门架联系。门架内针梁通过上下轨道利用轮子进行移动。底模与大小边模联接采用铰接。
②大小边模
拆模和立模采用阵列油压千斤顶操作,浇筑混凝土时的负荷采用阵列机械千斤顶(丝杠)支撑。在拱肋上焊接通长梁,在梁上布置千斤顶。拆模时,先收小边模再收大边模,最后收起底模。最大收模量为75 mm。内模针梁台车结构如图1所示。
(3)内模针梁台车行走
待已浇筑好的混凝土达到一定强度后,内模板先不动,通过支撑油缸提起针梁两端支座一定距离高度(约100 mm)针梁下翼缘轨道落在针梁行走轮上,通过台车上的绞车牵引,先进行针梁移位,调整固定后,内模板利用液压千斤顶收起上部二片大小边模,再用针梁两端支腿千斤顶顶起底模,脱开钢模与混凝土接触面,钢模行走轮落压在针梁轨道上,通过台车上绞车拖动钢模,滑到下一浇筑段。
3.2 外模台车构造
由于预应力混凝土管身较薄,上半管壁只有350 mm,为了保证混凝土浇筑质量,减少混凝土外表面的水气泡,通过试验采用整体大块模板开窗和散装定型钢模板施工结果比较,本工程采用外模台车主要由外框门架、内框门架和1500mm×600 mm×55 mm定型钢模拼装组成,外模台车结构如图2所示。
(1)外框门架
外框门架由顶梁、左右边柱、底梁、联系梁、斜撑梁及轨道轮组成。顶梁及左右边柱采用I25工字梁,间距750 mm,作为受力框架,焊接在底梁上。底梁用2片I25槽钢组合而成,中间设有轨道轮。
(2)内框门架
内框门架作为支模和拆模的活动伸缩支架,采用I14工字钢组成。下部中距750 mm,上部中距1 500 mm,外部用丝杠千斤顶与外门架联接,内部可挂定型钢模板,顶部用油压千斤顶升降,支承柱在混凝土浇筑时的侧压力底部和顶部用对拉螺栓Φ22@750 mm固定,中部通过丝杆传力给外框门架。
(3)定型钢模板除锚具槽用木模板外,其余用定型钢模板,拱腰以下直墙用平面模板,拱腰以上部位用弧形模板,规格为1500 mm×600 mm×55 mm和1500 mm×300 mm×55mm两种,顶部约1 500 mm范围内不设模板,采用人工将混凝土抹平。
(4)外模台车行走
在已浇好的垫层上,用膨胀螺栓固定24 kg/m钢轨,作为外模台车移动的轨道台车移动时,采用2台5 t卷扬机牵引。
3.3 钢模台车封端堵头模板
内外模两端用堵头模封堵。采用钢模作堵头板,加工成左右两大块,中间用连接筋板将止水带槽分割成的两半连接,周边用螺栓将堵头板与内外模板的幅板连接。浇筑第一节管身混凝土时,两端均要设堵头板,以后仅设前端堵头板。
4 钢模台车就位安装
采用机动车牵引台车移动,人工使用自制工具,撬动台车调整就位。台车就位后,利用上部和边墙液压千斤顶,将台车钢模撑至设计轮廓,适当加固即可进行两端封头板的安装。采用自制的钢管加焊螺杆作水平支撑加固台车边墙水平大梁,以避免台车边墙变形。
5 混凝土浇筑
采用混凝土拌和车运输混凝土至工作面附近的混凝土泵旁,由混凝土泵泵送混凝土,在外模台车顶部搭设工作平台,导管送料到平台上,混凝土从两侧进料,通过溜槽送至工作面,经台车工作窗入仓。混凝土入仓时,注意台车两侧边墙,注意混凝土平衡上升且混凝土浇筑速度不宜过快,以免导致台车变形。使用安装于台车上的附着式振动器来振捣混凝土。考虑到混凝土的拆模时间及钢模台车的循环作业,施工时外掺混凝土早强型高效减水剂,以提高混凝土的浇筑性能和混凝土的早期强度。
6 钢模台车现场试验
在主体工程开工之前进行了预应力混凝土输水地下埋管1∶1模拟现场施工工艺试验。试验目的之一是验证定型钢模板的设计、制作、安装等运作情况,为进一步完善钢模台车提供依据。根据4节试验段的工艺试验,达到了预期目的、积累了经验,为全面进行埋管预应力混凝土施工的顺利实施取得了现场第一手资料。
7 结语
