• 地下空间大跨径箱涵砼浇筑养护及顶板空心砼施工关键技术 返回首页
  • 成果详情
  • 成果名称
    地下空间大跨径箱涵砼浇筑养护及顶板空心砼施工关键技术
  • 成果类型
    基础研究
  • 评价机构
    山东省建设科技与教育协会
  • 完成单位
    济南城建集团有限公司
  • 合作单位
    山东汇通建设集团有限公司
  • 完成人
    付同华、常泽鑫、丁鹏文、林星艳、杜传业、郭伟、郭林云、杜恺、晋瑞云、杨启梦、王金平、杨万霖、刘壮武
  • 知识产权
    济南城建集团有限公司、山东汇通建设集团有限公司
  • 项目所在地
    济南市
  • 成果水平
    国内领先
  • 评价日期
    2023年4月22日
  • 推荐单位地市
    济南市
  • 专家委员会名单
  • 成果简要说明
  • 一、主要应用领域和技术原理
    大体积箱涵模板台车施工技术与应用项目技术成果属于地道工程领域,适用于大体积混凝土箱涵工程。
    钢模台车系统主要由内模、外模、内模台车、外模台车、电气控制系统等组成。
    (1)内模
    单孔内模重24.5t,由顶模板和侧模板组成。顶模板和侧模板采用铰接。顶模板与内模台车上的垂直油缸、垂直千顶连接。侧模板通过铰接销轴连接在顶模板上,并通过内模台车上的水平油缸对侧模进行推拉动作。
    顶模、侧模由5块大模板构成。单块顶模、侧模大模板宽度分别为32m和3.55m,长度方向(水流方向)由3块3m、2块3015m拼接。模板之间的拼缝采用紧固螺栓和螺母固定。
    (2)外模
    单侧外模91t由5块大模板构成,单块模板宽度为42m,长度方向(水流方向)由3块3m、2块3.015m拼接。模板之间的拼缝采用紧固螺栓和螺母固定。组装后的外模板设3个吊耳,与外模台车手拉葫芦连接。
    (3)内模台车
    内模台车单台约重95t,主要由内模台车钢结构、液压系统、运行机构、千斤顶等组成。台车钢结构长13.8m,高度3237m,宽2376m,分2节制作并通过螺栓连接。液压系统设12只垂直油缸、两侧共20只水平油缸及液压泵站。运行机构为8轮4驱,采用主→从→主→从布置。千斤顶共设置8只垂直千斤、两侧共20只水平千斤以及12只台车螺旋千斤。
    (4)外模台车
    外模台车重约177t,主要由外模台车钢结构、运行机构、手拉单轨行车及手拉葫芦等组成,台车钢结构长162m,高度7.851m,宽2034m,主要由2条底梁、3条横梁及6条支腿组成。运行机构为8轮4驱,采用主→从→主→从布置。型号CSL-5t手拉单轨行车设置6台,布置在外模吊点的上方。型号CSL-1t手拉单轨行车设置1台,布置在端模上方。
    (5)电气系统
    1.内、外模台车运行机构电气控制,主要控制内外模台车运行机构、配电气柜与手持式控制盒,实现外模台车前进、后退与停止功能,并设置紧停按钮。
    2.为方便内模台车长距离运行及点动调整,特别设置了点动-连动切换开关。
    3.液压系统电气控制,主要控制液压泵站,配电气控制操作柜,实现液压系统的启动与停止,并设置紧停按钮。
    地道主体顶板空心砼试验施工技术研究及应用主要应用于空腔≤1m的城市道路地道空心顶板内模施工,能适用于各种形状和尺寸的顶板空腔。
    通过运用可扩展聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料高强度,轻质,形体的轻易可造性特点,将造型后的泡沫塑料内模安装在地道空心顶板空腔位置后浇筑混凝土,使混凝土包裹泡沫塑料内模,形成整体一次浇筑成型的现浇混凝土空心顶板梁结构(泡沫内模不取出),保证了地道顶板结构的整体性和耐久性,加快了施工速度,节约了材料,减轻了工作强度。
