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大直徑混凝土圓柱模施工工藝
大直徑混凝土圓柱模施工工藝【1】
摘 要：外觀感強(qiáng)的大直徑混凝土柱在大型公共建筑和橋梁工程中大受歡迎，而在大直徑混凝土圓柱的施工中，傳統(tǒng)的鋼模因其質(zhì)量大，現(xiàn)場拼接比較困難，加之其模具間存在接縫，澆注成型的混凝土圓柱表面效果差;而普通的拼接木模則由于其施工復(fù)雜、周轉(zhuǎn)次數(shù)低，造成資源的浪費(fèi)的同時(shí)感觀較差而不被推廣使用。
本文結(jié)合淮安大劇院工程的施工實(shí)例，采用一種新型復(fù)合柱模板，具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、拆裝方便、周轉(zhuǎn)率高、造價(jià)較低、施工效率高、成型效果好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)就相關(guān)材料和施工工藝進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：淮安大劇院工程;大直徑混凝土柱;復(fù)合木模;施工工藝
1 工程概況
淮安大劇院工程位于淮安新城核心區(qū)塊，翔宇大道以東、枚皋中路以北。
工程地上建筑面積為26935 �O，地下建筑面積為2902�O， 總建筑面積為29837�O。
主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑主體高度(主舞臺(tái)頂)為32.6m。
工程主要為1236座乙級(jí)劇院及配套服務(wù)用房，外形新穎、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如一朵藝術(shù)之花綻放在淮安新城，屬于淮安市重要的地標(biāo)性建筑。
本工程入口大廳處呈橢圓形分部16根直徑1200mm混凝土圓柱，承擔(dān)著整個(gè)前廳上部鋼結(jié)構(gòu)及拉索幕墻的重力。
且本工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為省優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)，混凝土柱的質(zhì)量也就成了保證混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵，而要想保證混凝土的澆筑質(zhì)量，其模板體系也將成為關(guān)鍵的一環(huán)。
2 施工工藝
2.1 工藝原理
圓柱模由兩片或多片弧形模板組合拼裝而成，模板兩邊接口處有凸槽或凹槽，可以使模板嚴(yán)絲合縫，即能穩(wěn)定加固，又有防止漏漿的作用。
模板施工過程中外加固定鋼帶，不但韌性好而且強(qiáng)度高，而所采用的樺楊木等材質(zhì)又保證了模板的韌性和強(qiáng)度，抵消混凝土對模板的沖擊力，保證澆筑過程中不會(huì)爆模;而且模板表層有環(huán)氧樹脂覆膜，采用的是增強(qiáng)拉絲高溫高壓工藝，保證了模板具有足夠的強(qiáng)度并且不易變形，有一定的透氣性能還兼顧光滑防水，澆筑出的混凝土柱成型極好，視覺及手感極佳。
2.2 施工工藝流程
施工工藝：模板設(shè)計(jì)、加工→定位放線→拼裝模板→安裝水平固定卡或水平鋼帶→加固接口位置→垂直度校正→模板保護(hù)→混凝土澆筑→拆模板
2.3 施工操作要點(diǎn)
(1)模板設(shè)計(jì)、加工。
依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求提供數(shù)據(jù)給廠家，廠家根據(jù)使用情況進(jìn)行優(yōu)化后加工。
(2)定位放線。
在柱模板安裝前，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖和原始坐標(biāo)點(diǎn)采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行準(zhǔn)確定位，測設(shè)出柱模板的外邊線及外側(cè)控制線，以此作為依據(jù)，同時(shí)在柱的上中下設(shè)置3道定位鋼筋。
(3)拼裝模板。
1)拼裝模板前應(yīng)進(jìn)行柱截面內(nèi)混凝土處理，首先鑿毛，其次剔除松動(dòng)石子及浮漿，最后用水沖洗干凈。
