前言
传统施工是将建筑材料运到安装现场, 在现场进行各构件加工, 然后进行构件安装。但是, 这种方式能源消耗高, 劳动生产率低, 已经不能适应建筑工业化的发展趋势。随着建筑施工技术的不断发展, 模块化施工作为一种较为先进的施工理念应运而生。模块化施工即:通过大量引入模块, 以达到工期缩短、减少费用且方便维修养护及提高工程质量等目的。目前模块化施工技术, 已在盾构隧道管片、标准跨桥梁、高铁轨道板等工程中使用, 并逐步向建筑施工领域推广。
墩柱模块化施工, 就是将墩柱钢筋笼先由工厂制作成型, 再运输到项目现场进行安装施工。这是完成墩柱施工的一种施工工艺。本文以北京地铁燕房线桥梁墩柱施工为背景, 详细介绍了桥梁墩柱模块化施工关键技术, 以期为今后类似工程的施工提供参考。
1. 工程背景
北京地铁燕房线04合同段位于北京市房山区大件路的北侧, 车站及区间均为高架。标段内共有各类墩柱265个, 本区间内, 所以桥墩墩柱结构主要为“玉兰花”造型 (Y型) 桥墩。其主要结构类型统计见下表1。
本工程工期紧, 安全风险高、质量标准严, 需在保证质量、安全的前提下, 在较短的时间内完成高架区间的建设。模块化施工理念为该工程建设开拓了思路, 因此, 项目通过将墩柱钢筋笼进行工厂化制作, 运至施工现场进行安装、合模、混凝土浇筑, 大大提高了墩柱施工效率, 为工程节约了宝贵时间, 同时也保证了施工安全、施工质量。
通过本工程的实践应用, 获得了一些对模块化施工的认识, 特别是在桥梁墩柱的模块化施工方面, 相关的关键技术将在下文作重点介绍。
2. 墩柱模块化施工关键技术
模块化施工方式具有一系列优势:一方面, 钢筋半成品采用智能数控弯曲机弯曲, 精度高, 而且通过工厂内的集中加工成型, 能够有效地减少钢筋等原材料的浪费;另一方面, 钢筋笼提前在工厂内制作成型, 精度高、误差小, 到现场直接安装就位, 减少了施工现场作业的工序, 可以大幅提升工效, 节约工期;再者将钢筋笼现场绑扎高空作业变为地面作业, 有效地减少了作业人员高空坠落、物体打击及触电等危险。
2.1 墩柱钢筋笼的制作
墩柱钢筋笼需要使用钢筋数控弯曲设备进行加工, 并按规格分类存放。根据现场钢筋模块的分类、钢筋模块制作的时间要求等, 设计制作几套钢筋胎架。立柱胎架主要采用角钢作胎架的骨架, 而且需要在角钢上焊接“定位筋”, 用于模块中钢筋的定位装置。对于立柱胎架的设计要求必须方便拆卸, 以方便后期立柱钢筋模块脱离胎架。
在运输过程中, 为防止钢筋骨架产生的变形, 应加设同主筋且同型号的钢筋十字交叉, 在墩柱内每隔3m一个焊接到主筋上。为了降低对钢筋的损伤, 需要采用二氧化碳气体点焊, 进行保护焊接固定主筋、加强筋、箍筋, 而使整体钢筋模块一定刚度。
2.2 钢筋笼吊运、安装
承台钢筋绑扎完毕后, 需要两台吊机同时吊装, 使钢筋笼安装到承台钢筋之内并加固。钢筋笼需用缆风绳固定, 立面、侧面分别设置三道及两道。并且缆风绳锚固应选用 (1m×1m×2m) 混凝土预制块, 预制块挂钩与缆风绳连接成60°夹角。确认全部钢筋及预埋件都已施工完毕后, 浇筑承台混凝土。
为减小由吊装引起的钢筋笼变形, 要做到以下几点: (1) 加强钢筋笼节点之间的焊接质量, 尤其是花瓶托部位节点及骨架的焊接; (2) 钢筋笼起吊安装时, 采用专用吊具以花瓶托部位为整体点。同时设置两个小钩吊点, 以辅助钢筋笼整体起吊及安装; (3) 吊点部位钢筋节点全部采用焊接固定; (4) 墩柱钢筋笼定位完成后, 先调整垂直度至允许误差范围, 再进行定位焊接, 同时紧固缆风绳以免在外力的作用下发生倾斜变形; (5) 钢筋笼安装完成后, 加强对缆风绳设置数量及紧固程度的检查。墩柱钢筋笼部分位置有变形的, 根据钢筋笼偏位情况及时采用手拉葫芦进行调整。
