桥梁上部结构钢筋及预应力管道精确定位成套技术(梁场)

钢筋工程属于桥梁施工中最常规的一道工序,但是多年来此工序普遍存在一些共性问题:桥梁施工中经常出现钢筋偏位、钢筋骨架连接效果差,钢筋上下层网片间距控制不到位、上层网片整体不平整及其保护层厚度难以控制、支撑钢筋使用量大,钢筋主筋整体偏位或间距偏差大等一系类问题;且因为梁体高、结构复杂、钢筋管道密集重叠交叉、梁体处于悬空状态、施工空间狭窄、施工周期长、工序转换频繁等多方面原因,施工过程中存在钢筋密集定位困难、锚垫板偏斜扭曲、预应力管道定位超标、合龙段管口脱落管道下沉等问题。

针对上述问题,基于“工装保工艺、工艺保质量、质量保安全”的思想,通过在工装设备、施工工艺、文明施工等方面探索研究,研发了集成一系列新工艺、新工装的桥梁上部结构钢筋及预应力管道精确定位成套技术,降低了施工控制难度,提高了施工精度,可解决桥梁钢筋工程中普遍存在的质量通病。

2.1 研制了卡具工装,使用带卡槽的卡具工装,实现钢筋位置及间距的精确控制。

2.2 研制了限位工装,采用井字架、钢筋笼定位器等具有限位、固定功能的工装限制钢筋构件、预应力管道的位置,实现精准定位。

2.3 研制了支撑工装,利用可伸缩支撑杆、内支撑架等支撑工装对钢筋进行支撑并固定其间距、高度等参数。

2.4 研制了精控工装,研制连接固定套筒、钢筋弯曲液压钳等精控辅助工装,实现结构的临时固定、钢筋精调控制。

该实用技术尤其适用于桥梁上部结构钢筋及预应力管道精确安装施工,对其他建筑的钢筋及预应力工程施工也有较好的适用性。

通过梳理分析易发质量缺陷和安全风险产生原因,以问题为导向,基于“工装保工艺、工艺保质量、质量保安全”的思想,通过深度研究、理论攻关开发设计了“卡、限、撑、控”为控制原理的实用工装,形成了先定位→后辅助→再提升的成套实用技术。

对角钢、钢板等型钢精确开槽,根据钢筋分布特点制成不同结构、形式的卡具,实现了钢筋绑扎及混凝土浇筑过程中钢筋网片及不同种类钢筋的精确定位,保证了钢筋间距和保护层厚度。

合理设计工装内外轮廓尺寸,利用精确加工的定位框架对钢筋骨架、预应力管道等进行限位,实现钢筋骨架及预应力管道安装过程中的精确定位及混凝土浇筑过程中的移位控制。

合理设计支撑工装结构和形式,利用可伸缩式支撑杆实现钢筋的支撑及定位,利用支撑架为操作人员提供作业平台,实现钢筋快速、精准绑扎。

利用相应的工具使钢筋的角度或位置满足要求,通过连接工装对钢筋进行精准定位控制,解决了钢筋笼、锚盒及锚垫板等连接质量问题。

角钢定位工装:根据钢筋设计间距,采用 L63mm×63mm×5mm 角钢通过工厂冲压开槽而成。

钢制端模:根据钢筋位置,采用 10mm 钢板通过工厂数控机床精确开槽加工而成。

根据截取各断面井字架相对坐标,按照底板、腹板、顶板分区域工厂化精确设计整体井字架,井字架采用Φ12 钢筋加工制作,控制钢筋与预应力管道间隙 2mm。

支撑杆采用一根内径 5cm 钢管、一根外径 4.8cm 钢管套接的形式制作而成,并在下部钢管距离顶端 20cm 处焊接安装拧紧用螺栓螺母,通过拧紧或松开螺栓调整高度。

将常规的木制锚盒、端模改进为钢制,将现场加工改进为工厂化精确加工,并改进锚盒、锚垫板、端模三者连接连接方式为刚性栓接,在地面组装完成后整体吊装,保证锚盒、端模刚度及精度,实现锚垫板垂直于孔道中心线。