    在没有约束力的条件下,此时芯模受到的纵向力主要有自重G和浮力F,根据力和位移的关系,当F>G时,芯模就会向上移动,因此在芯模上施加一个向下的力P,使得P+G>F,此时芯模则不会上浮。本文通过对芯模的连接措施、保护措施、限位措施的优化改进来控制芯模的上浮。
    二、主要技术性能指标
    (1)内模台车单台约重95t,主要由内模台车钢结构、液压系统、运行机构、千斤顶等组成。台车钢结构长13.8m,高度3237m,宽2376m,分2节制作并通过螺栓连接。液压系统设12只垂直油缸、两侧共20只水平油缸及液压泵站。运行机构为8轮4驱,采用主→从→主→从布置。千斤顶共设置8只垂直千斤、两侧共20只水平千斤以及12只台车螺旋千斤。
    (2)外模台车重约177t,主要由外模台车钢结构、运行机构、手拉单轨行车及手拉葫芦等组成,台车钢结构长162m,高度7.851m,宽2034m,主要由2条底梁、3条横梁及6条支腿组成。运行机构为8轮4驱,采用主→从→主→从布置。型号CSL-5t手拉单轨行车设置6台,布置在外模吊点的上方。型号CSL-1t手拉单轨行车设置1台,布置在端模上方。
    泡沫内模的变形需在2%以内,芯模密度等级不小于20kg/M3,钢筋间距合格率≥90%,保护层合格率≥97%。
    三、与国内外同类技术比较
    传统模板施工工艺
    (1)模板安装
    安装模板时,考虑浇筑混凝土的工作特点,模板结构应与所采取的钢筋安装方法及混凝土的浇筑方法相适应。在必要的地方可设置活板或临时窗口,以便于混凝土的浇筑捣固,及时清除模板内杂物。模板必须在内部钢筋绑扎好并经检查无误后,方可封闭。支、拆模及运输时要轻搬轻放,发现有损坏及变形时,要及时修理。模板应平整摆放,防止变形,并编号标记。墙体采用内撑垫块,安装牢固,有效起到内撑作用。模板安装前需要搭设支架及脚手架,内模支设时需搭设满仓支架,传统钢模板施工时使用起重机远距离吊装钢模板配合人工施工。
    (2)脚手架及支架拆除
    拆架程序应遵守先上后下,先搭后拆的原则,即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑,然后拆小横杆、大横杆、立杆等,不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架。做到一步一清、一杆一清。拆立杆时,要先抱住立杆再拆开最后两个扣。拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣。
    大体积箱涵模板台车施工工艺导轨及内外模板台车安装内模台车安装顺序:铺设轨道并固定,安装台车结构(包括运行机构),安装垂直油缸与垂直千斤,内模组装及安装,安装侧向油缸及侧向千斤,安装液压系统、电气系统,进人调试阶段。
    外模台车安装顺序:铺设轨道并固定,安装底梁(包括运行机构),将支腿与底梁连接、安装支腿同时将桁架主梁连接成整体,支腿安装好后吊装桁架主梁。
    外侧模板的组装在外模台车下方进行,最好组装前铺设组装平台。组装完成后,利用外模台车两侧手拉葫芦将外侧模板整体起吊到位。
    支模与调整:内模台车自行至待浇筑工作面,使安装封头端模的一端与伸缩缝对齐,将台车螺旋千斤调节到位;调节垂直油缸,使顶模板达到指定的标高位置,核准后将所有垂直千斤调节到位;调节侧模支撑油缸,使内侧模紧贴已浇筑的墙体,然后调节水平千斤将侧模顶紧;检查侧模板的垂直度达到要求后,紧固顶模与内侧模板的连接螺栓;安装侧向对拉螺栓。外模台车及外侧模板安装完毕后,采用手推行车调整模板位置,使用与内侧模板连接的对拉螺杆使外侧模紧贴已浇筑的墙体,使模板到位。
