CN115094758A - 变截面薄壁空心墩双层模板系统施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变截面薄壁空心墩的双层外部模板系统，由横向桁架结构、纵向可收缩桁架、钢模板、提升架、液压千斤顶提升系统、及四氟乙烯内衬柔模组成，其中聚四氟乙烯内衬柔模安装于钢模板与混凝土之间，内衬柔模通过卷筒、滚筒、机电系统实现柔模在桁架钢模内循环使用，实现了高墩柱外模板的提升与混凝土不接触，避免了对混凝土面的滑动摩擦，内衬薄模类似于履带轮系在墩柱爬升，解决了滑动模板施工技术中模板在未完全凝固的混凝土表面摩擦造成混凝土外观缺陷，可以实现桥梁薄壁空心墩的高效施工。

Description

变截面薄壁空心墩双层模板系统施工方法

技术领域

本发明属于桥梁墩柱施工领域，具体涉及一种变截面薄壁空心墩施工用的外模板系统。

背景技术

高速公路40m以上高度的桥墩大多采用变截面薄壁空心墩，其对比双柱墩或三柱墩具有横向刚度大节约材料等优点。我们所指的变截面薄壁空心墩在顺桥向有1/80的收坡在横桥向的截面宽度不变。现目前高墩柱使用的施工模板主要有翻模、滑模和爬模，翻模施工每一模都要经历模板的拆除和安装，且均为塔吊配合人工拆除和安装，高空作业安全风险较大，同时变截面导致异形模板多，成套模板钢材用量大。爬模施工则机械化程度较高，同时模板系统制造成本也高，且受混凝土龄期的影响施工效率较低，翻模和爬模在薄壁空心墩的施工中平均速度很难超过1m每天。滑动模板施工则因施工中模板直接在未充分凝固混凝土表面摩擦滑动，而导致墩柱外观质量差或存在质量缺陷。为解决上述模板施工效率低或存在施工质量缺陷， 需要研发新的模板系统。

发明内容

本发明目的是通过一种新的变截面薄壁空心墩施工用的外模板系统的施工方法，将薄壁空心墩的施工速度达到3m-4m/天，并避免了滑模施工中模板对混凝土的直接摩擦。

本发明公开了一种薄壁空心墩的双层外部模板系统的施工方法，其特征在于具体如下：

步骤1、墩柱施工时预先清理承台并凿毛，测量放线定出桁架模板的准确位置，在墩柱下按照桁架模下缘特点做好底座支撑，在底座上安装两套L形桁架模（13）形成可调桁架模（19），安装桁架上的倒L形提升架，安装所有的千斤顶及液压系统、操作系统

步骤2、在可调桁架模的横向桁架上方安装上操作平台（28），上操作平台由铺板、栏杆防护网等组成，在桁架纵向千斤顶伸缩处缺口（29）采用柔性防护网；倒L形提升架（13）上安装支撑杆，支撑杆采用Φ48＊3.5的钢管，直接插入下部；

步骤3、可调桁架模调整无误后，柔模的上支架安装于桁架（2,8）上方并将柔膜21张拉出固定于桁架模下方；全部柔模满布钢模板（6,9）内部并固定好后，安装墩柱钢筋并浇筑混凝土，第一模混凝土浇筑1ｍ高，混凝土经过24小时的凝固后通过同步锲块式千斤顶（15）提升，提升的同时通过桁架（2,8）上的双向液压千斤顶（4）按照竖向提升位移的1/80的比例同步收缩千斤顶，此时柔模固定于混凝土表面，提升时上部卷筒24放模；

步骤4、可调桁架模提升后安装下部的下支座（23），滚筒（25），以及卷筒（26）和电机（27），并将柔膜（21）的下端固定到卷筒（26）上，安装卷模控制系统实现桁架提升过程中卷筒26同步转动收卷柔膜21；内膜保留在混泥土表面上提升的同时柔模通过上部卷筒放出柔模，下部卷筒的旋转收集卷膜，提升过程中柔模相对于外钢模滑动，柔模相对混凝土表面在竖向上相对静止，整个柔模在墩柱上的运动类似于履带轮在墩柱上爬升；

步骤5、继续提升后安装下操作平台（30），下操作平台由吊杆、钢架护栏防护网等构成；其中在纵向桁架收缩处采用搭板（31）实现下操作平台的连续，缺口处采用柔性防护网，随着桁架收缩调整缺口处防护网保证有效安全防护；

