主桥21#墩上塔肢足尺模型试验施工方案教材.docx

1、主桥21#墩上塔肢足尺模型试验施工方案教材索塔上塔柱试验段施工方案1、概述1.1、工程概述。大桥主桥为双塔双索面半漂浮体系钢箱梁斜拉桥，主跨636m，索塔为“H”型，C50现浇混凝土结构，塔柱总高度194.6m。索塔采用箱形变截面，塔底截面尺寸为10.0x7.0m，塔顶截面为7.0x5.0m，塔壁的厚度横桥向均为1.0m，顺桥向下、中塔柱1.0m，上塔柱出索端1.2m。 索塔体内预应力体系采用了深埋锚工艺，同时为了减少锚头变形和钢绞线回缩损失，斜拉索锚固区环向预应力采用二次张拉（低回缩）工艺锚具。1.2、试验目的（1）通过试验掌握环向预应力二次张拉（低回缩）工艺锚具工作性能，以及深埋锚施工工艺

2、。（2）测定环向预应力钢束孔道摩阻系数以及控制张拉伸长量。（3）明确索塔锚固区在塔身预应力束及斜拉索作用下的应力分布情况及其承载能力，了解索塔锚固区的工作性能。（4）通过试验确定主塔修饰砂浆配合比及外观质量。2、索塔上塔柱试验段总体施工工艺及方法2.1、施工方法及说明由于本桥索面为一空间体系，索孔具有一定的纵横向倾角，因而要在试验和分析中完全准确的模拟整个桥塔锚固区的空间受力（包括索孔形状及索力）是非常困难且不经济的，必须简化分析和试验模型。为使简化模型既能反映实际受力状况，又便于有限元空间分析建模和试验顺利实现，决定按1：1取出索塔锚固 区所受水平荷载最不利的一个节段，且将其索孔视为水平，不

3、考虑索孔纵横向倾角，并在构造上取消实桥中设置的内包钢板及锚固齿块，偏于安全的忽略锚点齿块的作用。其次，考虑到试验模型施加大吨位的偏心竖向力十分困难，故在分析和试验中仅考虑索力的水平分力，进行水平方向加载，既可大大节省试验费用，同时又可达到试验的主要目的。（1）索塔试验段足尺模型截取索塔上塔柱的一段，高程为190.82m192.82m（黄海高程），节段外形尺寸为7.0m（长边）5.0m（短边），高2m，一次性浇筑成型。（2）模型试验外模面板采用芬兰WISA模板，内模采用国产普通竹胶模板。（3）试验段混凝土拆模后对其表面进行修饰，进而确定修饰砂浆配合比。（4）混凝土采用混凝土运输罐车运输，托泵泵送

4、入仓，人工分层布料振捣。（5）所有试验段钢筋均按照索塔设计实际型号、数量、间距布置。（6）选用抗磨液压油试验脱模，通过试验段检查混凝土外观效果。2.2、试验段施工工艺流程预埋件安装图2.2-1 索塔试验段施工流程图3、索塔上塔柱试验段具体施工方法3.1、地平处理索塔试验段施工场地选在搅拌站前方、警卫室旁一块空地。场地位置便于吊车停放、施工及混凝土运输，同时也不影响现场其它施工作业。其具体位置布置示意图见图3.1-1。索塔试验段场地选址图3.1-1 索塔试验段选址布置图清理施工场地的软弱地层，回填部分碎石，支立模板作混凝土基础侧模板，浇筑0.5m厚C30混凝土基础，根据墩身试验段施工范围，基础外

5、形尺寸为12m10m0.5m，混凝土方量60m3。测量放样出基础四个角点，挖除表层软弱层（厚度按100cm计），然后换填山皮石，最后采用挖掘机整平和压实，在其上绑扎钢筋网片。浇筑时预埋固定模板、钢筋的预埋件，钢筋混凝土基础浇筑完成后对混凝土表面抹光，测量对施工混凝土基础表面标高进行调平。3.2、测量放线混凝土初凝后测量在垫层上放出索塔下塔柱试验段底面四角点位置和标高，利用墨线进行标记，记录坐标，以便于施工脚手架搭设。在施工脚手架搭设完毕后在脚手架上放出索塔下塔柱试验段顶面四角点位置和标高，再根据试验段底面及顶面四角位置进行钢筋绑扎和模板安装。3.3、搭设施工脚手架平台在临时施工场地搭设双排脚手