2.3 墩柱钢模板、操作平台制作与安装
墩身模板由专业工厂制作, 采用模数化设。面板厚6mm、每节高2m, 模板四周选用的对拉螺栓 (φ25mm) 、背楞选用槽钢 (16号) 进行加固。
一般墩身模板的安装需要在墩身周围搭设脚手架, 本工程直接在模板上设立操作平台并配合汽车吊进行模板合模。为了确保安装及拆除模板时的安全, 在模板外侧围檩的四角上焊接上圆钢, 以便工人挂双扣安全带, 随走随移。操作平台采用10cm*10cm角钢加工成型。一版选用厚度为3mm花纹防滑钢板, 防护栏杆为5cm*5cm角钢, 与桁架背肋连接用M20高强螺栓。
模板先在地面上进行试拼装, 检查拼缝及错台现象, 模板预拼检查合格后分节、分块运至施工现场作业。模板安装, 首先根据承台上的基准线进行精确定位, 吊装整体套装下节模板, 并进行定位固定。再由下往上逐节安装模板。在承台内预埋钢筋, 以用作固定墩柱模板, 防止模板底部产生位移。模板的需严格控制, 通常在墩身四周, 用钢丝绳为攀线, 两端分别端固定于模板骨架上和地锚, 再通过手拉葫芦来调整模板的垂直度。
2.4 混凝土浇筑施工及养护
混凝土须经过试验优选配合比来确定其振捣时间及次数、坍落度等技术参数。浇筑施工中混凝土层厚度要控制在30cm以内, 并对称、分层对墩身整体平截面水平施工, 分层下料, 分层振捣密实。模板拼缝严密, 浇灌中, 应随时检查模板支撑情况防止漏浆。同时注意纠正预埋铁件的偏差。
注意事项: (1) 支座垫石顶面浇筑混凝土时要抹平压实, 特别要注意锚栓孔的预留。 (2) 如支座高度发生改变, 需注意要依据支座中心位置的梁底标高, 来调整支座垫石的高度。待混凝土终凝后方可开始洒水进行养护。
3. 效益分析
(1) 钢筋消耗量与常规施工工艺基本一致。模块化施工需要增加定位连接筋, 将墩柱钢筋笼与承台钢筋通过焊接进行固定。传统工艺采用搭设施工脚手架的方式进行墩柱施工, 按10米高墩柱计算, 大概增加费用7500元/个。
(2) 模块化施工的工人主要集中在工厂内进行钢筋笼制作, 而传统化施工主要在现场进行墩柱钢筋绑扎。针对模块化施工所需要电焊工等特殊工种数量较多, 普通钢筋工数量较少, 可形成流水线作业, 人工效率高, 能够有效地节约人工。
(3) 相较于传统化施工15天/个墩柱的施工速度, 模块化施工能够实现3天/个墩柱, 能够大幅提高作业工效。需要指出的是, 模块化施工需要增加的机械设备有智能下料机、智能弯曲机、大型汽车吊及登高车等, 所需要投入的机械设备数量较传统化施工更多。
4. 结语
以北京地铁燕房线高架区间段桥梁墩柱施工为背景, 介绍了墩柱模块化施工方法及关键技术。这一方法不仅保证了高架桥立柱的施工质量, 也大大提高了施工效率, 降低了施工现场安全质量隐患, 并提高了现场安全质量标准, 降低材料浪费, 减少现场扬尘的产生, 符合绿色施工的趋势。因此, 在工程建设中推进模块化施工技术实施效果良好, 值得进行广泛推广和应用。
摘要：以北京地铁燕房线04合同段高架区间桥梁墩柱施工为背景, 研究了模块化施工在高架桥梁中的应用, 重点阐述了桥梁墩柱模块化施工的关键技术。实践表明:墩柱模块化施工能够在大幅提升施工工效, 降低施工现场的安全质量隐患, 并提高了现场安全质量标准, 降低材料浪费, 减少现场扬尘等的产生, 具有较大的推广应用前景。
关键词：模块化,桥梁工程,墩柱
参考文献
[1] 程雄.模块化施工在建筑工程中的应用[J].江西建材, 2016, (13) .
[2] 夏亚飞.浅析宽大墩柱模块化施工质量控制[J].建筑知识, 2016 (9) .
[3] 向科.模块化和工厂化施工在S26高速公路桥梁工程中的应用[J].铁道建筑, 2016 (4) :26-29.