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1、2013年度青建集团企业工法编制计划申报表工法名称箱梁模壳化内模板体系施工工法工法编写单位青岛海德路桥工程股份有限公司所属技术领域桥梁主要编写人吕同占、孙成山、李庚忠计划完成时间2013年8月底工法应用的主要工程项目海青铁路跨荣乌高速公路钢管混凝土系杆拱桥工法前言部分内容钢管混凝土系杆桥内箱多，结构形状复杂，内模施工大部分采用分块加工，支架搭设，分节段组装。劳动力投入多，施工工期较长，质量控制难度大，箱室木粉多，清理难度大。青岛海德路桥施工的跨荣乌高速公路钢管混凝土系杆拱桥，采用模壳化内模体系施工，即运用三维CAD建模技术，分析内模构造特点，本着定尺、定形、大块模板预制，模板与多功能支撑系统形
2、成施工一体化。提高了施工质量，加快了施工进度，降低施工难度，改变了传统施工工艺。在此基础上形成了施工工法。本工法创新运用现代三维CAD技术，模板支架施工一体化。提高施工质量，并取得较好的经济效益和社会效益。申报单位意见 申报单位 技术负责人签章： 年 月 日青建集团股份公司企业工法 CNQC-GF*箱梁模壳化内模板体系施工工法工法Extendence and Stepup Method Statement for Complex Image, Long Span and Frame Buttonpole Systerm 2013年*月*日发布 2013年*月*日实施青 建 集 团 股 份 公
3、司 发 布目 次1 前言12 工法特点13 适用范围14 工艺原理25 工艺流程及操作要点36 材料与设备57 质量控制68 安全措施69 环保措施710 效益分析711 工程实例8 1 前言目前，各种复杂造型桥梁逐渐增多，桥梁内箱不断变化，其中钢管混凝土系杆桥内箱多，结构形状复杂，内模施工大部分采用分块加工，支架搭设，分节段组装。劳动力投入多，施工工期较长，质量控制难度大，箱室木粉多，清理难度大。图1.0.1桥梁脱壳化内膜青岛海德路桥施工的跨荣乌高速公路钢管混凝土系杆拱桥，采用模壳化内模体系施工，即运用三维CAD建模技术，分析内模模壳构造特点，本着定尺、定形、大块模板预制加工，模板整体组装与
4、多功能支撑形成施工一体化。提高了施工质量，加快了施工进度，降低施工难度，改变了传统施工工艺。在此基础上形成了模壳化内模体系施工工法。本工法运用三维建模分析构造特点和结构不同工况受力检算，合理确定分块部位及大小，内模分块预制、桥下模板支架整体拼装成型、模壳整体提升、快速安装施工一体化。提高施工质量，并取得较好的经济效益和社会效益。表1.0.1模壳化内模板体系施工工法分析适用条件对其他工序的影响技术难度工期分块预制任意平面形式及标高关系的结构面无小施工速度慢，工期较长。整体组装任意平面形式及标高关系的结构面无大施工速度快，总工期短。支撑体系跨度小、高度低，设备能进行吊装小较小施工速度快，总工期短。
5、整体提升平面形式规则及标高统一的结构面小大施工速度较快，总工期短。整体安装能在钢筋骨架内一次性安装完成较大小施工速度较快，总工期短。2 工法特点2.0.1 本工法对模壳化内模板体系对设计要求高。制作过程简单，模板制作精度要求高，施工工法易于提高工作效率，受周围环境影响小。在箱梁各施工工序影响小。2.0.2 本工法高空作业较少，无须操作架，模板组装、支撑内架作业基本在地面上进行，施工安全性高，容易保证质量。2.0.3 本工法模壳化内模施工，不影响钢筋绑扎和预应力施工作业，可以平行施工，能够加快施工进度，且降低操作难度、工效高，技术经济效果明显。3 适用范围本工法适用箱梁内模、混凝土结构面标高不同
6、、造型规则复杂的箱梁内箱施工，也适用于造型较为书杂箱梁结构施工。4 工艺原理4.0.1 箱梁内箱结构形状复杂，运用三维CAD建模分析结构形状及特点，合理对内模进行分块，内箱分块为顶板、侧模、上、下梗胁分别加工，以减少拼缝和实现大块预制模板。4.0.2 运用midasCivil2011软件对模板整体提升、混凝土浇筑每个阶段的各种工况进行结构受力和变形进行分析计算，主要包括：1 通过分析计算，确定模板采用木结构加工制作，支撑系统采用钢管式脚手架拱设。综合考虑模板结构、支撑系统、整体提升三方面的安全。2 模拟分析的工况包括：模壳化模板提升工况、箱梁混凝土浇筑工况。通过对提升和混凝土浇筑各个阶段不同工