6、架，根据现场材料的实际情况，脚手架搭设高度为3m，采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管，脚手架搭设按照常规施工进行，其平面布置结构见图3.3-1。图3.3-1 简易脚手架平面布置图3.4、钢筋施工索塔上塔柱竖向主筋采用三级钢筋，直径为32mm；其他采用二级钢筋，其主要型号有20，16两种规格，索塔试验段钢筋间距均按索塔上塔柱设计图间距布置，钢筋配置高度1.95米，总重约10.63t。3.4.1、钢筋加工、运输索塔上塔柱试验段主筋为直径32mm的三级钢，长度为1.95m，一次绑扎到位。各种型号钢筋按索塔上塔柱断面模型配料。钢筋下料前将钢筋调直并清理污垢，下料后用平板车转运到试验场地。3.4

7、.2、钢筋绑扎简易脚手架上口、下口根据测量放线分别设置脚手管定位框架，根据轮廓线调整定位框架位置，使定位框架内边线与钢筋主筋外边线重合后，将脚手管定位框架固定在施工脚手架上，待钢筋绑扎完成后、模板安装前拆除定位框架。利用16t吊车将钢筋主筋吊入定位框架内，人工将试验段主筋分根摆开，按照分布间距记号逐根绑扎，主筋直接放在垫层上支撑，待主筋位置满足要求后与定位框架临时固定。索塔上塔柱试验段施工高度为2.0m，先在主筋上做出水平筋记号，然后绑扎水平箍筋，间隔绑扎呈梅花形，钢筋绑扎间距满足设计要求，再根据主筋和水平箍筋交叉位置设置拉勾筋并绑扎。3.4.3、垫块施工及钢筋检查钢筋骨架成型后，在钢筋外层绑

8、扎混凝土垫块，按照1.5m1.5m间距布置，混凝土垫块与钢筋位置相碍时，适当调整垫块位置。经监理工程师检查钢筋绑扎合格后，才进行下步模板施工。3.5、劲性骨架施工在索塔施工中，为满足塔柱钢筋定位施工的需要，同时根据桥位处的风力和塔柱结构特点，塔柱施工时需设置劲性骨架。根据索塔劲性骨架设计，在断面模型试验段中按索塔劲性骨架设计尺寸布置劲性骨架。劲性骨架布置图见图3.5-1。图3.5-1 试验段劲性骨架布置示意图3.6、预埋件施工试验段基础顶面设有预埋件，以便塔柱劲性骨架与基础预埋件焊接固定；塔柱施工时，还需预埋索套管及预应力管道等埋件。3.7、模板施工3.7.1、试验段模板设计加工试验段模板包括

9、上塔柱断面模型外模板和内模板，外模面板采用芬兰进口WISA板，板厚21mm；内模面板采用普通竹胶模板，板厚18mm。面板单块模板尺寸均为24401220mm；外模板竖带为H20型木工字梁，木工字梁间距35cm，横带围檩采用214a槽钢，设计3排，间距根据受力情况70cm100cm，木工字梁与面板及围檩间均用螺栓连接；内模板竖带为8槽钢，间距30cm，横带围檩采用214a槽钢，设计3排与外模对拉，8竖带与面板及横带围檩间采用螺栓连接。断面模型试验段模板加工图见图3.7-1。图3.7-1 断面模型试验段模板加工图 工作平台布设组拼模板工作平台可由工56及工25组拼固定而成，其作用是支撑铺设的模板背

10、楞，调整模板整体水平，更重要的是便于操作人员在背面固定模板面板，给操作人员一个足够空间。工作平台要求牢固，稳定性好，顶面相对高程控制在10mm内。 背楞组拼根据设计图H20木工字梁间距，将单片槽钢背楞钻孔，然后将两片槽钢背楞经连接套筒和连接螺栓间断连接组装成双片整体背楞。工作平台上铺设每套水平背楞，用直尺定出每道设计位置，铺设并定位好三套（一节中每块模板设三道水平背楞）背楞后，测定上下两道背楞的相对对角线，并检查背楞直线度及拉线检查背楞的整体平面情况，不能满足要求则必须调整上下道背楞位置及加垫块处理等措施直至整体背楞的相对对角线偏差满足指标控制要求。 木工字梁组拼根据设计要求将角铁预先固定在部

