SS级加强型防撞护栏预留混凝土平台施工工法

SS级加强型防撞护栏通信管道混凝土平台施工工法浙江金筑交通建设有限公司、浙江省交通工程建设集团有限公司胡兵良、刘向阳、姚贤贵、何刚刚、叶水标1 前言近年来随着社会发展，高速公路桥梁建设也越来越多，穿越高速公路桥梁的通信设施，老式措施是在桥梁护栏混凝土外侧等间距布置预埋钢板，并将型钢三角支撑架焊接于预埋钢板上，再进行涂装防腐后架设、安装通信管道，此措施施工的型钢支撑架和预埋钢板易腐蚀，需常常作防腐解决，导致维护施工次数多、投入人工费和材料费高、存在着安全隐患多等问题。针对这一问题，浙江金筑交通建设有限公司与省交工集团共同开创研发了SS级加强型防撞护栏通信管道混凝土平台施工技术，应用于云景高速公路二合同段桶背降桥群和杭新景高速公路第16标田浦特大桥实际施工中，获得了良好效果，现总结编制成工法。工法核心技术重要创新点经浙江省科技信息研究院国内查新的结论：在国内所检工法与文献中未见报道。工法波及的成果。巳申报并授权国家实用新型专利：可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架（专利号：20866168.1）、移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车（专利号：20864672.8）和用于SS级护栏模板连接、加固的可行走操作平台架（专利号：20866091.8）；巳申报并受理发明专利，对SS级护栏以及护栏预留混凝土平台进行施工的措施（专利号：10729531.X）。2 工法特点2.1 可提高工程质量。由于采用了钢筋混凝土平台替代型钢三角支撑架施工技术，防撞护栏和通信管道混凝土平台结合形成整体，构造稳定可靠。2.2 可减少施工成本。采用通信管道混凝土平台施工无需常常对型钢三角支撑架及配件进行防腐解决，节省了大量防腐材料费和人工费用。2.3 可消除安全隐患。应用在通信管道混凝土平台上架设、安装通信管通施工措施，彻底取消高速公路运营后需对型钢三角支撑架及配件作防腐解决施工工序，消除了后续施工安全隐患。2.4 环保节能效果明显。减少了防腐材料施工产生的有害气体，节省了后续施工的劳动力和防腐材料费。3 合用范畴本工法合用于桥梁工程中设有通信管道的防撞护栏施工。4 工艺原理应用移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车，启动卷杨机将护栏钢模板吊装移动至护栏位置下放并精确就位和固定，见图4-1 ；将用于SS级护栏模板连接、加固的可行走操作平台架移至护栏外模板边沿并与已安装外模板用螺栓进行预连接，将护栏外模板调节到位后用对拉螺杆与内模板连接牢固并浇筑护栏混凝土，见图4-2 ；用SS级护栏预留混凝土平台操作架进行单个通信管道混凝土平台的钢筋、模板安装、混凝土浇筑，见图4-3，依次循环施工；然后进行通信管道设施安装施工。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程见图5.1-1 图5.1-1 施工工艺流程图预留混凝土平台施工各车、架设立预留混凝土平台施工各车、架加工预留混凝土平台钢筋、模板安装预留混凝土平台模板拆除、养生预留混凝土平台浇筑预留混凝土平台上通信管道安装护栏钢筋、模板安拆及混凝土浇筑5.2 操作要点5.2.1 预留混凝土平台施工各车、架设立图5.2.1-1 移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车平面图图5.2.1-2 移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车正面图1、移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车设计1) 经计算本模板车，用【10槽钢焊接成由正方形（长2.6m、宽1.0m）及梯形（底宽1.0m、顶宽0.4m）构成的底盘架；在离底盘架前端0.5m位置下面安装前排轮子，轮子直径为60cm，中轴为3cm；在底盘架后端0.15m位置下面安装后排轮子，轮子直径为10cm，见图5.2.1-1。