若底部不平整還要提前用砂漿找平。
2)拼接模板時(shí)要注意錯(cuò)位安裝，在柱高超過三米，模板的上下兩塊模板需要錯(cuò)開安裝，錯(cuò)位安裝既可以保證柱模的安全性也能保證其垂直度和整體性。
(4)安裝水平固定卡或水平鋼帶。
圓模板拼裝完成后，每間隔30cm安裝一道柱箍固定卡，保證模板拼裝的牢固可靠。
固定卡安裝時(shí)用鋼尺對模板進(jìn)行測量標(biāo)記，在標(biāo)記點(diǎn)上釘上小釘子(注意保證水平度)。
安裝固定卡或鋼帶時(shí)把它放在釘子上，就可以保持固定卡的安裝水平度。
固定卡上每一個(gè)螺絲擰緊度都要保持一致，這樣即可保證鋼帶松緊度的一致性從而保證了施工安全。
模板加固完成后，注意模板的底部應(yīng)離開地面5-10mm，用水泥砂漿填縫，避免漏漿。
(5)加固接口位置。
由于模板是錯(cuò)位安裝，在上下模板水平接縫處的位置一定要用固定卡或鋼帶進(jìn)行加固，鋼帶要水平覆蓋住接縫部位，而且接縫位置在加固鋼帶的中央，這樣可以增強(qiáng)模板的整體性和防止漏漿。
(6)垂直度校正。
模板安裝完成后，須用吊線(鉛錘儀)和鋼尺采用平行線投點(diǎn)法檢查柱模板的垂直度，若不合格要將圓柱模板重新校正，使其滿足規(guī)范要求。
(7)模板保護(hù)。
鋼帶安裝好以后，要在模板四周垂直加規(guī)格相同的四個(gè)木方，并用四根鋼管固定木方，這樣既對模板保護(hù)，又可以緩沖振動(dòng)棒的壓力，使?jié)仓幕炷林庥^效果更好。
(8)混凝土澆筑。
圓柱混凝土應(yīng)該分層澆筑，且每層厚度不得大于50cm;澆筑高度超過3m時(shí)應(yīng)采用串筒澆筑。
圓柱超過7m時(shí)應(yīng)分兩次澆灌 ，間隔時(shí)間為30-60分鐘。
(9)拆模板。
模板拆除順序應(yīng)遵循先支后拆、后支先拆的原則。
逐次拆掉加固在模板外側(cè)的鋼管、木方、固定卡，此時(shí)模板將自然張開，若有少許沒有張開的模板，需要在接縫位置用木棍輕輕敲擊，模板就與混凝土分離， 禁止使用工具撬開模板。
3 材料與設(shè)備
主要材料：圓柱木模、木方、卡箍、鋼帶、鋼管等
主要機(jī)具：全站儀、鋼尺、電焊機(jī)、扳手、墨斗等
圓柱木模板屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一項(xiàng)新型材料，這種模板是按模數(shù)制作的定型式模板，利用膠合板的彎曲性，通過高溫高壓定型為不同的弧度和長度，從而用于曲面建筑物，解決了曲面建筑模板成型難的問題。
其主要選用優(yōu)質(zhì)樺楊木為主體材料，表面材料采用防水性強(qiáng)的酚醛樹脂浸漬紙。
同時(shí)以先進(jìn)的加工工藝支撐的酚醛覆膜、經(jīng)過專用定型熱壓機(jī)高壓定型，通過二次滾涂環(huán)氧樹脂，經(jīng)過遠(yuǎn)紅外烘干流水線表面處理而成。
模板表面光潔平整，具有膠合力強(qiáng)，重量輕，抗膨脹壓力強(qiáng)度大，防水性好等優(yōu)點(diǎn)。
4 結(jié)語
該工藝大量節(jié)約勞動(dòng)力和減少材料浪費(fèi)，還在很大程度上增大了構(gòu)件外觀質(zhì)量，縮短施工周期，得到了甲方、監(jiān)理和質(zhì)監(jiān)部門的一致好評(píng)，順利通過了結(jié)構(gòu)驗(yàn)收并獲得市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)證書。
在為企業(yè)贏得社會(huì)聲譽(yù)的同時(shí)，也獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。
我們及時(shí)進(jìn)行了歸納、總結(jié)，完善了大直徑現(xiàn)澆混凝土柱的施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制要點(diǎn)，為同類型公共建筑及具有類似結(jié)構(gòu)的工程提供了一定的借鑒，可以在以后的工程施工中發(fā)揮一些作用。
大直徑頂管工程施工工藝及方法【2】
【摘 要】本文以武漢市楊春湖地區(qū)高壓線路遷建友誼大道隧道頂管工程為例，對大直徑頂管工程施工工藝及方法進(jìn)行了分析，本文通過對該類工程的設(shè)計(jì)施工過程的中遇到的各類問題進(jìn)行了總結(jié)分析，希望本文的分析為大直徑頂管工程施工的施工規(guī)劃做出的有益的幫助。