7、况下的模拟分析，应着重控制：1）模板结构。分析模壳化模板在混凝土浇筑过程中的强度、刚度和稳定性。设计模板结构合理，构造简单。保证模板在提升、箱梁浇筑过程结构自身的安全。2）多功能支撑系统。计算各工况下对支架的作用力，验算最不利工况下的支撑体系内力及变形，以保证整体模板提升和混凝土浇筑过程中支撑系统的安全。保证混凝土结构的承载力满足要求。对不能满足要求的部位，应采取加固措施。5 工艺流程及操作要点 图5.1.1 模壳化内模施工体系工艺流程模板施工准备精确定位施工整体吊装就位模板拼装一体整体支架搭设设模板节段预制5.1 工艺流程模壳化内模工艺流程见图5.1.1。5.2 操作要点5.2.1节段模板预
8、制图5.2.1脱壳化内模采用三维CAD技术对箱梁建模分析结构形状，根据结构特点确定分块形状及分块数量，优化结构组成模块，以结构合理、少接缝、加工组装拆除方便。选用12mm厚的竹胶板用做内模板，选用80mm80mm方木（花旗松）用做内模板次肋，选用100mm100mm方木（花旗松）用做内模主肋，并进行强度、刚度、挠度检算。配板时宜选用大块竹胶模板为主板，其他规格的模板作为补充；配板后的板缝应规则，不得杂乱无章。次肋的配置方向与模板长度方向相垂直，主肋与次肋相垂直承受次肋传递的荷载，模板接缝刨有坡角，拼缝严密并涂玻璃胶。确定分块组装顺序，先顶盖、再上梗胁、后侧模与下梗胁。5.2.2 整体组装包括：
9、1 多功能整体支架搭设，严格按照设计的钢管数量及位置搭设钢管支撑体系，确保主龙骨传力点在钢管丝托上。水平钢管兼做对支撑和侧模定位架，钢管支架设有斜杆增强支架整体稳定性可兼并支撑不规则梗胁部位。图5.2.2-1。5.2.2-1支架结构2 整体模板组装。首先在内箱模板支架顶托摆放主肋方木（100mm100mm），方木纵桥向布置；安装内箱模板，模板定位精确；安装侧模与过人洞口模板；再安装上梗肋模板，用2寸钢钉装订模板接缝处，组装牢固。依次完成全部模板结构的安装，对内箱结构尺寸精度控制5mm以内，各连接点和锚固点装订牢固。3 临时加固。侧模和过人洞模板用倒正丝与支架拉结，用丝托水平方向撑紧模板，在组合
10、受力情况下模板达到牢固。4 吊点的设置。内箱的提升和安装阶段必须合理设置吊点，以确保模板提升系统的整体稳定性。每个模壳对称设置四个吊点；吊点位于内箱纵向1/4、横向1/4处。5.2.3 整体模板的提升包括：1 吊耳的设置。吊耳用16圆钢制作，下端锁扣在内模支架主接处，每个吊耳锁扣1根6m吊带。2 提升与同步性控制。提升分为试提升与正式提升两个阶段。整体模壳试提升阶段，以组装整体内箱离开地面100300mm为宜，停止提升12h，检查确认各机具及模壳内箱体系均处于正常状态后，进行正式提升。正式提升过程中，提升人员严格执行指挥人员的口令，按5000一步进行提升。见图5.2.3-2。5.2.3-2模壳
11、提升5.2.4 模壳式内箱就位。提升至设计标高后，测量定位的坐标位置，并与其设计位形进行对照，确定出模壳化内箱的位置偏差，按照实际的坐标位置调整至设计位置，再进行支撑点安装和加固，使其满足规范和设计的要求。5.2.5 模壳化内模安装就位内容包括：1 模板卸载的基本规定。对于大构件、造型复杂的结构卸落要遵循“变形协调，卸载均衡”的原则，依据施工模拟分析的结果，确定出每个吊点的卸载量，按照每个吊点均衡等比例的同步卸载。2 卸载的顺序与操作。卸载顺序为整体模壳与钢筋骨架对位（粗调）下移模壳支撑体系立杆与支撑点对准就位测量四周模板位置进行精调。卸载过程的操作与提升过程基本相同，每卸载一步均要对照实际挠