图5.2.1-3 移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车侧面图2) 在底盘架前端正中位置上面焊接由2根L55角钢，间隔5cm构成的立杆，在2根立杆之间的前、背面均等间距焊接18钢筋构成整体式立杆，并在立杆悬臂端头及转角处焊接5cm转角滑轮；在离立杆顶端下0.3m、底盘架后端0.4m处焊接2根18斜支撑，见图5.2.1-2；3) 在悬臂端与立杆交角下用18钢筋焊接等腰三角形（0.4m0.4m）斜支撑；在底盘架后端安装0.5T卷杨机，并将8钢丝绳穿越转角滑轮直至悬臂端头，挂上钓勾并用多种卸扣紧扣牢固，见图5.2.1-3。图5.2.1-4 -剖面图（正面图）2、用于SS级护栏模板连接、加固的可行走操作平台架设计1) 经计算本操作平台架，用【10槽钢焊接成由正方形（长2.6m、宽1.0m）构成的可行走底盘架；在离底盘架前端0.5m位置下面安装前排轮子，轮子直径为60cm，中轴为3cm；在底盘架后端0.15m位置上面焊接18钢筋推扶手，下面安装后排轮子，轮子直径为10cm，见图5.2.1-4.。2) 在底盘架前、后排四个交角处分别焊接钢管立杆，在底盘架长边外侧正中向两边各0.3m位置焊接两根钢管立杆，在钢管立杆顶焊接4根（2根：2m；2根：1m）L55角钢以形成可行走操作平台骨架，在立杆与底盘架交角处分别焊接18斜支撑，在长方形立体中心与底盘架长边中心向两边各0.3m位置焊接2根L55角钢爬梯（外侧为起步，内侧为终步），在爬梯顶端和长边立杆上（离顶0.3m）焊接2根L55角钢（悬臂）作为人行走道，在爬梯顶端焊接2根（1m高）L55角钢立杆，然后在立杆顶用18钢筋与长边立杆和人行走道角钢（悬臂端头）焊接形成三角支撑；图5.2.1-5 用于SS级护栏模板连接、加固的可行走操作平台架侧面图图5.2.1-6 -剖面图（挂篮正面图）3) 在底盘架前、后排立杆顶下0.3m位置各用1根钢管与立杆用扣件紧固形成钢管悬臂梁，并在钢管悬臂梁0.7m位置和底盘架与立杆交接处用钢管作斜支撑（用扣件连接牢固），又在钢管悬臂梁1.4m（离立杆）位置底下面焊接钢塑组合50轮子、上用钢筋焊接三角形支撑脚，见图5.2.1-5.。 4) 挂篮主筋为4根14钢筋，副筋为5根10弯折成U字形钢筋，底板由1根12U形钢筋、7根12一字钢筋构成，见图5.2.1-6。3、可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架设计1) 经计算本预留混凝土平台操作架，用2根长1.35m的 L55立杆和3根宽1.0m，其中1根角钢、2根钢筋的横肋构成立杆骨架，在其底部及护栏顶面下0.4m位置分别安装2个10cm、2个8cm轮子和底部上0.3m位置焊接配重图5.2.1-8 可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架（断面图）篮，见图5.2.1-7。图5.2.1-9 -剖面图（外侧正面图）图5.2.1-7 -剖面图（内正面图）2) 用2根长1.55m的L55弯成105度并与主立杆骨架焊接形成0.85m的悬臂梁，在离悬臂角端0.35m位置安装2个10cm轮子，并在角端与悬臂端各焊接1根长1.5m圆弧形钢筋，见图5.2.1-8。3) 用4根L55立杆（其中：2根长1.55m，在0.8m位置弯成90度；2根斜长0.84m）、2根斜长0.84m的18钢筋和2根长1.0m的 L55横肋与悬臂杆角钢焊接牢固，且在两根角钢横主肋端分别安装10cm轮子，再用4根长1.0m的14钢筋、3根12钢筋（其中1根U字形，长2.2m；2根长方形，长3.2m）焊接构成挂篮，并在挂篮底面用6根1.2m长的12钢筋作踏板；见图5.2.1-9。5.2.2 预留混凝土平台各施工车、架加工1、对进场的型钢、角钢等原材料进行验收，合格后方可使用。2、根据设计图纸及设计意图向施工操作人员进行有关技术交底。3、按照设计图纸精确下料并分类堆放。