【關(guān)鍵詞】工程施工;大直徑;頂管工程
1、引言
隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，地下空間的利用和開發(fā)受到越來越多人們的重視。
頂管法作為一種暗挖施工技術(shù)，是一種在不挖開表層土地的基礎(chǔ)上，完成管道敷設(shè)的技術(shù)，其技術(shù)優(yōu)勢獨(dú)特，具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛地應(yīng)用。
但是頂管法施工不可避免地會(huì)引起地下和地面土體的移動(dòng)，在土中產(chǎn)生附加應(yīng)力。
當(dāng)土體位移過大時(shí)，將對周圍建(構(gòu))筑物和鄰近地下管線構(gòu)成危害，因此，頂管工程是隧道類工程中難度較大的工程，其工程難度較大，本文以武漢市楊春湖地區(qū)高壓線路遷建友誼大道隧道頂管工程為例，對大直徑頂管工程施工工藝及方法進(jìn)行了分析。
2、大直徑頂管工程的原理及施工控制難點(diǎn)
2.1 頂管工程的原理
頂管施工就是借助于主頂油缸及管道中繼站的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直頂至接收井內(nèi)。
與此同時(shí)，也把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間。
在頂進(jìn)過程中，通過工具管或掘進(jìn)機(jī)平衡正面土體的壓力，同時(shí)通過管道將機(jī)頭內(nèi)掘進(jìn)的土體運(yùn)出井外。
2.2頂管工程的特點(diǎn)
(1)設(shè)備的專用性較高，對設(shè)備的依靠程度大
每一項(xiàng)頂管工程均需根據(jù)其管徑、壁厚和地質(zhì)情況等設(shè)計(jì)制造該工程的專用設(shè)備。
即使同一直徑的頂管，也會(huì)因地質(zhì)條件不同而選用不同切土形式、不同循環(huán)方式和不同止水結(jié)構(gòu)的頂管機(jī)。
(2)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，必須技術(shù)超前
頂管工程是地下工程，一旦遇到地質(zhì)與設(shè)計(jì)不符、頂管機(jī)頭故障或滲漏進(jìn)水等意外情況，處理起來比地面復(fù)雜，甚至不可收拾而使整個(gè)工程失敗。
要求善于總結(jié)、技術(shù)超前、對可能出現(xiàn)的問題更有預(yù)見性，從而避免意外和風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。
2.3頂管工程的施工控制難點(diǎn)
頂管為非開挖施工，因此在施工過程中對以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制。
(1)根據(jù)不同地質(zhì)選擇頂管機(jī)和刀盤。
在頂管施工中，對地質(zhì)情況的了解至關(guān)重要，不同的地質(zhì)對頂管機(jī)和刀盤都有較高的要求，也是整個(gè)工程施工的成敗關(guān)鍵點(diǎn)。
在實(shí)施頂管工程之中，要在探明地質(zhì)情況后正確的選擇設(shè)備是頂管施工成敗的基礎(chǔ)。
(2)克服長距離頂管施工過程中磨阻力不斷增大的影響以及頂力的損失。
(3)頂管施工穿越軟硬不均土層時(shí)可能出現(xiàn)軸線偏移，頂管起拱、機(jī)頭下沉等現(xiàn)象的控制。
3、大直徑頂管工程施工工藝及方法
3.1 工程簡介
武漢市楊春湖地區(qū)高壓線路遷建友誼大道隧道頂管工程位于青山區(qū)友誼大道建設(shè)十路和王青公路之間，原設(shè)計(jì)方案為開挖土體后，施工鋼筋混凝土箱涵。
后由于地下障礙物的影響和保護(hù)周邊建筑物等原因，將部分地段調(diào)整為頂管施工。
本工程頂管內(nèi)徑為D3000mm，外徑為D3600mm，頂管分為友誼大道段和三環(huán)線段，友誼大道共兩段長度分別為530m和420m，由二座工作井和一座接收井相連接組成。
三環(huán)線段總長397m，由一座工作井和一座接收井相連組成。