预应力管混凝土量7万m³,用了16个月时间顺利完成。每节涵管浇筑混凝土时间为15～16 h,各工序循环作业时间为6～7 d,最短5 d。施工速度快,外露的内表面混凝土质量控制好。钢模台车在地下埋管施工中的应用 宋光明 (广东水电二局股份有限公司,广东 增城 511340) 摘要:详细介绍了用于东深供水改造工程地下埋管混凝土施工的钢模台车构造以及施工过程。 关键词:钢模台车;应用;施工 中图分类号:TU755.2+3文献标识码:B 1 工程概况 东深供水改造工程C-II标段全长3 420 m,为现浇预应 力混凝土地下埋管,混凝土量7万m³。管道结构形式为埋藏 式分体现浇环形后张无粘结预应力钢筋混凝土有压双圆管, 管内径4 800 mm,上半环管壁均厚350 mm,下半环管体外 形为平底矩形,底宽5 500 mm。地下埋管管身混凝土要求一 次浇筑成型,不留水平施工缝。因此对模板施工工艺要求较 高,不仅要使模板有足够的刚度、强度和稳定性,同时,还必 须针对工期紧的特点使模板拆装方便,缩短每一节循环的时 间。 2 钢模台车方案的选定 根据本工程特点,标准节预应力混凝土管模板采用自行 设计的2套大型钢模板台车。内模采用针梁式钢模台车,外 模采用整体移动式钢模台车。 (1)内模。选用针梁式钢模台车,台车分为钢模板、阵列 千斤顶和框架、针梁3部分,针梁和模板通过牵引绞车相对 移动。待混凝土达到一定强度后,先移动针梁,再收内模板, 然后移动内模板到下管节位置后再支模。 (2)外模。选用移动式钢模台车,台车为门架形,外框架 由二边立柱和横梁组成,材料为工字梁,每架门架中距750 mm,排列后经纵梁联系成台车,台车顶部用作浇筑混凝土的 平台。在台车运动前方设置电动绞车,用钢丝绳将台车往前拖 动,拖动速度小于1 m/s。外模台车除外框架外,还有活动框架 和标准钢模板。在混凝土浇筑过程中人工逐层安装模板。 另外,端模采用定制钢模板,由左右两片拼成。安装时可 将止水铜片固定在端模上,再将端模与内外模台车通过螺栓 连接固定。 3 钢模台车构造 3.1内模针梁台车构造 (1) 针梁 针梁全长36 m,高度1.4 m,由两条主梁组成,主梁中距 1.2 m,每条主梁高1 400 mm,宽250 mm,梁体及连系板由 厚16 mm的钢板焊接而成。针梁为实腹式对称工字钢梁形 式,针梁与普通钢梁不同,它在交变应力作用下,主要受力特 点是下弯、上拱,同时还受到侧向力和扭转力的作用。针梁的 上、下翼缘各有2条P24的轨道,上翼缘的轨道可供内模台 车行走,下翼缘的轨道可供针梁自身在内模台车上行走。设 计中不仅对针梁的整体刚度、挠度和稳定性进行了计算,而 且还对翼板、腹板、连系杆以及支座等部分的局部应力稳定 性进行了验算,以保证针梁的整体结构刚度和稳定性。 (2)内模板 内模台车套在针梁上,分为钢模板和台车框架两部分,钢 模长15 100 mm,沿环向分为3片,模板撑开后直径为4 810 mm,为全圆形断面,由底模、大边模及小边模3片组成。钢模 板面板采用厚度为8 mm钢板,拱肋板采用厚度为12 mm 钢板,间距1 500 mm,纵向加强肋采用角钢∠50×50×3,间距 250 mm。 ①底模 底模上有底梁,底梁采用I25工字梁焊接成组合门架。大 小边模采用液压千斤顶和机械千斤顶(丝杆)与门架联系。门 架内针梁通过上下轨道利用轮子进行移动。底模与大小边模 联接采用铰接。 ②大小边模 拆模和立模采用阵列油压千斤顶操作,浇筑混凝土时的 负荷采用阵列机械千斤顶(丝杠)支撑。在拱肋上焊接通长 梁,在梁上布置千斤顶。拆模时,先收小边模再收大边模,最 后收起底模。最大收模量为75 mm。内模针梁台车结构如图 1所示。 (3)内模针梁台车行走 待已浇筑好的混凝土达到一定强度后,内模板先不动, 通过支撑油缸提起针梁两端支座一定距离高度(约100 mm) 针梁下翼缘轨道落在针梁行走轮上,通过台车上的绞车牵 引,先进行针梁移位,调整固定后,内模板利用液压千斤顶收 起上部二片大小边模,再用针梁两端支腿千斤顶顶起底模, 脱开钢模与混凝土接触面,钢模行走轮落压在针梁轨道上, 通过台车上绞车拖动钢模,滑到下一浇筑段。 3.2 外模台车构造 由于预应力混凝土管身较薄,上半管壁只有350 mm,为了保证混凝土浇筑质量,减少混凝土外表面的水气泡,通过 试验采用整体大块模板开窗和散装定型钢模板施工结果比 较,本工程采用外模台车主要由外框门架、内框门架和1500 mm×600 mm×55 mm定型钢模拼装组成,外模台车结构如图 2所示。 (1)外框门架 外框门架由顶梁、左右边柱、底梁、联系梁、斜撑梁及轨 道轮组成。顶梁及左右边柱采用I25工字梁,间距750 mm, 作为受力框架,焊接在底梁上。底梁用2片I25槽钢组合而 成,中间设有轨道轮。 (2)内框门架 内框门架作为支模和拆模的活动伸缩支架,采用I14工 字钢组成。下部中距750 mm,上部中距1 500 mm,外部用 丝杠千斤顶与外门架联接,内部可挂定型钢模板,顶部用油 压千斤顶升降,支承柱在混凝土浇筑时的侧压力底部和顶部 用对拉螺栓Φ22@750 mm固定,中部通过丝杆传力给外框 门架。 (3)定型钢模板除锚具槽用木模板外,其余用定型钢模 板,拱腰以下直墙用平面模板,拱腰以上部位用弧形模板,规 格为1500 mm×600 mm×55 mm和1500 mm×300 mm×55 mm两种,顶部约1 500 mm范围内不设模板,采用人工将混 凝土抹平。 (4)外模台车行走 在已浇好的垫层上,用膨胀螺栓固定24 kg/m钢轨,作为 外模台车移动的轨道台车移动时,采用2台5 t卷扬机牵引。 3.3 钢模台车封端堵头模板 内外模两端用堵头模封堵。采用钢模作堵头板,加工成 左右两大块,中间用连接筋板将止水带槽分割成的两半连 接,周边用螺栓将堵头板与内外模板的幅板连接。浇筑第一 节管身混凝土时,两端均要设堵头板,以后仅设前端堵头 板。 4 钢模台车就位安装 采用机动车牵引台车移动,人工使用自制工具,撬动台 车调整就位。台车就位后,利用上部和边墙液压千斤顶,将台 车钢模撑至设计轮廓,适当加固即可进行两端封头板的安 装。采用自制的钢管加焊螺杆作水平支撑加固台车边墙水平 大梁,以避免台车边墙变形。 5 混凝土浇筑 采用混凝土拌和车运输混凝土至工作面附近的混凝土 泵旁,由混凝土泵泵送混凝土,在外模台车顶部搭设工作平 台,导管送料到平台上,混凝土从两侧进料,通过溜槽送至工 作面,经台车工作窗入仓。混凝土入仓时,注意台车两侧边 墙,注意混凝土平衡上升且混凝土浇筑速度不宜过快,以免 导致台车变形。使用安装于台车上的附着式振动器来振捣混 凝土。考虑到混凝土的拆模时间及钢模台车的循环作业,施 工时外掺混凝土早强型高效减水剂,以提高混凝土的浇筑性 能和混凝土的早期强度。 6 钢模台车现场试验 在主体工程开工之前进行了预应力混凝土输水地下埋 管1∶1模拟现场施工工艺试验。试验目的之一是验证定型钢 模板的设计、制作、安装等运作情况,为进一步完善钢模台车 提供依据。根据4节试验段的工艺试验,达到了预期目的、积 累了经验,为全面进行埋管预应力混凝土施工的顺利实施取 得了现场第一手资料。 7 结语 预应力管混凝土量7万m³,用了16个月时间顺利完成。 每节涵管浇筑混凝土时间为15～16 h,各工序循环作业时间 为6～7 d,最短5 d。施工速度快,外露的内表面混凝土质量 控制好。
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