钢筋网可伸缩式支撑杆技术:下层钢筋网片安装→定位钢管底部槽口与下部钢筋网片插接→绑扎安装上层钢筋网片→安装护面筋和架立筋→松开定位卡具紧固螺栓并拆除支撑杆。

普通钢筋定位—角钢卡具定位技术:测量定位→安装固定好角钢卡具→将钢筋钢筋插入槽口并绑扎成整体→安装完成后拆除角钢定位卡具。

普通钢筋定位—钢制端模定位技术:测量定位→端模安装→纵向水平钢筋沿卡槽穿入固定→混凝土浇筑后拆除端模。

普通钢筋定位—组合劲性骨架定位技术:将下角钢焊接固定于底板钢筋上,在支撑内模顶板荷载和部分施工荷载的同时,兼做底板上下层钢筋层距控制工装。

预应力锚垫板精确定位技术:工厂加工钢制端模及锚盒→将锚盒、锚垫板、端模在地面刚性栓接组装→整体吊装与侧模固定。

预应力管道精确定位技术:顶板底层钢筋绑扎→精确放样、安装井字架→预应力管道按设计位置自井字架孔隙穿过安装。

①对角钢63×63×5mm 等边角钢采用机床线形切割槽口,槽口按照不同部位的钢筋设计间距进行布置,形成精准间距的角钢卡具(见图 5.3-1)。

②采用 1cm 厚钢板在工厂通过冲压工艺按照设计间距冲压卡槽,卡槽直径较钢筋直径大 4mm,形成钢制端头模(见图 5.3-2)。

③将角钢 63×63×5mm 等边角钢、Φ20 钢筋、50 钢管有机结合形成组合式劲性骨架工装。在角钢顶端棱角处竖向贴焊Φ20 钢筋,确保外伸长度不小于 20cm;在角钢顶端适宜位置水平方向设置Φ20 钢筋与设计钢筋绑扎连接;50 钢管竖向插入角钢顶端的竖向Φ20 钢筋,即组合式劲性骨架工装自下向上由 4 部分组成,下角钢(角钢63×63×5mm 等边角钢)、定位筋(水平Φ20 钢筋)、承插筋(竖向Φ20 钢筋)、上钢管(50 钢管)。

支座上方加密网片钢筋水平间距小、竖向层数多、钢筋定位困难,尤其网片层加固不到位时,极易受混凝土浇筑时的冲击力累叠到一块。支座网片安装时先通过角钢卡具精确定位每层网片的纵、横水平间距和各层之间的竖向层距,然后按照 60cm 间距梅花型布置Φ20 架立钢筋对网片进行焊接固定,再拆除卡具,实现了钢筋的精确定位(见图 5.3-3)。

对于底板上、下面层,顶板上、下面层的横向结构钢筋和腹板竖向主筋,采用按设计间距开槽的角钢卡具布设安装控制其间距符合设计要求,然后人工绑扎固定牢固后拆除卡具。腹板竖向主筋采用卡具精准定位后,同时辅以钢管固定,随混凝土的浇筑拆除钢管(见图 5.3-4)。

图 5.3-4 上、下底板横向,腹板竖向钢筋间距应用角钢卡具实现精准定位

纵向接长预留钢筋采用钢制端头模定位,端模槽口在混凝土浇筑前使用定制角钢栓接封堵(见图 5.3-5)。

底板上、下面层钢筋网片间一般设置架立钢立筋支撑,由于底板上面层一般需设置内架支撑顶板荷载及兼作作业人员操作平台,而架立钢筋属于柔性结构,极易变形引起层距变化。采用组合式劲性骨架体系替代架立钢筋,将柔性支撑变为刚性支撑,可有效保证层距,同时上钢管可起支撑内模顶板荷载及部分施工荷载的作用(见图5.3-6)。

1)以端模、顶板、侧模为基准面,按直线cm 截取全断面井字架与基准面相对位置,确定全截面井字架各管道相对坐标。

2)根据截取的隔各断面相对坐标,工厂精确加工井字架。井字架采用φ12mm钢筋,控制每测钢筋与管道间隙为 2mm。

3)按照底板、腹板、顶板分区域工厂化精确加工整体井字架;按井字架与端模、侧模、顶板等基准面的相对位置,在顶板底层钢筋绑扎完成后,精确放样、安装井字架;井字架与钢筋骨架焊接固定后,预应力管道按设计位置自井字架孔隙穿过安装。

4)解决了预应力管道位置控制难度大的问题:一是确保了预应力管道位置准确,减少复检工作量,提高工效;二是可实现管道在混凝土浇筑和振捣过程中不弯沉、不上浮、不旁移,保证其精准固定。

1)在底层钢筋网片安装完成后,通过卡具底部的十字开口将卡具底部与下层钢筋网片固定(见图 5.1-7)。

2)根据上层钢网片高度调节卡具的高度,具体调节形式为将下部支撑钢管上的对穿孔与上部钢管上的对穿孔使用销子连接固定,支撑架按照横纵向间隔 4m 呈梅花状布置。

3)在钢管顶部十字开口内安装横向钢筋作为支撑钢筋,在其上部按照设计要求安装纵向钢筋、横向钢筋(见图 5.1-7)。

5)将部分架立筋与上下层钢筋网片焊接形成整体后,抽出支撑卡具销子,缩短支撑卡具高度后取出支撑卡具,重复利用。

6)解决了上层钢筋网绑扎过程中机具、人员荷载导致钢筋整体下沉的问题,大量减少了钢筋绑扎过程中支撑筋等非设计钢筋用量,有效节约成本。

1)改变传统施工技术,采用钢制端模及锚盒,工厂化精确加工,依据设计图纸内容,在 3mm 厚钢板上精确放样,开设预应力孔道出口及锚垫板连接螺栓孔,保证结构精度,实现锚垫板垂直于孔道中心线;将锚盒、锚垫板、端模三者连接方式改进为φ25 螺栓刚性栓接,地面组装完成后整体吊装与侧模固定。