4、根据各车、架设计图纸的先主骨架后辅件施工顺序，逐个焊接形成：移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车，用于SS级护栏模板连接、加固的可行走操作平台架，可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架。5、焊缝必须饱满并符合设计与规范规定。5.2.3 护栏钢筋、模板安拆及混凝土浇筑1、准备工作1) 由测量人员根据桥梁控制点放出防撞护栏的内外轮廊线和离护栏内轮廊线0.3m处的模板检查线，并用墨线弹在梁板上，。图5.2.3-1 预留孔洞布置图2) 每隔5m10m在防撞护栏预埋筋上，测放出护栏顶面高程控制线并用红漆标注在钢筋上，作为钢筋绑扎时的高程控制线。3) 在防撞护栏内线的梁板顶面上，由施工人员根据防撞护栏设计标高用水泥砂浆抹带找平，宽约10cm。图5.2.3-2 预留孔洞构造布置图置图4) 根据等间距2m布置的预留混凝土平台尺寸，在每块长2m护栏外模板中心位置及底面以上30cm处切割30cm12cm预留洞，见图5.2.3-1，并在预留洞两侧各焊接1根长30cm的16直立筋，且在两直立筋正中各焊接一种12的形扣环。又配备一块长35cm、宽20cm高强覆膜竹胶板，并用14钻头等间距钻预留钢筋孔。见图5.2.3-2。5) 在护栏内、外钢模板背面中心位置各焊接18的人字吊环钢筋。6) 在安装使用前的钢模板应将表面砂浆、水泥浆及浮锈等污染物清除干净，并进行抛光解决，涂刷专用脱模剂，规定脱模剂涂刷均匀，即不聚成团状，也不成股下流为宜，保证混凝土表面光洁和混凝土不沾模板。2、护栏钢筋安装1) 钢筋应在集中加工场加工后运到桥上进行绑扎。2) 根据防撞护栏内、外侧边线位置，对梁上预留筋进行整顿，按照设计图纸和测量放线位置进行钢筋绑扎与焊接，绑扎时先绑扎立筋，立筋的位置调好后再绑扎横向钢筋。3) 钢筋安装完毕后，对其顶面标高、钢筋数量、钢筋焊接、保护层厚度等进行全面检查，合格后方可进行下道工序施工。3、护栏模板安装图5.2.3-4 外模加固示意图图5.2.3-3 内模加固示意图1) 内模板安装：将移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车推到桥面上的模板位置，开动倒开关，把卷扬机钢丝绳拉长并将钓勾勾进模板人字吊环，再开顺开关将护栏模板提高至一定高度（一般离地面约60cm），将模板车推至护栏位置对准下放就位并临时固定，相邻模板用20螺栓连接。在桥面上离护栏模板约1m位置种植16钢筋，钢筋与桥面设有一定角度或弯曲成弯钩，用安装有可调节法兰钢筋将护栏模板与种植钢筋连接并支撑牢固，如图5.2.3-3。2) 外模板安装：环节雷同内模板安装，将模板提高至比内护栏模板高约20cm，向前推移到护栏位置，慢速下放就位（注意：应将护栏外模板设计为，在无外操作平台即能将护栏外模板临时锁定于内模板上），待外操作平台架移到位后再将相邻模板连接固定，相对的模板用对拉螺杆固定。见图5.2.3-4。4、混凝土浇筑1) 防撞护栏混凝土采用人工入模和罐车部分入模浇注。2) 混凝土采用按斜向分段、水平分层浇筑法，浇筑速度宜缓慢，有助于引出气泡（第一层浇注到护栏底部斜边下角变点，第二层浇注到斜边上角变点，第三层浇注到完毕）。斜向分段应以5m左右为宜。3) 严格控制振捣时间，振捣过程中规定振点均匀，每次插入下层砼10左右，严禁振捣棒直接接触模板。振捣时间以混凝土表面泛浆不再下沉，模板侧边无气泡冒出为宜。4) 为了避免砼表面浮现气泡、水纹等，混凝土的坍落度严格按照配合比施工，对于不合格的混凝土严禁使用。在混凝土浇注过程中，要随时跟踪检查，发现模板变形，要及时加固调节，并将混凝土重新振捣。5) 护栏混凝土浇注完毕后，顶面采用三次收浆。第一次用木抹子抹平，第二次用铁抹子抹平初压光，第三次待混凝土初凝时用铁轧子用力轧光，规定表面平整。5、拆模养生1) 混凝土浇筑完毕后应根据混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损时方可拆模，对护栏表面和真缝进行清理后洒水养生，养护时间应不少于7d。2) 护栏拆模后，模板下抹平的砂浆带应及时剔除，清理干净。