桁架提升采用分时段进行，混凝土浇筑一次30cm，浇筑后即在上操作平台上安装和绑扎钢筋，钢筋通过质检后即开始提升桁架模，提升分10-15个行程完成，千斤顶一个行程2cm-3cm，10-15个行程可以实现30cm的提升，并在提升完成后浇筑混凝土30cm，按照上述步骤循环施工至墩顶；施工到墩顶后则通过起重绳索系统将整套桁架模板系统牵引下放至地面后拆卸用于下一个墩柱使用。

技术方案是：模板由两层组成，分钢模和柔模，钢模承受荷载和具备自提升功能，通过围合的桁架支撑并集成液压提升装置。

柔模材料为聚四氟乙烯薄模厚度为1mm-3mm，柔模卷于带阻力滚筒安装于桁架上方，柔模拉出后紧贴钢模张拉至桁架下方的收模卷筒上。整套模板系统提升过程中类似于一套履带轮系在墩柱上爬升，柔模在混凝土表面无滑移，而与钢模相对滑动。

该模板的外围系统可以随墩柱施工不断提升但不与混凝土直接接触，在外层模板与混凝土之间加一层较薄的内衬柔模，内衬柔模通过依附于外模而提供支撑混凝土的水平力并固定于混凝土表面，内衬柔模通过滚筒卷轴、伺服电机等在外模板内部牵引而相对外模滑动。这种方法解决了混凝土龄期对施工效率的影响，

变截面薄壁空心墩施工的外侧自升模板，作为一种高墩柱施工用模板系统。该模板系统具备的特点是自动化程度高，对比翻模施工更加安全和高效，对比滑模施工具有更好的墩柱外观质量，对比爬模施工则具有更低的施工成本。是一种变截面薄壁空心墩的高效率施工用外模板。

本发明变截面薄壁空心墩双层外模板系统主要实现了模板整体竖向提升而不与混凝土面产生摩擦，内衬的柔模类似履带始终与混凝土面保持相对固定，而随桁架钢模提升实现连续施工。对比翻模和爬模具有不受混凝土龄期影响，循环上升自动化程度高，整体施工速度快的优点，对比滑动模板施工则从根本上保证了混凝土外观质量，该套系统的其他优点：制作成本低、机械化程度高、机构稳定、操作简便，可以在变截面高墩柱中广泛应用。

附图说明

图1为纵向桁架模示意图；

图2为横向桁架模示意图；

图3为L形桁架模示意图；

图4为图3中局部A的局部结构示意图；

图5为可调桁架模示意图；

图6为倒L型提升架示意图；

图7为柔模系统示意图；

图8为横向桁架模上安装柔模系统示意图；

图9为图8中局部B的局部结构示意图；

图10为纵向桁架模上安装柔模系统示意图；

图11为整体组装示意图。

图中：1－纵向桁架模，2－纵向桁架，3－桁架千斤顶底座，4－双向液压千斤顶，5－端头限位挡块，6－纵向钢模板，7－横向桁架模，8－横向桁架，9－横向钢模板，10－桁架端通道，11－千斤顶顶座，12－接触滑板，13-L形桁架模，14-倒L形提升架，15-锲块式千斤顶，16-倒L形提升架横梁，17-支撑杆套管，18-竖杆，19-可调桁架模，20-柔模系统，21-柔膜，22-上支座，23-下支座，24-卷膜，25-滚筒，26-卷筒，27-伺服减速电机，28-上操作平台，29-千斤顶收缩处缺口，30-下操作平台，31-搭板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1-10所示

一种变截面薄壁空心墩的双层外部模板系统，由可调桁架模19和柔模系统20组成，可调桁架模13由纵向桁架模1和横向桁架模7组成，柔膜系统20安装于可调桁架模13上，具体如下：

纵向桁架模1纵向桁架2、桁架千斤顶底座3、双向液压千斤顶4，端头限位挡块5和纵向钢模板6组成，其中纵向桁架2由四个主弦杆和中间腹杆组成,主弦杆为桁架肆角纵向的H型钢,主弦杆与腹杆焊接，两个桁架千斤顶底座3相对安装在正交对接的桁架上，双向液压千斤顶4安装在桁架千斤顶底座3上，端头限位挡块5在纵向桁架2插入桁架端通道10后安装；

横向桁架模7由横向桁架8和横向钢模板9组成，横向桁架8一般段的构造与上述纵向桁架2构造一致，一端采用了扩大的桁架端通道10形成框孔，千斤顶顶座11由圆钢板和加劲肋直接安装于桁架端通道10上；桁架端通道10的四角八个位置设置接触滑板12，由聚四氟乙烯板材通过埋头螺栓固定于框架上；纵向桁架模1和横向桁架模7的一个端头刚接形成L形桁架模13；