12、度值与模拟分析挠度值的差异。3 卸载检查。卸载前，测量模壳化内箱的实际位形，检查提升设备、吊点连接等情况。卸载一般应在初始卸载、中间卸载和卸载完成时，进行三次停歇，停歇时间在510min；一般卸载阶段之间的停歇时间为1030min。1）卸载过程，主要检查模壳化内模的协调变形情况，一旦出现偏差较大的情况应立即停止卸载。2）一般卸载阶段，应对卸载点、支撑点的变形和焊缝进行检查，并对比监测点的实际变形和模拟分析值的差异。3）初始卸载、中间卸载和卸载完成时，除检查模壳化内模的变形外，还要测量模壳结构的实际位形，并全面检查模壳的变形和支撑体系的变化情况。5.2.6 施工监测包括：1 测量与位形控制。拼装
13、施工前，建立平面坐标系和高程控制网。模壳化内箱提升和卸载过程，主要采用钢尺控制其提升和卸载的标高。每个提升、卸载阶段结束，测量模壳化内模的实际位形，并根据测量数据在内箱对接、就位时，及时调整模壳化内箱的位形偏差。2 变形监测。在模壳化内箱提升前和提升过程，应根据施工模拟分析确定的位置，安装位移计、水准仪和等监测设备。6 材料与设备6.1 材料6.1.1模壳化内模体系由主要由木模板设计及支撑系统设计组成，应根据我国现有材料和设计的要求选用。主要选用材料见表6.1.1。表6.1.1 材料选择序号物资名称型号、规格单位数量用 途备 注1立杆4.8150cm支484支架系统2横杆4.8400cm支14
14、4支架系统3横杆4.8250cm支240支架系统4丝托KTC-60个1280支架系统5方木10cm10cmm311主龙骨花旗松6方木8cm8cmm328次龙骨花旗松7竹胶板12mmm210676.2 机具本工法涉及的主要机具包括：塔吊、台式电剧、手拉葫芦、电刨子等见表6.2.1。辅助设备包括：角度尺、直角尺、钢尺、水准仪等。表6.2.1 主要机具序号名称型号规格数量备注1塔式起重机48082台2台式电锯1台3电刨子2个5手拉葫芦1t4个链子长度需满足要求7 质量控制7.1 质量标准7.1.1钢结构设计规范（GB 50017-2003）7.1.2木结构设计规范（GB 50005-2003）7.1
15、.3建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302011）7.1.4铁路混凝土梁支架现浇梁施工技术规程(TB 10110-2011)7.1.5铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10413-2003）7.2 质量控制措施7.2.1 施工前，提前完成桥梁内箱模板及支撑系统图纸的深化设计，结合模壳化内模施工的各阶段做出施工模拟分析，在此基础上再编制施工方案，并进行技术交底。模板进行现场验收，主要包括：模板结构尺寸、安装平面位置与标高的复核。7.2.2 竹胶板、主龙骨、次龙骨等原材料进场后，均应检查其质量证明书及材质化验单是否齐全，是否符合规范标准，并按规定对主要材料进行复检。7.2.3 模壳化
16、内模体系施工过程中，设专职人员对模板预制、安装质量进行过程控制。拼装过程重点监控接缝质量，提升过程中重点监控支架的变形情况，确保提升阶段模板支架稳定；卸载过程中监测，重点监控挠度变化、模板的位移情况及杆件的受力变形情况。7.2.4 内模就位、卸载后，应根据验收规范要求，对模板进行一次全面质量验收，主要验收内容应包含模板几何尺寸、坐标位置、支撑点等。8 安全措施8.0.1 内模施工前，必须对模板、支撑系统、模板整体提升进行模拟分析计算，确保其受力安全。整体模板提升前必需试吊，确保施工安全。8.0.2 对操作工人进行有针对性的安全交底，要求提升操作人员听指挥、听口令进行提升和卸落。现场应设一名指挥
17、员及多名专职的巡视人员，及时发现并解决提升和卸落过程中出现的问题。8.0.3 为确保提升和卸落的安全，每次提升前必须吊耳、卡环、钢丝绳等主要机具进行一次检查，确认均在正常使用状态下方可提升，提升过程中任意一个机具出现异常情况，必须立即停止作业。8.0.4 严格预防高空坠落，提升前清除模板上杂物，检查模板加固螺丝。8.0.5 提升过程中，除操作人员外，严禁非相关人员进入到提升模板下部空间，待提升完成12小时后其它作业人员方可进入施工。8.0.6 箱梁混凝土浇筑时设专人观察，一旦出现异常，必须立即停止作业。9 环保措施9.0.1 进场材料按照平面布置要求分类摆放整齐、标识明确，制作好膜壳摆放至指定
