一、任务来源
随着城市化进程的推进,交通拥堵逐步成为城市发展的瓶颈。为应对这一挑战,高架桥建设逐渐成为各大城市的解决方案。高架桥的建设不仅可以缓解交通压力,还能提高出行效率。
然而,因高架桥沿路建造的属性,往往存在着上下联坡度较大、线形转角多变等挑战,作为城市交通的重要组成部分,其施工质量和建设速度成为业内人士普遍关心的问题。
传统的施工工艺主要有单面模板法、双面夹板法:单面模板法较常采用,但浇筑须由低到高单向进行,待混凝土处于初凝节点再振捣,此时混凝土可塑性降低,再振捣易造成混凝土内伤及裂纹;双面夹板法主要用于大坡度混凝土浇筑(角度大于75°),施工中局部不易振实,铁丝加固部位易渗漏。
因此,通过在梁板间设置网格,将现浇梁板划分模块,在混凝土流动性较低且初凝前,将细网格移位,确保每个模块之间的混凝土连接紧密,提高现浇梁板的整体强度和稳定性。该方法施工方便,操作简单,多点同时浇筑,加快了施工进度,适应复杂的不规则设计结构。通过在多项工程中应用实践,总结形成模块化现浇箱梁施工工艺。
二、应用领域
本技术适用于大坡度城市现浇箱式、板式、拱式桥。
三、技术原理
大坡度高架桥现浇施工时,新浇混凝土由于自重原因会汇集到最低处,需待混凝土具备一定稳定性后,再浇筑后续作业面。
本技术通过设置两层钢丝网,将现浇梁划分成多个小模块,第一层钢丝网与梁纵横主筋连接,第一层钢丝网孔径为3cm*3cm,第二层钢丝网与第一层用U形筋临时固定,第二层钢丝网孔径为1cm*1cm。
纵向按照15-20米一段进行划分,将现浇梁划分为多个模块。横向则按照设计桥幅进行划分。每个模块作为一个独立的单元,防止混凝土集中,同时浇筑高处作业面。
根据C50混凝土较浓稠,不易离析的特点,通过试验确定,在浇筑完成后50min内进行模块合并不会形成冷缝,拔除U形筋,将细第二层钢丝网格抽离,使混凝土通过第一层钢丝网格,同时接缝处结合附着式振捣器补充振捣,使每个模块之间的混凝土连接紧密,最终形成一个整体
四、性能指标
1.钢丝网:钢丝网选择低碳钢丝网,第一层钢丝网孔径3cm*3cm,第二层钢丝网1cm*1cm,网格规则、耐腐蚀、韧性好,每侧比分块尺寸大0.1m,高度同钢筋骨架高度。
2.分块:最小分块不小于10m,底板腹板、顶板分块位置要错开不小于2m。
3.模块合并时间:混凝土浇筑完成后50min内。
五、与国内外同类技术比较、成熟度
通过查新,目前国内未见有与项目研究内容完全相同的技术文献报道。与国内同类技术相比,该项目的研究成果:在保证质量的前提下,多点连续浇筑,加快了施工进度,有明显技术优势,处于国内领先地位。
1.相关文献1:“高架桥混凝土现浇箱梁一次性浇筑施工应用”,作者:黄志鹏,中交四航局第三工程有限公司;《交通世界》,2022(13)
以海口新海港综合交通枢纽项目高架桥为例,介绍了混凝士现浇箱梁一次性浇筑成型施工方法。箱梁一次性浇筑可消除混凝土二次浇筑施工工艺产生的施工缝以及翼缘板与腹板交按处横向裂缝问题,增强梁体的整体刚度:缩短连续箱梁的施工周期:提高梁模板、钢管支架的使用率,提高工效,避免施工缝的处理,实现工序的有效转换,节约了施工成本,且能保证施工质量。
2.相关文献 2:“市政高架桥满堂支架现浇箱梁施工工艺研究”,作者:李海礁,中铁十九局集团第六工程有限公司;《工程机械与维修》,2023(06)