    脱模:确认混凝土达到脱模强度后,先松掉对拉螺杆,采用手拉葫芦进行脱模作业。当模板脱离混凝土面后,移动手推行车将模板移动至两侧。拆除侧向对拉螺栓及顶模与内侧模连接螺栓;拔掉侧向千斤与内侧模铰接销轴,利用侧向油缸缓慢地协调操作,使内侧模板脱离混凝土面50mm;然后将垂直千斤降至最低行程(腾出液压缸下拉空间)启动垂直油缸,使模板整体下移100-260mm,完成整体脱模过程。确认模板脱离混凝+墙壁后,调节底梁下部螺旋千斤,然后开动台车两侧电机,使台车缓慢前行至下一浇筑位置。对位置进行微调后,固定台车位置,进行下一个阶段的支模工作。
    (3)使用模板台车进行钢模板施工相比于传统起重机配合人工施工有以下特点及优势:
    1.安全性好。传统钢模板施工使用起重机远距离吊装钢模板配合人工施工,由于使用钢丝绳连接钢模板吊装,存在操作困难,易受大风影响,摇晃偏移较大威胁工人人身安全的问题。内模板支设,需要搭设满堂支架,满堂支架的安拆及使用存在较大安全隐患。模板车与钢模板刚性连接,避免了以上安全隐患,且主要依靠机械操作,无需工人手扶钢模板,减少接触,从根源上降低了安全风险隐患。
    2.效率高。传统钢模板施工使用起重机远距离吊装钢模板配合人工施工,由于使用钢丝绳连接钢
    模板吊装,存在操作困难,易受大风影响,而且需要搭设支架,特别是内模板支设,需要搭设满堂支架,耗费时间较长。使用模板车节省了搭建支架的时间并且安装模板效率高。
    3.成本低。传统钢模板施工使用起重机远距离吊装钢模板配合人工施工,由于使用钢丝绳连接钢模板吊装,存在操作困难,易受大风影响因此效率较低,机械费用较高。而且需要搭设支架,特别是内模板支设,需要搭设满堂支架,支架安拆的人工成本较高。模板车组装成型即可一直使用,根据要求移动至其他仓位。
    4.整体性好。连续内外模板施工成套设备采用整体全钢大模板,施工整体性好,适当减少小模板拼接频率,减少成品拼缝错台,保证了外部美观度。而且钢模的热传导系数远高于木模,通过钢模的散热量可高出木模(厚 20mm)20 倍。有效预防温度应力引起的裂缝。
    芯模上浮一直是空心砼顶板施工中比较难控制的点,国内外许多专家学者都对芯模上浮进行过研究,再不同施工领域都涌现出许多新技术。现浇箱梁钢芯模上浮原因及控制措施研究一文中,提出采用合理分层浇筑的方式,控制浇筑厚度来减弱对钢芯模的横向冲击力;控制坍落度来防止过度振捣对减少对芯模的扰动;通过设置压杆的抗浮装置和限位环的限位装置有效的防止了钢芯模在浇筑过程中的上浮。优化施工辅助设计有效防止预制箱梁芯模上浮一文中,通过设置钢横梁,对芯模进行限位,通过对芯模施加反作用力,来达到防止其上浮的目的。通过查阅大量国内外文献发现,对于防止芯模的措一般都是从浇筑和限位方向考虑,浇筑方面通过坍落度、对称浇筑、浇筑厚度等措施控制,限位方面大多从增加自重,顶部
    设置横梁等措施;地道主体顶板空心砼试验施工技术研究通过在芯模上绑扎竹坯在保护芯模不因收到浮力作用发生断裂;泡沫芯模连接部分使用了宽胶带包裹粘贴连接,保证连接处不漏浆;在稳固措施上,通过井字限位器来防止芯模因浇筑浮力发生左右偏移,通过顶部圆形拉杆配合蝴蝶卡扣对芯模进行上下限位,这些措施有效提高了施工质量,根除了因芯模的上浮而导致的施工质量问题的发生。
  • 推广应用前景与措施
  • 大体积箱涵模板台车施工技术与应用项目技术成果属于地道工程领域,适用于大体积混凝土箱涵工程。
  • 本项目技术成果属于地道工程领域,适用于大体积箱涵工程。大体积箱涵模板台车适用于全开挖地道箱涵、综合管廊、桥梁箱涵等位于地面或地下全开挖段大体积箱涵浇筑施工,对于尺寸略小的电缆沟箱涵,在相应缩小模板台车尺寸后同样适用。
    地道主体顶板空心砼试验施工技术适用于城市地道现浇混凝土空心顶板整体一次现浇施工,可广泛推广应用于各等级新建地道空心顶板工程。地道现浇施工中,芯模上浮导致的质量问题时有发生,本工艺技术很好的解决了此类问题,可有效提高提高施工效率和工程质量、降低工程成本。
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