大桥高墩翻模施工安全操作平台的设计与施工

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摘要逢石河特大桥主河槽空心薄壁墩较高，考虑到高墩施工安全，结合以往的施工经验，对翻模施工外支架操作平台进行了技术改进，使模板与操作平台分离，利用墩身承托支架，方便提升。施工人员利用外支架操作平台对墩身分节施工，有效的解决了施工人员高空坠落的安全风险，加快了施工进度，保证了施工质量。

关键词高墩 安全 操作平台设计 施工

1 概况

1.1 工程简介

济源至邵原高速公路是河南省通往山西省的一条重要干线公路，也是河南省的重点建设项目。逢石河特大桥是全线的控制性工程。其下部构造为桩基础、柱式墩、空心薄壁墩、肋板台。上部结构为11×40+66+5×120+66+8×40mT梁与T型刚构连续箱梁桥，大桥共26跨全长1499米。其中河谷主桥空心薄壁墩高80~101米，断面尺寸为6600×7000厘米，壁厚90厘米。设计混凝土强度为C50MPa。施工技术方案采用翻模法施工。

1.2 设计理念

在以往的桥梁高墩翻模施工中，仅在墩身外模安装简易操作平台，台宽50厘米，与模板形成整体，以便工人安装、加固模板，不能放置机具、材料，极易变形，施工危险性大，安全可靠性差，施工操作缓慢，工人高空作业体质要求高，容易造成施工人员高处坠落的危险，在拆除模板时连同操作平台一起拆掉了，施工不方便。如果能通过技术改进，使操作平台与模板分离，模板的翻升与操作平台的提升互不干扰，支架平台上施工人员可以安全行走，放心施工，可临时放置部分材料和施工机具、对拆模后的墩身周边便于修饰。

本项目逢石河特大桥高墩翻模施工工艺，空心薄壁高墩每3米翻模分节向上浇筑成型。施工操作平台的设计，考虑模板的翻升与操作平台的分离，二者随墩身的升高而升高互不影响。起到安全、环保，操作方便，提高工作效率等作用。

2安全工作平台支架外设计

2.1 设计方案

以逢石河特大桥16号墩为例，按照高墩几何尺寸特点，设计外支架工作平台见图1、图2。

2.1.1 支承点设置

在每3米墩身纵向两侧边部向内1m处并在同一水平高度设ø100mm双预留孔，孔深90cm，以备穿ø90mm钢棒作为支架底座支承点，钢棒共8根（4个备用），每根长90cm。

2.1.2 支架底盘设计

Ⅰ#钢梁用[28的槽钢合二为一进行焊接成为方钢，Ⅱ

3 工作平台的提升与施工安全

3.1 工作平台（支架）的提升与纠偏

第一次提升工作平台在混凝土浇注达到一定高度后进行,时间在强度达到30MPa后 。提升时墩身两侧采用10T的导链（手动葫芦），并用ø21.5mm的钢丝绳连接，墩顶混凝土下支垫方木，再放置钢丝绳，避免将混凝土损坏。第二次提升工作平台高度应与第一次相同。其提升工作平台的总高度以能满足模板和钢筋安装高度即可,切忌空提过高。当人工拉手动葫芦提升到预定的高度后，在设置好的孔内穿入钢棒作为支承点。提升过程中保持左右同步，并随时进行纠偏、调平。

该套提升式工作平台翻模施工方法是把操作平台和模板分成两个独立的体系，工作平台的偏斜虽然对模板影响不大，但对混凝土质量有影响，偏斜过大造成提升平台过程中预留孔混凝土受力不均匀产生应力集中将混凝土拉裂，发生危险。因风力的影响，加上平台上的施工荷载不均匀分布，所以在平台的提升过程中，可能发生偏扭。当平台中心与墩中心偏差达到2～3cm时，应进行纠偏。纠偏的方法是：控制或停止与中线偏向相反部位的手拉葫芦提升，使中线偏向部位手拉葫芦继续提高，使工作平台反向倾斜，逐渐将平台中心调整对中，之后再调整平台水平，调整方法同中线调整方法。