倒L形提升架14由提升架横梁16和竖杆18构成，锲块式千斤顶15安装于提升架横梁16上；竖杆18下端延申至桁架模的下部弦杆，提升架横梁16与竖杆18采用刚接并在连接处采用钢板加强连接；在提升架横梁16端头节点板下边直接焊接支撑套管17；倒L形提升架14布置于横向桁架8的两个端头，每个横向桁架上布置四个提升架，整个可调桁架上共计布置八个提升架；两个L形桁架模13互相穿插连接和八个倒L形提升架14组成可调桁架模19；

可调桁架模19通过互相连接的L形桁架模13上的八个千斤顶4实现纵向上的收缩；

柔模系统20由21-26的构件组成，柔膜21为聚四氟乙烯柔性板材，缠绕于卷筒上形成卷模24，卷膜24通过端头的螺栓安装于上支座22上，柔模21可以从卷膜24上拉出但需要1KN-3KN的张拉力，柔模21的另外一端经过中间的可调桁架模19并通过滚筒25后缠绕于卷筒26，卷筒两端具有伺服减速电机27提供扭力，该扭力施加在柔模上形成2KN-4KN的张拉力；在可调桁架模提升过程中卷筒2转动使得柔模同步收模实现柔模在竖向上与混凝土固定而与钢模滑动，滚筒，卷筒和伺服减速电机通过下支座23安装在横向和纵向桁架下方；

横向桁架模上安装3个柔模系统20使得柔模21满布横向钢模板9表面，柔模在横向钢模板表面连续拼接不间断，同一卷模的两端采用设置折角或直列的两种不同上支座22构成，相邻两个柔膜系统通过支座的上下错开和折角实现卷膜在水平方向上连续布置；纵向桁架模上通过两个柔模系统20使得柔模21在纵向钢模板6上满布，为保证上升过程中该方向模板覆盖宽度不断收缩，柔模21采用覆盖搭接的方式拼接，既第一个柔模的支座22、23全部安装在纵向桁架上，另外一个柔模的支座22、23则通支撑杆件全部安装于横向桁架上，通过双向液压千斤顶4的收缩可以实现整套模板系统在纵向上移动从而在上升过程中柔模可以实现覆盖搭接而不必设置成变宽度的柔模。

变截面薄壁空心墩的双层外部模板系统，纵向钢模板6的后方有竖向檩条，间距是400mm，檩条在安装于桁架上。

变截面薄壁空心墩的双层外部模板系统，倒L形提升架14横梁长度方向与水平面的倾角tanθ=1/80。

墩柱施工时预先清理承台并凿毛，测量放线定出桁架模板的准确位置，在墩柱下按照桁架模下缘特点做好底座支撑，在底座上安装两套L形桁架模13形成可调桁架模19，安装桁架上的倒L形提升架，安装所有的千斤顶及液压系统、操作系统。在可调桁架模的横向桁架上方安装上操作平台28，上操作平台由铺板、栏杆防护网等组成，在桁架纵向千斤顶伸缩处缺口29采用柔性防护网。从倒L形提升架13千斤顶上安装支撑杆，支撑杆采用Φ48＊3.5的钢管，直接插入下部。可调桁架模调整无误后，柔模的上支架安装于桁架上方并将内衬柔模21张拉出固定于桁架模下方。全部柔模满布钢模内部并固定好后，安装墩柱钢筋并浇筑混凝土，第一模混凝土浇筑1ｍ高，混凝土经过24小时的凝固后通过同步锲块式千斤顶提升，提升的同时通过桁架上的水平千斤顶4按照竖向提升位移的1/80的比例同步收缩千斤顶。可调桁架模提升后安装下部的下支座23，滚筒25，以及卷筒26和电机27，并将内衬柔模21的下端固定到卷筒26上，安装卷模控制系统实现桁架提升过程中卷筒26同步转动收卷内衬柔模21。继续提升后安装下操作平台30，下操作平台由吊杆、钢架护栏防护网等构成。其中在纵向桁架收缩处采用搭板31实现下操作平台的连续，缺口处采用柔性防护网，随着桁架收缩调整缺口处防护网保证有效安全防护。桁架提升采用分时段进行，混凝土浇筑一次30cm，浇筑后即在上操作平台上安装和绑扎钢筋，钢筋通过质检后即开始提升桁架模，提升分8-10个形成完成，并在提升完成后浇筑混凝土30cm，按照上述步骤循环施工至墩顶。施工到墩顶后则通过起重绳索系统将整套桁架模板系统牵引下放至地面后拆卸用于下一个墩柱使用。