5.2.4 预留混凝土平台钢筋、模板安装1、预留混凝土平台钢筋安装图5.2.4-1 预留平台钢筋照片1) 钢筋加工制作的几何尺寸严格按施工设计进行，在钢筋加工场集中加工制作成半成品，运送并按每工作台班需求量等距离堆放桥面上。2) 在护栏钢筋安装完毕后，再根据预留混凝土平台等间距尺寸安装绑扎预留混凝土平台主钢筋。在外护栏立模前将制作好的预留混凝预土平台的主钢筋与护栏钢筋绑扎牢固，其位置、高程应认真检查复核，确认无误后点焊于护栏钢筋上，见图5.2.4-1。其型号、规格及尺寸应符合设计规定。3) 运用可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架，将护栏上的预留筋进行整顿，然后按照图纸和测量放线位置，套入且调节好箍筋位置，再与主钢进行绑扎牢固并垫好保护层。依次循环进行钢筋安装绑扎施工。2、预留混凝土平台模板安装!) 根据护栏每个预留平台 长30cm、宽30cm、厚12cm 尺寸，配制高强覆膜竹胶板底模、侧模，制作10、16形支撑，将底、侧模与10形钢筋制作成预留混凝土平台式整体模板，再加工楔形木块和加劲肋，见图5.2.4-2。图5.2.4-3图5.2.4-22) 应用可推动附臂式SS级护栏预留混凝土平台操作架，在护栏外侧面根据预留平台标高、尺寸放样画线，在预留混凝土平台两侧10cm处用电锤打15孔洞，并将16钢筋打入形成悬臂梁。将两根16形钢筋架设于悬臂梁上并架设两根加劲肋，将整体模板从外向内套进，用楔形垫块调节究竟标高及中心轴线后打压紧固，见图5.2.4-3。再用12#钢丝将模板与钢筋捆绑牢固。3) 模板安装完毕后，对其平面位置、顶面标高、模板接缝、支撑加固、模板线型等进行检查，合格后方可进行下道工序施工。5.2.5 预留混凝土平台浇筑1、由于预留平台混凝土方量较少，应根据现场状况拟定混凝土生产量和运送方式。混凝土到现场后先检测坍落度，符合规定后方可浇筑施工。图5.2.5-1 预留混凝土平台浇筑成形照片2、预留混凝土平台采用人工入模，小平板振动器振捣措施浇筑施工，振捣过程中规定振点均匀，模板侧边无气泡冒出为宜。在混凝土浇注过程中，随时跟踪检查，发现模板变形，及时加固调节，并将混凝土重新振捣。3、混凝土浇注完毕后，顶面采用二次收浆。第一次用木抹子抹平并用铁抹子进行初压光，第二次待混凝土初凝时用铁抹子压光，规定表面平整，见图5.2.5-1。5.2.6 预留混凝土平台模板拆除、养生1、待混凝土浇筑成形后，其强度应不小于5MPa方可拆模，且要保证其表面及棱角不致因拆模而受损坏。图5.2.6-1 底托安装示意图2、对预留混凝土平台养生应安排专人负责，并应用土工布覆盖后洒水养生，养护时间应不少于7d，也可根据气温、湿度和水泥品种、外加剂状况等，酌情延长。3、预留混凝土平台拆模后，应将模板清理干净，并堆放整洁，继续循环施工。5.2.6 预留混凝土平台上通信管道安装图5.2.6-2 通信管道示意图1、待预留平台混凝土强度达到设计强度后方可开始安装通信管道施工。2、在预留混凝土平台中心轴线偏左或右5cm位置，用电锤打两个10的膨胀螺栓孔，埋入10膨胀螺栓并打紧，再铺设12镀锌工字钢底托架，并用螺母将其连接紧固，见图5.2.6-1。依次逐个安装底托架施工。3、应用移动式迅速吊装、拆除SS级护栏模板车将通信管道（镀锌钢管或管箱）吊至预留混凝土平台上方对准位置慢速下放就位，穿入8钢丝钳（圆弧形或形），套入螺母后用板手将其逐渐旋紧，依次施工下一根通信管道，同样以其措施逐段安装通信管道，见图5.2.6-2。