科学应用满堂支架现浇箱梁施工工艺,可以取得良好的施工效果。基于此,以某市政高架桥建设工程作为研究对象,分别从地基处理与支架施工两个方面出发,分析了满常支架现浇箱梁施工工艺,以此为现代市政高架桥现浇梁结构更好的建设提供支持。
3.相关文献 3:“复杂外檐结构木模板模块化拼装加固一体浇筑施工方法”,作者:胡芳斌、孟庆涛、郭仲贺等,中建三局集团有限公司:《建筑施工》,2022,44(09)
在传统木模板施工技术的基础上,提出一种新型的模块化木模板设计理念,将不规则外檐结构的立面、剖面利用方木模板等材料进行填充,外部参照常规梁、墙、柱模板进行加固设计,再将整体模板拆分成易拼装、易加固、易吊装的分块模板,最终实现可利用常规支模体系进行支撑加固。详细述了不同外形式模板的设计方法、模板制作和模块化拼装的要点,从而实现了建筑复杂外檐混凝土结构一次浇筑,保证了施工安全大幅降低了工程成本。
4.相关文献 4:“大型结构模块自密实混凝土连续浇筑技术”,作者:王录社,中核华辰建设有限公司:《粉煤灰综合利用》,2020,34(05)
本文以某核电站厂房大型结构模块 CA20为工程实例,分析其在自密实混凝士(SCC)浇筑施工过程中存在的困难,总结 SCC 性能特点。针对大型结构模块墙体浇筑难点,分析模块墙体钢板最大侧压力,确定连续浇筑最大分层高度,检测 SCC 混凝土最大水平流动距离,确定下料点最大间距和下料管的位置,并且通过相关试验和理论计算对 SCC 各项参数进行分析,为解决同类厂房大型结构模块高大墙体整体式连续一次性浇筑,总结出了详尽的施工技术方法,适用于指导类似结构模块墙体 SC℃ 浇筑。
5.相关文献 5:“核电工程大型模块自密实混凝土浇筑方法研究”,作者:杨绍发、袁登科、孙学峰等,国核工程有限公司;《施工技术》,2013,42(18)
三代核电站建设的一大特点是模块化施工,在模块化施工过程中由于模块内部操作空间狭小,使得现场施工面临新挑战。为解决这些问题,从自密实混凝土的特性出发利用其流动性、填充性、抗离析性能等特点,选择合适的配合比,充分利用其初凝和终凝时间,优化施工安排,避免留设施工缝,减少了不必要的施工工作,节省了工程费用增强了结构的整体性,对模块化施工起到了较好的参考作用。
本技术通过设置两层钢丝网,将现浇梁划分成多个小模块,第一层钢丝网与梁纵横主筋连接,第一层钢丝网孔径为3cm*3cm,第二层钢丝网与第一层用U形筋临时固定,第二层钢丝网孔径为1cm*1cm。
纵向按照15-20米一段进行划分,将现浇梁划分为多个模块。横向则按照设计桥幅进行划分。每个模块作为一个独立的单元,防止混凝土集中,同时浇筑高处作业面。
根据C50混凝土较浓稠,不易离析的特点,通过试验确定,在浇筑完成后50min内进行模块合并不会形成冷缝,拔除U形筋,将细第二层钢丝网格抽离,使混凝土通过第一层钢丝网格,同时接缝处人工振捣密实,使各模块混凝土合并成一个整体,使每个模块之间的混凝土连接紧密,最终形成一个整体。
六、成果创造性、先进性
1.利用BIM技术设计模拟一种混凝土模块化浇筑分隔装置模型,由两层钢丝网组成,第一层钢丝网与梁纵横主筋连接,第二层钢丝网与第一层用U形筋临时固定,将现浇混凝土划分成多个模块。