2)通过锚盒、锚垫板、端模三者整体栓结安装,保证了预应力的施加准确性,大大提升了连续梁预应力施工水平;钢制锚盒及端模循环利用,减少了成本投入;整体吊装降低了高空作业安全风险。

所用材料为桥梁结构施工常规材,主要材料包括:ф5cm 钢管、ф4.8cm 钢管、钢板、螺栓、螺母、钢模、限位型钢等、L63mm×63mm×5mm 角钢、ф12mm 钢筋等。设备有塔、吊车等常规设备。

7.2 “卡限撑控”四类工装均采用工厂精确加工,按照规定步骤精确安装、拆卸。

7.3 施工操作程序化:做好施工准备,科学安排施工工序并按工艺要求组织施工,做到边施工边自检。

7.4 施工管理标准化:以设计图纸、招标文件、变更洽商为技术指导依据,进行工程质量标准设计;按技术要求选定合格技术人员。

7.5 施工操作标准化:以技术交底为施工依据,按专业工种选用合格的操作人员。

7.6 施工管理规范化:按“工艺操作规程”指导施工;按工程质量目标措施及其它质量管理制度管理施工;施工作业指导书、交底、技术通知,语言文字严密、清楚、准确。

8.1 认真贯彻国家安全生产的方针政策和法规,加强安全施工管理工作,保障人身和财产安全,顶防伤亡事故的发生。

8.2 建立健全安全生产管理机构,成立以项目经理为组长的安全生产领导小组,全面负责并领导本项目的安全生产工作;并实行逐级安全技术交度及培训,确保管理人员及现场施工人员掌握技术要点及了解安全风险,防患于未然。

8.2 操作人员应遵守安全操作规程,不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害,提高安全防护意识和自我防护能力。

8.3 施工现场必须按照规定设置安全防护设施,保证施工现场及相邻区域的人员和设施安全。

8.4 机械作业时,操作人员应思想集中,不得擅自离岗或将机械交给非本机操作人员操作,严禁无关人员进入作业区。

8.5 配电箱、开关柜必须绝缘良好,有自动漏电保护开关,严防触电及路事故发生。

8.8 在钢筋及预应力管道安装过程中加强安全防护措施,在钢端模或截面井字架安装前先搭设工作平台,并做好防护。

9.2 当工期需要进行夜间施工时,首先与当地居民和当地有关部门协调,取得同意后才能在夜间施工。在夜间施工时,尽量安排功率小、噪声低的机械设备进行施工,同时也应将施工时间控制在晚上 10 点以前完成。

9.3 加强施工现场管理,保持施工现场整洁,到材料堆放整齐,机械设备停放有序,特殊施工地段有明显标志。

9.4 施工过程中严格按照国家有关部委批复的环保、水保方案实施。施工场地区域内的生活区、施工区等场地按环境保护部门的要求进行垃圾、污水、粪便等杂物处理,粪便修筑化池进行处理,并做好绿化工作。

9.5 端模卡槽与钢筋封堵所用泡沫胶严格控制用量,多余部分及时清理收集,集中处理,严禁随意丢弃污染环境。

本技术可有效保证桥梁主要结构钢筋工程的精确定位和实体质量,部分环节减少人工投入,一定程度提高施工工效,降低返工概率,减少了返工所需的资源、费用投入,不但在质量控制方面具有创造性的作用,而且具备较好的经济效益。

以京沈客专及太焦铁路为例,采用桥梁上部结构钢筋及预应力管道精确定位成套技术,显著提高了连续梁钢筋工程施工质量,每处连续梁减少返工事项 4 次,每处连续梁平均节约成本 14000 元。

本成果依托*********特大桥全过程施工,研发形成了桥梁上部结构钢筋及预应力管道精确定位成套技术,总结了“卡限撑控”控制定位理论,包含普通钢筋及预应力管道等主要钢筋工程于一体的精确控制技术。成果主要创新技术及工装多次迎接了国铁集团、业主等单位组织的观摩会议,赢得各届一致好评,社会效益显著。

通过本成果应用,确保桥梁主要结构钢筋工程精确控制和施工质量,标准化作业及文明施工水平高;工装材料均为现场常见材料,无需额外资源投入,环保效益显著。

该技术依托*****************公司***************特大桥及*************特大桥进行研究总结,基本包含所有桥梁上部结构钢筋及预应力工程施工。并在杭绍台、盐通等项目成功应用。通过工装代替人工控制,有效保证主体钢筋位置、间距、保护层符合设计要求,提高了钢筋工程施工工效和施工质量,进一步确保桥梁整体结构施工精度和施工质量,效果显著。成果较现有技术,在实用性、推广性等方面具有一定优势,推广应用前景广阔。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注