11、分木工字梁上。用一根木梁制成角铁固定模具进行各木梁角铁设定，其顶面位置比木梁顶面低2mm，居于接缝两侧加密固定角铁。先选直线度在2mm以内和长度满足设计值要求的两根木工字梁安放在单块模板长边两侧，与水平背楞相竖直，用直尺定出每根木工字梁端头悬出上下水平背楞的长度，检测该两根木工字梁的间距及相对对角线。然后用连接爪将该两根木梁固定在水平背楞上，形成模板组装框架。但在固定完成后，必须重新进行对角线和间距数值的复核。在已固定好的两根木梁底端口拉一根木工细线，由其控制其它即将安放在背楞上的木梁，使得全部的木梁上下端头悬出数值一致，同时再用水平直尺复检木梁端口的整体直线度。安装中间部分的木梁时，即要控制

12、木梁底口与基线相平，又要准确控制木梁间的间距若两者偏差值过大，则影响到上下节连接板地连接，同时也影响到拉杆顺利通过，更重要的是使得面板接缝和模板上下边口的拼装质量难于控制。因此，在木工字梁全部放位固定完成后，还需按设计要求重新进行检查，确保木梁定位准确，否则重新调整定位或刨端头面处理。 面板组拼根据本模板断面设计结果，每套模板面板均按长边与木工字梁垂直方向铺设，短边的接缝均控制在木工字梁竖直顶面上，两侧面板边口也定在木工字梁竖直顶面上，增加面板刚度，减少接缝漏浆。考虑本次试验要根据实际模板设计加工，同时确定试验段外观修饰砂浆配合比，平头螺钉从面板正面穿透并固定在竖带上。采取先定底部的中间面板，

13、再向两侧和顶上拼装上其它面板。面板间用优质玻璃胶封缝处理，打胶饱满，防漏浆有效。整面面板组拼并固定（固定面板时面板上边需压重，以免松脱顶起）到木工字梁完成后，根据设计断面尺寸拉线定位模板两侧边口位置，割除多出面板，检查模板的整体高度（一般按正偏差布设）弹线刨除高出部分。模板加工完成后，在面板侧用原子灰把平头螺栓凹槽补平，保证模板平整度。 吊钩设置每块大模板设置2个吊钩装置，位置按设计要求安装，每个吊钩装置用M2080mm螺栓加夹板与木工字梁端头预留孔相对应连接固定。 拉杆孔设置垂直面板钻出拉杆孔，平面位置偏差控制在2mm以内，成孔的直径控制在02mm。 防水处理模板组拼完成后，对已手工刨过的或

14、用锯片割除留下的板面边口，以及拉杆孔眼内侧等均及时刷上防水油漆或清漆处理，防止面板边口渗进过量水分发生变形和涨板等现象。3.7.2、试验段模板安装固定（1）模板吊安模板安装前在基础顶面及脚手架计划搭设位置设模板内限位，吊车分块吊模板入脚手架内安装就位。模板背面设钢管支撑防止模板倾覆，钢管支撑在模板调节加固后拆除。模板吊装时注意对模板周边棱角的保护，不得破坏棱边棱角和刮伤损坏面板。（2）对拉螺杆安装对拉螺杆由20圆钢加工，对拉拉杆的长度根据试验段各断面尺寸检查，在外螺母上紧模板时必须安排人员在模板内侧检查模板内面断面尺寸，确保与设计尺寸相符。（3）斜角拉杆安装安装阳角斜角拉杆，先不上紧，带模板调