3.2 高空操作平台施工安全

3.2.1 上岗人员进行岗前体检，凡患有心脏病、高血压和恐高症等疾病的人员禁止上岗。

3.2.2 上岗人员进行岗前安全知识培训，严格按操作规程施工，进入施工作业区，必须佩带安全帽、保险绳、防滑鞋等防护用品。严禁酒后上岗和疲劳作业。

3.2.3 作业场地的电路要规范化，所有的机械电缆应定期检查，电器设备必须作好接地保护,电线接头必须绝缘，防止漏电伤人。进行三级安全用电保护

3.2.4 平台上设备、材料对称均匀布置；不得超载，混凝土输送泵管、模板支架不得和工作平台连接产生受力情况。支架提升时支架上不得堆放材料。

3.2.5 工地专职安全员每日对墩身模板的内外工作平台、支架和塔吊的爬梯进行检查，重点检查各焊接点的牢固情况和安全防护网的完整情况。

3.2.6 工地安装风速测定仪器，安排专人负责记录每日的风速、风向，如遇6级以上大风必须停止施工。

4 结构受力验算

4.1 荷载组合

根据《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2000）中模板、支架设计计算荷载组合规定，支架刚度和强度的安全必须验算，验算需要考虑的荷载组合包括如下：

4.2 Ⅰ#矩形钢梁受力刚度计算见图3、图4：

4.2.1 支架及平台自重

支架及平台自重为140.03KN,考虑支架上堆放50KN建筑材料，共计重量由两个950cm长Ⅰ#矩形钢梁承担，即

Qmz=140.03+50=190.03KN；qmz=190.03/5.00/2=19KN/m

4.2.2 施工人员行走、施工、小型机具、材料堆放、运输荷载

《公路桥桥涵施工技术规范》规定按均布荷载2.5KPa计算

Qhz=2.5×0.6×9.50=14.25KN； qhz=14.25/9.50/2=0.75kn/m

4.2.3其他荷载如雪载、冬季保温养护荷载等按1.0KPa计算

Qdz=1.0×0.6×9.5=5.7KN；Qdz=5.7/9.5/2=0.3KN/m

4.2.4 矩形梁荷载组合

Q=19×1.2+0.75×1.4+0.3×1.0=24.15 KN/m

4.2.5 刚度验算

Fmax=5qL4/（384EI）=5×24.15×5.04/(384×210×8657)=0.0108m

(式中：E=210GPa,I=283×16.8/12-14.9×26.13/12=8657cm4)

Fmax/L=0.0108/5.0=1/462

4.3 支承点钢棒抗剪应力验算

根据《结构设计原理》钢结构的容许应力法计算原则，容许应力[σ]以钢材的容许轴向（拉、压）应力确定，以屈服强度为依据。安全系数k=1.7，直径90mm热轧圆钢棒屈服强度为σs=235MPa时，则

轴向容许应力: [σ]= σs/k=235/1.7=138.24MPa; [τ] =0.6[σ]=0.6×138.24=82.94MPa

支架总压力（由四根钢棒承担，考虑临时堆放50KN材料时）:

Qz=140.03+50.0+14.25+5.7=209.98KN;单个钢棒压力Qd=229.93/4=52.5KN

最大剪应力:

τmax=4×Qd/(3×π×R2) =4×52.5/(3×π×902)=27.5MPa

4.4预留孔对混凝土强度的要求

按照单根钢棒最大剪应力的计算,墩身混凝土标号设计为C50，3天强度即可满足要求。

4.5 钢丝绳拉力验算

Ø 21.5mm起重钢丝绳总破断拉力245.5KN，支架总荷载为209.98KN,

两根钢丝绳各承担209.98/2=104.99KN

安全系数为245.5/104.99=2.34，Ø 21.5mm的钢丝绳很安全。

4.6 提升用手拉葫芦的选定

单个起吊点的荷载：不考虑临时堆放50KN材料时

Pz=140.03+14.25+5.7=159.98KN

单个钢棒压力Pd1=159.98/4=40KN，

选用4个10T手拉葫芦从四个支承点出同时提升支架满足要求。

5总结

空心薄壁高墩施工难度大，属于高空施工作业。本项施工技术解决了翻模墩身施工工艺外支架安全施工操作平台技术，在传统施工工艺的基础上进行了技术创新，把工作平台和模板分成了两个独立的体系，克服了滑模施工要求的连续性、施工组织的复杂性及混凝土外表质量差的不足，有效解决了高墩安全施工易发生人员坠落的危险。方便了人员施工操作和质量检查，对墩身结构混凝土外观质量方便修饰，提高了施工进度，保证了施工质量。在今后的施工中将进一步对支架、模板从结构和操作工艺上不断优化，使大桥高墩施工工艺提高到一个新的水平。

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