实施例2

该薄壁空心墩双层外模板系统如图1—图11，图1中纵向桁架模1由2—6的构件组成，纵向桁架2外轮廓高度为1200mm，宽度为1000mm，长度为3m-5m，四个主弦杆采用HW100*100*6*8，中间腹杆为方钢40*40*5；桁架千斤顶底座3采用HWHW100*100*6*8和钢板焊接而成其与桁架通过螺栓与弦杆腹板连接，纵向桁架的上下主弦杆的腹板设置阵列螺栓孔。双向液压千斤顶4行程为2m，千斤顶4的两端分别安装于桁架千斤顶的底座和顶座。端头限位挡块5在纵向桁架1插入框孔后安装，纵向钢模板6采用4mm-5mm的不锈钢板其后方采用间距400mm的檩条（方钢45*45*5）安装于纵向桁架，钢模板表面竖直。图一中横向桁架模7由8—12的构件组成，横向桁架8一般段的构造与纵向桁架2构造一致在左端采用了扩大的桁架端通道10形成1.202m×1.002m的框孔，千斤顶顶座11由圆钢板和加劲肋直接安装于穿孔框架上；桁架端通道10的四角八个位置设置接触滑板12，12由聚四氟乙烯板材通过埋头螺栓固定于框架上，聚四氟乙烯板材厚度采用2cm厚板。纵向桁架模1和横向桁架模7的一个端头刚接形成图二中的L形桁架模13。倒L形提升架14由15-18构成，锲块式千斤顶15额定推力为10吨下部通过螺栓与提升架横梁16连接，配套内支撑杆直径为48mm，提升架横梁16悬臂端头上下均设节点连接钢板用于安装千斤顶，横梁长度方向与水平面的倾角tanθ=1/80，竖杆18采用HN150*75*5*7长度为2m，下端延申至桁架模的下弦杆底，提升架横梁16与竖杆18采用刚接并在连接处采用钢板加强连接。在横梁端头节点板下边直接焊接支撑套管17，套管内径略大于支撑杆的外径，可选用D50热轧钢管长度为600mm。倒L形提升架14布置于横向的桁架7上主要集中在两端，每个横向桁架上布置四个提升架，整个可调桁架上共计布置八个提升架。图三中两个L形桁架模13互相穿插连接和八个倒L形提升架组成可调桁架模19。可调桁架模19通过互相连接的L形桁架模13上的四个千斤顶4实现纵向上的收缩详见图5。

图7中柔模系统20由21-26的构件组成，内衬柔模21由聚四氟乙烯柔性板材膜构成其厚度为2mm，宽度为2m-2.5m，柔模21一卷的长度为20m，柔模21缠绕于卷筒上形成卷模24，卷模24通过端头的螺栓安装于上支座22上，在安装位置设置阻力圈柔模21可以从卷膜24上拉出但需要1KN-3KN的张拉，柔模的另外一端经过中间的桁架模并通过滚筒25后缠绕于卷筒26，卷筒26两端具有私服减速电机27提供扭力，该扭力施加在柔模上形成2KN-4KN的张拉力。在可调桁架模板提升过程中卷轴26转动使得柔模同步收模实现柔模在竖向上与混凝土固定而与钢模滑动，滚筒25卷筒26和电机27通过下支座23安装在桁架下方。

图8在横向桁架模上安装3-4个柔模系统20使得内衬柔模21满布钢模表面，内衬薄膜21在钢模表面连续拼接不间断，同一卷模24的两端采用两种设置折角或直列的不同上支座22构成，通过支座的上下错开并设置折角实现卷膜在水平方向上连续布置。纵向桁架模1上通过两个柔模系统20使得内衬柔模21在钢模上满布，为保证上升过程中该方向模板长度不断收缩，内衬柔模21采用覆盖搭接的方式拼接，第一个柔模的支座全部安装在纵向桁架上，另外一个柔模的支架则通过支撑杆件全部安装于横向桁架上，通过千斤顶4的收缩可以实现整套柔模在纵向上移动从而在上升过程中柔模可以实现覆盖搭接而不必设置成变宽度的柔模。