2.通过特定拆除装置的旋转,带动第二层钢丝网转动并通过主筋孔隙抽离,结合附着式振捣器补充振捣,实现模块间混凝土合并成一个整体。
3.总结形成大坡度模块化浇筑混凝土施工工艺及混凝土模块合并时间等参数,提高不规则混凝土结构浇筑完成面高程控制精度。
七、推广应用范围、条件
适用于大坡度城市现浇箱式、板式、不规则高架桥。
八、市场前景
高架桥模块化浇筑施工可以在保证混凝土和易性前提下,减少混凝土温度增量,降低混凝土里表温差,根据最大自约束应力σzmax=a/2×E(t)×△Tιmax×Hi(t,τ)里表温差△Tιmax减小,则最大自约束应力σzmax相应降低,同时根据外约束拉力σx(t)=a/(1-μ)Σi=1n△T2i(t)×Ei(t)×Hi(t1)×Ri(t),在i计算区段内,综合降温差σx(t)减少,则对应的第△T2i(t)时间t的外约束拉应力降低,即在减少温升、温降的同时,降低了温度应力,从而减少了温度裂缝。
多点模块化浇筑,施工方便、操作简单,有效解决了大坡度混凝土浇筑顶面高程精确控制,分层、分段浇筑等待的问题,提高了施工效率,节省施工时间,具有广泛的推广意义。
九、存在的问题
虽然大坡度城市高架桥模块化浇筑施工具有一定的优势,但相关人员和单位在对其进行使用的过程中也需对其所存在的不足进行全面了解。
从实际使用过程中来看,浇筑中需配备足够的操作人员,尤其是在高、低温环境下添加剂的使用,以及极端天气、不可预见情况造成的混凝土供应中断等。如在混凝土初凝前,未将第二层钢丝网拆除并振捣使模块混凝土合并成一个整体,有可能出现施工缝,从而对桥梁受力产生影响。
针对上述问题,在混凝土浇筑过程中,每个模块需配备专业施工班组并记录浇筑时间,由项目技术人员把控网格移位及模块合并时机,同时,对人员基本素质及工程综合管理能力提出了更高的要求。
一、推广应用范围、条件
适用于大坡度城市现浇箱式、板式、不规则高架桥。
二、市场前景
高架桥模块化浇筑施工可以在保证混凝土和易性前提下,减少混凝土温度增量,降低混凝土里表温差,根据最大自约束应力σzmax=a/2×E(t)×△Tιmax×Hi(t,τ)里表温差△Tιmax减小,则最大自约束应力σzmax相应降低,同时根据外约束拉力σx(t)=a/(1-μ)Σi=1n△T2i(t)×Ei(t)×Hi(t1)×Ri(t),在i计算区段内,综合降温差σx(t)减少,则对应的第△T2i(t)时间t的外约束拉应力降低,即在减少温升、温降的同时,降低了温度应力,从而减少了温度裂缝。
多点模块化浇筑,施工方便、操作简单,有效解决了大坡度混凝土浇筑顶面高程精确控制,分层、分段浇筑等待的问题,提高了施工效率,节省施工时间,具有广泛的推广意义。
三、存在的问题
虽然大坡度城市高架桥模块化浇筑施工具有一定的优势,但相关人员和单位在对其进行使用的过程中也需对其所存在的不足进行全面了解。
从实际使用过程中来看,浇筑中需配备足够的操作人员,尤其是在高、低温环境下添加剂的使用,以及极端天气、不可预见情况造成的混凝土供应中断等。如在混凝土初凝前,未将第二层钢丝网拆除并振捣使模块混凝土合并成一个整体,有可能出现施工缝,从而对桥梁受力产生影响。
针对上述问题,在混凝土浇筑过程中,每个模块需配备专业施工班组并记录浇筑时间,由项目技术人员把控网格移位及模块合并时机,同时,对人员基本素质及工程综合管理能力提出了更高的要求。