15、节到位后再拧紧。（4）模板调节、加固模板粗定位依靠施工脚手架上预放点和基础顶面定位点控制，然后由测量利用全站仪进行平面位置调整。用3t手拉葫芦和千斤顶进行调节，满足要求后通过基础上预埋件设斜撑或用葫芦固定模板。3.8、混凝土施工3.8.1、索塔上塔柱混凝土配合比（1）原材料辽宁山水工源P.O42.5水泥、丹东华能电厂级粉煤灰、辽宁微粉实业有限公司S95矿粉、瑷河中砂、南坑道525mm级配碎石、中交二航局武港院聚羧酸减水剂。（2）配合比索塔试验段混凝土采用配合比如下表3.8-1所示。表3.8-1 索塔试验段混凝土配合比矿粉水泥粉煤灰砂碎石水外加剂503409072610441446.72（3）性

16、能要求 强度（Mpa）：50MPa； 2天强度（Mpa）：25MPa； 缓凝时间：9小时； 塌落度：182cm； 具备良好的抗裂性能； 满足泵送要求。3.8.2、混凝土搅拌索塔试验段施工用后场搅拌站拌料，混凝土由1座50m3h的混凝土搅拌站生产，经计算，浇筑强度能够满足索塔试验段混凝土浇筑强度的要求。混凝土浇筑时，根据砂石料的含水率，试验室人员在浇筑混凝土过程中每车混凝土测塌落度，随时调整用水量，混凝土拌制时应严格控制水灰比和控制搅拌时间。3.8.3、混凝土运输索塔上塔柱试验段混凝土总浇筑方量60m3，用2台8m3混凝土运输车运输。 3.8.4、混凝土布料及振捣索塔试验段混凝土运输到施工现场后

17、，经托泵泵送入仓。混凝土浇筑对称下料、分层振捣，分层高度一般30cm左右，派专人振捣。振捣人员在模板上口振捣，混凝土振捣时“快插慢拔”，并密切观察振捣情况，在混凝土泛浆、不再冒出气泡视为混凝土振捣密实，注意不得漏振、过振。严格控制棒头插入混凝土的间距，不得超过40cm；上层混凝土的振捣要插入下层混凝土5cm以上；每个振捣点振捣时间控制在下层混凝土初凝前进行。混凝土浇筑期间，派专人检查模板对拉螺杆松紧情况，防止出现暴模、漏浆等现象；派专人检查预埋件的稳固情况，对松动、变形、移位等情况，及时进行处理。3.8.5、混凝土养护索塔试验段混凝土浇筑完成后，及时进行洒水养护，养护用水采用后场生活用水，派专

18、人昼夜进行养护，确保混凝土的养护质量。3.8.6、施工模板和施工脚手架拆除索塔试验段施工完成后，开始分块拆除模板，模板拆除吊装过程中需小心操作，防止碰撞造成模板破坏。先松对拉螺杆和斜拉螺杆进行卸荷，拆除螺栓和拉杆，然后起吊模板，拆除中注意顺序和安全。模板拆除完后进行施工脚手架拆除。3.8.7、混凝土表面修饰索塔试验段模板拆除后，对混凝土表面进行修饰试验，以确定并优化索塔施工修饰配合比。修饰砂浆拟订初步配合比见下表3.8-2所示。表3.8-2 索塔试验段修饰砂浆配合比水泥白水泥立德粉干砂水外加剂2.106 kg1.134 kg0.312 kg5.928 kg1.074 kg0.018 kg3.8

19、.8、预应力张拉工艺试验索塔斜拉索锚固区环向预应力体系采用深埋锚工艺，同时为了尽量减小锚头变形和钢绞线回缩损失，斜拉索锚固区环向预应力采用二次张拉（低回缩）工艺锚具。二次张拉低回缩预应力系统由固定端P型锚固系统、钢绞线、管道系统、张拉端低回缩二次张拉锚具系统等几个部分组成，其具体操作步骤如下：步骤一、预紧：上锚板至锚垫板端面，上夹片，上限位板，再用单抽顶逐根预紧；步骤二、张拉锚固，如下： 安装：把螺母旋至锚板约中间位置，装上撑脚限位装置（含限位板、支承螺母、撑脚）、YCWB千斤顶（撑脚与千斤顶螺栓相连）及工具锚； 调整支承螺母：旋动支承螺母，使之贴至限位板并使限位板贴至锚板端面； 张拉：开始张