墩柱施工时预先清理承台并凿毛，测量放线定出桁架模板的准确位置，在墩柱下按照桁架模下缘特点做一个钢制底座模板，在底座上安装两套L形桁架模13形成可调桁架模19，安装桁架上的倒L形提升架，安装所有的千斤顶及液压系统、操作系统。在可调桁架模的桁架上方安装上操作平台28，上操作平台由铺板、栏杆防护网等组成，在桁架纵向千斤顶伸缩处缺口29采用柔性防护网。从倒L形提升架13千斤顶上安装支撑杆，支撑杆采用Φ48＊3.5的钢管，直接插入下部。可调桁架模调整无误后，柔模的上支架22安装于桁架上方并将内衬柔模21张拉出固定于桁架模下方。全部柔模满布钢模内部并固定好后，安装墩柱钢筋并浇筑混凝土，第一模混凝土浇筑1ｍ高，混凝土经过终凝后通过同步锲块式千斤顶提升，提升的同时通过桁架上的水平千斤顶4按照竖向提升位移的1/80的比例同步收缩千斤顶。可调桁架模提升后安装下部的下支座23，滚筒25，以及卷筒26和电机27，并将内衬柔模21的下端固定到卷筒26上，安装卷模控制系统实现桁架提升过程中卷筒26同步转动收卷内衬柔模21。继续提升后安装下操作平台30，下操作平台由吊杆、钢架、护栏、防护网等构成。其中在纵向桁架收缩处采用搭板31实现下操作平台的连续，缺口处采用柔性防护网，随着桁架收缩调整缺口处防护网保证有效安全防护。桁架提升采用分时段进行，混凝土一次40浇筑cm，浇筑后即在上操作平台上安装和绑扎钢筋，钢筋通过质检后即开始提升桁架模，提升分10-15个形成完成，并在提升完成后浇筑混凝土40cm，按照上述步骤循环施工至墩顶。施工到墩顶后则通过起重绳索系统将整套桁架模板系统牵引下放至地面后拆卸用于下一个墩柱使用。

Claims (1)

1.一种变截面薄壁空心墩双层模板系统施工方法，其特征在于具体如下：

步骤1、墩柱施工时预先清理承台并凿毛，测量放线定出桁架模板的准确位置，在墩柱下按照桁架模下缘特点做好底座支撑，在底座上安装两套L形桁架模（13）形成可调桁架模（19），安装桁架上的倒L形提升架，安装所有的千斤顶及液压系统、操作系统；

步骤2、在可调桁架模的横向桁架上方安装上操作平台（28），上操作平台由铺板、栏杆防护网等组成，在桁架纵向千斤顶伸缩处缺口（29）采用柔性防护网；倒L形提升架（13）上安装支撑杆，支撑杆采用Φ48＊3.5的钢管，直接插入下部；

步骤3、可调桁架模调整无误后，柔模的上支架安装于桁架（2,8）上方并将柔膜21张拉出固定于桁架模下方；全部柔模满布钢模板（6,9）内部并固定好后，安装墩柱钢筋并浇筑混凝土，第一模混凝土浇筑1ｍ高，混凝土经过24小时的凝固后通过同步锲块式千斤顶（15）提升，提升的同时通过桁架（2,8）上的双向液压千斤顶（4）按照竖向提升位移的1/80的比例同步收缩千斤顶，此时柔模固定于混凝土表面，提升时上部卷筒（24）放模；

步骤4、可调桁架模提升后安装下部的下支座（23），滚筒（25），以及卷筒（26）和电机（27），并将柔膜（21）的下端固定到卷筒（26）上，安装卷模控制系统实现桁架提升过程中卷筒26同步转动收卷柔膜21；内膜保留在混泥土表面上提升的同时柔模通过上部卷筒放出柔模，下部卷筒的旋转收集卷膜，提升过程中柔模相对于外钢模滑动，柔模相对混凝土表面在竖向上相对静止，整个柔模在墩柱上的运动类似于履带轮在墩柱上爬升；

步骤5、继续提升后安装下操作平台（30），下操作平台由吊杆、钢架护栏防护网等构成；其中在纵向桁架收缩处采用搭板（31）实现下操作平台的连续，缺口处采用柔性防护网，随着桁架收缩调整缺口处防护网保证有效安全防护；

桁架提升采用分时段进行，混凝土浇筑一次30cm，浇筑后即在上操作平台上安装和绑扎钢筋，钢筋通过质检后即开始提升桁架模，提升分10-15个行程完成，千斤顶一个行程2cm-3cm，10-15个行程可以实现30cm的提升，并在提升完成后浇筑混凝土30cm，按照上述步骤循环施工至墩顶；施工到墩顶后则通过起重绳索系统将整套桁架模板系统牵引下放至地面后拆卸用于下一个墩柱使用。

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