其中，頂管管節(jié)中心線標(biāo)高位于地面以下約-9.3m處，頂管管節(jié)直徑為3.6m，壁厚30cm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10，頂管外接頭處設(shè)置有兩道環(huán)狀楔形橡膠圈;工作井和接收井底標(biāo)高(刃腳底部處)位于地面以下-15.5m處，底板頂標(biāo)高為-12.3m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B等級(jí)為P8，壁厚為1m。
3.2 主要工程施工工藝及方法
3.2.1沉井施工
(1)工程概況
本工程工作井、接受井采用沉井施工法施工，沉井施工采用水泥攪拌樁止水，同時(shí)結(jié)合深井降水法進(jìn)行挖土下沉干施工。
接收井、工作井井壁分二次澆筑，二次下沉，冷縫連接采用預(yù)埋鋼板止水。
(2)主要工藝流程
地基處理基坑測量放樣降水井布設(shè)刃腳墊層施工立井筒內(nèi)模和支架鋼筋綁扎立外模和支架澆搗混凝土養(yǎng)護(hù)及拆模封砌預(yù)留孔鑿除墊層挖土下沉沉降觀察沉井到位混凝土封底綁扎底板鋼筋澆搗底板混凝土混凝土養(yǎng)護(hù)沉井四周注漿。
3.2.3頂管施工
(1) 概況
頂管管徑為DN3600，管節(jié)為2.5m一根，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10，頂管外接頭處設(shè)置有兩道環(huán)狀楔形橡膠圈。
三環(huán)線頂管總計(jì)397m，管徑為DN3600，頂管施工穿越粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粘土，水平直線頂進(jìn)。
(2)頂管工藝的選擇
DN3600 管道主要穿越地質(zhì)為粉質(zhì)粘土層和淤泥質(zhì)粘土層，根據(jù)我單位長期施工的經(jīng)驗(yàn)和各種頂管機(jī)頭的優(yōu)劣來分析，三環(huán)線頂管采用泥水平衡頂管工藝，該工藝適用土質(zhì)范圍較廣，沉降較小，進(jìn)度較快。
正常頂管時(shí)，頂管機(jī)及管道內(nèi)的操作均由地面操作者完成，所有的操作元件均由電纜、油管集中至地面操作室進(jìn)行控制，所有運(yùn)行數(shù)據(jù)由電纜傳輸信號(hào)至地面操作室以便操作者監(jiān)控并發(fā)出操作指令。
頂管機(jī)能持續(xù)自動(dòng)地記錄其各種狀態(tài)及管道線路的位置等數(shù)據(jù)。
自動(dòng)記錄系統(tǒng)包括泥土和地下水壓力，機(jī)頭傾斜、旋轉(zhuǎn)，糾偏狀態(tài)，前進(jìn)速度，頂進(jìn)長度，泥水壓力、刀盤扭矩，頂進(jìn)負(fù)荷，及中繼間運(yùn)作等。
此系統(tǒng)在自動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能手動(dòng)監(jiān)測，以保證管道在自動(dòng)系統(tǒng)的修復(fù)過程中能繼續(xù)前進(jìn)。
(3)頂管主要的施工方法
(1)頂管出洞、進(jìn)洞技術(shù)
A、頂管出洞
頂管出洞是指頂管機(jī)和第一節(jié)管從工作井中破出洞口封門進(jìn)入土中，開始正常頂管前的過程，是頂管的關(guān)鍵工序，也是容易發(fā)生事故的工序。
頂管出洞前在洞口安裝止水出口器，出口器由內(nèi)徑略小于管節(jié)外徑的橡膠密封圈和內(nèi)徑略大于管節(jié)外徑的鋼法蘭組成。
頂管機(jī)頭在井內(nèi)管床就位，調(diào)試完畢，作好出洞的一切準(zhǔn)備后，便將機(jī)頭穿進(jìn)橡膠密封圈頂入預(yù)留的洞中，首先將洞口的磚墻切磨機(jī)頭隨之頂入土體中間。
同時(shí)在機(jī)頭與洞口的縫隙中注滿膨潤土泥漿，以潤滑管道，支護(hù)土體。
頂管出洞對操作者要求也很高，這是因?yàn)槌龆磿r(shí)頂管機(jī)未被土體包裹，處自由狀態(tài)，而使頂頭出洞的主千斤頂頂力是巨大的，因此，控制操作哪怕出現(xiàn)少量不均勻或土質(zhì)不均勻，使各千斤頂?shù)男谐滩坏龋沧阋允鬼旑^和第一節(jié)管子偏離設(shè)計(jì)軸線。
此時(shí)的土體難以對機(jī)頭
產(chǎn)生較大反力，難以對機(jī)頭起到導(dǎo)向約束作用，故此時(shí)產(chǎn)生的偏差很難糾正，甚至是糾不過來的。