20、拉至设计值后放张锚固，此时钢绞线、夹片正常回缩（回缩量约5mm），锚板端面支承受力； 补张拉：旋动支承螺母，使之向后移开限位板1020mm（目的是使限位板、锚板能自由后移），然后重新张拉至设计值，此时锚板会离开锚垫板端面约几毫米的距离，旋紧螺母至锚垫板端面后放张锚固，回缩量约1mm，螺母端面受力。按照设计要求，待混凝土强度达到设计强度90%以上，方可进行预应力束张拉。张拉工艺试验主要包括预应力损失测试及预应力筋张拉伸长量测试。模型的预应力束张拉完成后，切除外露的钢绞线，并用水泥砂浆封堵锚头，同时清理压浆孔，准备后续压浆施工。3.8.9、斜拉索张拉力模拟试验 试验模型预应力张拉压浆完成后，进行斜

21、拉索张拉力模拟试验。根据简化的试验模型，试验时可以方便的地使用千斤顶从箱室内施加水平力来模拟斜拉索对箱壁的压力。考虑千斤顶的行程，在试验模型空心箱内制作钢管混凝土撑杆作为传力构件，用设置在试验模型空心箱室内的大吨位千斤顶施加水平力来模拟斜拉索索力的水平向分力。由于千斤顶起顶位置在箱室中部，采用在千斤顶及撑杆底部支垫型钢梁，并进行限位，防止在受力过程中发生偏位。具体见图3.8-1所示。图3.8-1 试验模型加载布置示意图试验加载分两次进行，如下： 正常使用极限状态加载。主要观测在拉索最大索力作用下各截面的应力情况； 承载能力极限状态加载。主要观测索塔箱室的开裂情况和承载能力。4、组织体系4.1、

22、组织机构框图索塔试验段施工组织机构图见图4.1-1。项目经理（黄朝晖）项目总工（余定军）常务副经理（袁锡权）项目书记（胡文勇）生产副经理（刘勇）合约部（马松华）船机部（邓长中）物资部（邓才学）劳安部（李英杰）试验室（孙永旺）测量队（张洪波）质检部（游贤旭）工程部（申宇长）办公室（吴春明）后勤部（周顺玖）图4.1-1 索塔试验段施工组织机构图4.2、主要组成人员及其职责索塔试验段施工配备一名技术主管、2名技术员，下设四个作业班组：起重班组、钢筋班组、模板组、砼班组。其中起重班组负责模板及脚手架安装拆除等临时工程；钢筋班组负责试验段塔柱钢筋制作、运输及绑扎；模板组负责试验段塔柱模板制作、运输及现场

23、安装；砼班组负责试验段塔柱混凝土浇注。索塔试验段施工现场管理网络见图4.2-1。项目经理部项目副经理兼工段长（刘勇）项目总工程师（余定军）副工段长（罗红）技术主管（申宇长）人 员 组 织作 业 组 织安 全文 明 施 工小 型 机 具技 术质 量测 量试 验生 产 进 度材 料船 机 配 置测 量 张洪波试 验 孙永旺船 机 邓长中安 全 李英杰质 检 游贤旭搅拌站 张贵强中电 气 刘加平起重组 姚吉利中加工组 吴兴勇中模板组 李进彬砼班组 何立华技术员 黄 勇臧士文图4.2-1 索塔试验段施工现场管理网络图5、进度资源计划5.1、施工进度计划索塔试验段施工进度计划见表5.1-1所示。表5.1

24、-1 索塔试验段施工进度计划序号施工项目计划施工时间天数备注1场地平整、垫层模板安装8.158.1842埋件安装、垫层砼浇筑8.198.2023试验段模板加工8.148.2512WISA板4测量放线8.2115钢筋配料、劲性骨架加工8.148.23106脚手架搭设8.228.2327试验段劲性骨架安装及钢筋绑扎8.248.2528试验段模板安装8.2619试验段砼浇注及养护8.278.29310模板及脚手架拆除8.308.3125.2、人力资源计划索塔试验段人力资源计划见表5.2-1所示。表5.2-1 索塔试验段人力资源计划序号工 种数量（人）1技术员22工长23起重工24模板工85钢筋工10