18、位置，保持环境整洁，避免造成废弃物污染。9.0.2 预制、拼装、提升和安装过程的噪音应控制在昼间70dB，夜间55dB。夜间施工应按照环保部门的要求办理夜间施工审批手续。9.0.3 木材下料时四周设有专用围挡，遮挡木屑扬尘。9.0.4 加工模板废料集中堆放，不得焚烧，避免对环境和成品造成污染。 10 效益分析10.1 经济效益10.1.1 成本分析。本工法模壳化内模体系本着定形、定尺、大块预制和多功能支撑统一体化施工技术，节约大量的材料租赁费、人工费、机械费用，提高了施工质量和施工进度。以海青铁路跨跨荣乌高速64米系杆拱桥工程为例，模壳化内模体系与非模壳化体系施工费用对比见表10.1.1，可见
19、模壳化内模体系施工成本低。表10.1.1 模壳化内箱休系施工与非模壳化体系施工比较施工方法施工工期桥梁内箱工程量租赁费/万元机械费/万元人工费/万元合计/万元非模壳化施工20天24126.49.4模壳化施工3天240.150.20.60.9510.1.2 工期分析。本工法内模模板大块预段、整体组装、提升、一次性安装就位，桥上作业只是安装工艺，从而能够有效的加快施工速度。以青岛市海青铁路跨荣乌高速64米系杆拱为例，由于模壳化内模体系技术先进、策化合理，使总工期缩短了17天月。10.1.3 质量安全分析。采用模壳化内模休系施工，解决了复杂造型识图、下料、拼装难的问题，全部内箱预制、拼装支撑休系均在
20、地面上施工，相对位置准确无误，而且避免了高空作业带来的不安全因素。10.2 社会与环保效益采用本工法进行复杂造型的桥梁内箱模板施工，能够加快施工速度，缩短工期，降低工程成本。另外，本工法使用的设备简单、工艺巧妙，大大提高了工作效率和模板制作精度。通过实际工程应用证明，本工法具有较好的技术经济效果和较高的推广应用价值。11 工程实例11.1 青岛市体育中心游泳跳水馆工程11.1.1 工程概况。海青铁路跨荣乌高速系杆拱桥采用钢管混凝土系杆拱结构，计算跨径64m，梁长65.5m。主梁采用箱形截面，拱肋为钢管混凝土结构，哑铃型断面。拱肋与主梁的刚度之比为1/17.88，属于刚性系梁刚性拱。图11.1.
21、1 64米系杆拱桥系杆拱桥系梁长65.5m，梁高2.5m，端部增加至3.0m。梁顶宽10.3m，底宽7.6m，端部底宽加宽至8.3m，梁体顶板厚30cm，底板厚30cm，中腹板厚30cm，至两端加厚至50cm；边腹板厚35cm，至端部附近加厚至120cm。梁端设置厚300cm的横梁，相应吊杆位置设置横隔墙，隔墙厚30cm。系梁拱座为满足拱肋嵌固，横向宽度为1.15m。系梁梁端7.05m范围内及拱脚采用C55聚丙烯纤维混凝土，并与拱脚一同浇注，其余部分采用C55混凝土。主梁采用等高度、单箱双室，箱梁顶宽10.3 m，底宽7.6 m，梁高2.5 m。全桥标准内箱20个，内箱尺寸4.5 m3.3 m
22、1.9 m；4个梁端变截面模板，长5.55 m宽3.3 m高1.2 m。模板胁梗多，拼装难度较大。见图11.1.1。11.1.2 施工情况。根据对内箱三维建模的模拟分析，现场采用了桥下模板分块预制、整体拼装、支撑安装施工一体化，避减少高空作业。分四个阶段完成模壳化内箱节段预制、拼装成形、提升、安装。 1 运用三维CAD建模分析内箱结构特性分析，设计出最佳分块预制方案，实现分块预制模板。2 在桥下施工现场搭设多功能支撑系统，试装预支预制模板，对其内箱加固具备提升条件。3 合理布设吊点，运用现有机械设备塔吊进行提升。4 根据测量布设的控制点对整体内箱模板安装检测精度。11.1.3应用效果。海青铁路跨荣乌64米系杆拱桥通过本工法的成功实施，造型达到设计要求，且提高了工效、降低了施工成本、确保了总工期目标的实现，为确保工程提前竣工创造了良好的条件，同时通过此项方案应用节省了大量的脚手架租赁和人工费，较大程度的降低了施工成本。编写：吕同占审核：孙成山批准：孙成山