因此，出洞頂進(jìn)時(shí)一定要注意，用激光經(jīng)緯儀隨時(shí)測量監(jiān)控，保證頂頭和第一節(jié)管子位置正確。
采用上述洞口結(jié)構(gòu)和周密的操作技巧，可避免出洞這一關(guān)鍵工序中可能出現(xiàn)的諸多問題，確保頂管出洞萬無一失。
頂管機(jī)下方兩側(cè)設(shè)有止退插銷，在頂管機(jī)出洞時(shí)，當(dāng)千斤頂松開時(shí)應(yīng)插入止退插銷，防止頂管機(jī)被土壓力向后推回。
B、頂管進(jìn)洞
頂管進(jìn)洞，是指一段管道頂完，頂管機(jī)破進(jìn)洞口封門進(jìn)入接收井，并作好頂管機(jī)后一節(jié)管與進(jìn)洞口的密封聯(lián)接的過程。
頂管機(jī)進(jìn)洞前也應(yīng)對洞口外土體進(jìn)行防滲注漿，并留有足夠的固化時(shí)間。
頂管機(jī)進(jìn)入加固土體并到達(dá)洞口外側(cè)時(shí)，割除鋼封門，將頂管機(jī)頂入接收井。
(3)膨潤土泥漿減阻及置換
優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿具有良好的觸變性與潤滑性，將其壓到管外壁，包裹住管子，可大大減小管外壁與土壤間的摩阻力。
若壓漿技術(shù)得當(dāng)，壓漿管分布合理，膨潤土質(zhì)量好，摩阻力可大為降低。
注漿孔應(yīng)合理分布，機(jī)頭及其后面10節(jié)管每節(jié)都設(shè)有注漿孔，使泥漿及時(shí)填充管壁與土間的全部空隙(機(jī)頭外徑比管節(jié)外徑大20mm，故有空隙)，其后逐步過渡到每3節(jié)管加設(shè)一節(jié)帶有注漿孔的管節(jié)，及時(shí)補(bǔ)漿，使全線管壁都包裹在泥漿套中。
注漿管節(jié)分為四孔出漿的A型管和三孔出漿的B型管兩種，間隔布置。
頂力在控制值之內(nèi)十分重要。
若頂力過大，會(huì)帶來一系列問題，各方面的控制都會(huì)困難，故膨潤土泥漿壓漿絕不可輕視。
(4)中繼間的應(yīng)用
1)中繼間工作原理
本工程頂管距離較長，且該地區(qū)土質(zhì)有一定遇水膨脹性，因此頂管施工必須使用中繼間。
中繼間把一次頂進(jìn)的管道分成若干個(gè)推進(jìn)區(qū)間。
在頂進(jìn)過程中，先由若干個(gè)中繼間按先后程序把管子推進(jìn)一小段距離后，再由主頂油缸推進(jìn)最后一個(gè)區(qū)間的管子。
中繼間的結(jié)構(gòu)主要由殼體、油缸、密封件等組成。
中繼間油缸的供油方式有兩種：一是利用主頂油泵通過高壓供油管把壓力油供到中繼間油缸，另一種是在中繼間附近安裝一臺(tái)中繼間油泵。
本工程管徑較大，距離較長，采用在中繼間附近安裝一臺(tái)中繼間油泵較好，壓力損失很少。
2)中繼站使用數(shù)量的設(shè)計(jì)
本工程頂管距離較長，且該地區(qū)土質(zhì)有一定遇水膨脹性，因此頂管施工必須使用中繼間。
中繼間把一次頂進(jìn)的管道分成若干個(gè)推進(jìn)區(qū)間。
在頂進(jìn)過程中，先由若干個(gè)中繼間按先后程序把管子推進(jìn)一小段距離后，再由主頂油缸推進(jìn)最后一個(gè)區(qū)間的管子。
目前，頂力計(jì)算公式較多，且計(jì)算值相差很大，設(shè)計(jì)中繼站所使用的公式很多時(shí)候不能反映實(shí)際頂力變化情況。
因頂管的不可預(yù)見性，影響頂力的隨機(jī)因素較多，如沿途地質(zhì)條件發(fā)生變化，常會(huì)使頂力發(fā)生突然變化，為安全起見，設(shè)計(jì)中繼站時(shí)通常比較保守，一般采取取高保險(xiǎn)系數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)參數(shù)按較大情況考慮，綜合考慮技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素。
設(shè)計(jì)中繼站數(shù)量時(shí)，總頂力可做如下分配：工具管的迎面阻力由1#中繼站承擔(dān)，其余中繼站各承擔(dān)其前面管道的阻力。
主頂泵站承擔(dān)最后一段管道的頂進(jìn)。
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