25、6电焊工47电工28机械工29测量员310试验员211质检员212专职安全员213普工4合计455.3、主要设备计划索塔试验段主要设备计划见表5.3-1所示。表5.3-1 索塔试验段主要设备计划序号船机名称规格型号单位数量备注1搅拌站75 m3/h台13罐车8 m3辆24托泵60 m3/h台1备用1台5空压机1m3台16装载机台17龙门吊20t台18汽车吊25t台19平板车25t辆110振捣棒50台811电焊机BX1-500台412全站仪徕卡TCA2003台113水准仪台114经纬仪台115油泵车根据试验需求台116千斤顶根据试验需求台1备用1台 说明：模型试验所需其他设备上表未统计。5.4、

26、主要材料计划索塔试验段主要材料计划见表5.4-1所示。表5.4-1 索塔试验段主要材料计划序号材料名称型号单位数量备注1山皮石m3120措施用材2基础混凝土C30 m360措施用材3脚手管483.5t2.226措施用材4模板面板（WISA板）21 mmm255.63措施用材5模板面板（竹胶板）18 mmm227.33措施用材6型钢t4.511措施用材7H20木工字梁m200措施用材8脚手板m32措施用材9混凝土C50m343.3工程用材10钢筋t11.63工程用材11索套管t0.633工程用材12劲性骨架角钢t2.024工程用材 说明：模型试验所需其他用材上表未统计。6、质量、安全、环保措施6

27、.1、质量保证措施6.1.1、模板6.1.1.1、模板拼装质量保证措施影响模板组拼质量主要因素是槽钢背楞放位安装质量、木工字梁放位固定及平整度和面板外形尺寸、平整度，三者共同影响的结果确定了整体面板的平整度及模板断面尺寸，以及模板的刚度和耐久性。因此，在模板组拼过程中，对以上三者采取针对性控制，最终达到板面平整度、断面尺寸、面板接缝（水平缝或竖直缝）满足模板设计要求。6.1.1.2、模板吊装及转运质量保证措施 模板装转运过程中不得有尖锐的构件压在面板上或刮到面板上，以免面板刮伤损坏。 吊装过程中注意对模板周边棱角的保护，不得破坏棱边棱角，以免相接后不良发生漏浆等，线形被破坏。 装运时，模板起吊

28、要均匀平衡受力，堆放平稳并进行固定，以免滑落。6.1.1.3、模板安装及拆除质量保证措施 拉杆安装：对拉螺杆的长度要和索塔试验段断面尺寸一致，在外螺母上紧模板时必须安排人员在模板内侧检查模板内面断面尺寸，确保与设计尺寸相符。模板受拉后断面尺寸过小，则造成内撑杆向外的力过大，易造成面板局部发生凹陷，因此模板断面尺寸控制到位后上紧外螺母即可；拉杆过松则造成塔身尺寸偏大，因此同样也要上到位为止。 拆模和安装模板需安排同样一批人员控制，以便于对模板保护。 拆模时，模板起吊要均匀平衡受力。 模板安装时，相接的竖缝均需粘贴双面胶护缝以免向外渗浆，但胶带边口必须平于接缝边口线（否则混凝土会出现嵌缝的缺陷）或

29、统一稍底于边口线且胶带必须拉顺直，确保接缝顺直良好。 在松拉杆时，各块模板需设置临时固定保护，以免模板突然倾斜压人或高空掉落。 6.1.1.4、模板施工及存放保护 混凝土浇筑过程中振捣棒不得接触到模板板面振捣，泵管等移动时也不能撞击到面板上，以防面板被破坏。 浇筑完成后及时将模板外侧残余混凝土清除，清洁面板刷上脱模剂用花布覆盖保护。 模板拆除后及时对模板进行检查，发现问题需及时修补，如：螺钉松动，面板局部受损、拉松，封堵螺钉眼的原子灰被破坏，棱角被破坏等，以免影响后续混凝土浇筑质量。 模板存放要整齐、平整、垫实，避免在其上堆积重材料。6.1.2、混凝土方面6.1.2.1、混凝土拌和质量保证措施 每一次拌和的数量不得超过拌和机的允许容积； 混凝土拌和前，先测定砂、石子的含水量，根据集料含水量计算混凝土拌和用水，同时相应调整配合比； 拌和站计量