5.3 劳动力组织见表5.3-1表5.3-1 劳动力组织表序号工种人数责任范畴1技术负责人1人负责设计图纸、施工技术、质量等工作2质检员1人负责质量控制、检查、施工记录、数据整顿等工作3测量员1人负责现场测量工作4安全员1人负责现场安全管理等工作5操作工6人负责现场安装、拆除工作6电焊工2人负责现场电焊工作7特种工2人负责现场吊装及指挥工作8电工1人负责现场电工工作6 材料与设备6.1 重要工程材料 重要工程材料见表6.1-1表6.1-1 重要工程材料表序号材料名称规格序号材料名称规格1角钢L50mm50mm5mm10镀锌托架122槽钢1011镀锌钢管150 mm3钢管48mm3mm12钢丝钳8 mm4钢筋8mm18mm13钢丝绳20 mm5电焊条502焊条14膨胀螺栓10 mm 6水泥P.O 42.515卷杨机0.5T7黄砂中砂16扎丝18#、20#8碎石16.5mm32.5mm17轮子50mm、100 mm、600mm9外加剂高性能减水剂6.2 工程机械设备重要工程机械设备见表6.2-1表6.2-1 重要工程机械设备表设备名称型号数量设备名称型号数量全站仪TC4021台水准仪DS21台电焊机BX5002台切断机J3GC-4001套弯曲机GZ221台平板振动器ZID-35-11台7 质量控制7.1 质量控制原则7.1.1 工法执行公路桥涵施工技术规范（JTG/T F 50-）；7.1.2 工法执行公路工程质量检查评估原则（JTG F80/1-）。7.2 质量控制措施7.2.1 钢材应有出厂合格证及质量保证资料，且按规定进行检查，合格后方可使用；7.2.2 钢筋加工配料时，要精确计算钢筋长度，如有弯钩，应加其长度，并扣除钢筋弯曲成型的延伸量；7.2.3 钢筋预埋位置、间距应对的、其骨架尺寸、保护层厚度应符合设计规范规定；7.2.4 预留混凝土平台模板与护栏混凝土面应粘贴双面胶带，并用扎丝拉结紧固；7.2.5 施工过程中应跟蹿检查模板，避免模板变形移位，从而影响混凝土质量；7.2.6 各施工车、架必须按设计图纸加工、制作与焊接。8 安全措施8.0.1 各施工车、架操作工在岗前应进行安装、技术交底；8.0.2 各施工车、架应由专业人员操作，定责定岗，在吊装、移运过程中应严格按起重作业安全操作规程施工；8.0.3 各施工车、架配重必须不小于设计的配重量，周边挂设安全网围护；8.0.4 施工操作人员应按规定配备保险绳、保险带等个人劳动保护用品；8.0.5 施工操作人员上下通道、人行爬梯按规定设立扶手；8.0.6 安装或拆除模板、通信管道等设备能力、钢丝绳承载力必须有足够的安全系数。8.0.7 在跨线、乡村等地方道路施工时，必须设立标志标牌，并配备专职人员现场看守；8.0.8 严禁向桥下抛碎石、砂子等物体。9 环保措施9.0.1 在施工场地设废水解决池，经沉淀解决达标后排入河道，避免对水资源导致污染；9.0.2 模板刷油地点固定并设好防污措施，避免废油进入土壤或水域；9.0.3 冲击电锤施工应采用喷水降尘措施，避免粉尘污染周边环境；9.0.4 在施工过程中应对托架、管材等轻拿轻放，减少噪音污染。10 资源节省10.0.1 预留混凝土平台为永久性钢筋混凝土构造，浇筑成型后可始终使用，减少了钢材更换或后续多次维护使用的防腐材料，减少了材料在使用中的消耗，提高了材料使用效益；10.0.2 采用本工法施工，减少了后续钢材防腐施工劳动力，有助于推动工艺原则化、规范化，提高了通信管道施工质量和效率，节省了人工费用。11 效益分析11.1 经济效益本工法与老式预埋钢板后再焊接三角型钢支架施工相比，可节省后续更换及维护使用防腐材料、人工等费用，经济效益明显。以云景高速公路第二合同段桶背降桥群和杭新景高速公路第16标段田铺特大桥为例，2281个预留混凝土平台施工，可节省成本98311元，单个节省成本分析见表11.1-1。表11.1-1 节省成本分析表（单个）项目数量型钢支架(元)混凝土平台(元)增减费用(元)备注12钢筋1.1kg6.6/-6.62根0.6m长，含加工费6000元/t.钢板4.7kg30,6/-30,61块30201cm钢板，含加工费6500元/t.10工字钢12.6kg81.9/-81.91根1.2m工字钢，含加工费6500元/t.防腐材料0.6kg48.0/-48.0含人工费80元/kg混凝土0.0216m3/64.864.8含施工费3000元/ m312钢筋8.52kg/51.151.112根0.8m长，含加工费价6000元/t8钢筋1.34kg/8.18.14根0.85m长，含加工费价6000元/t合计167.1124.0-43.1228143.1=98311元11.2 质量与社会效益本工法减少了型钢三角支撑架、预埋钢板易腐蚀，需常常性作防腐解决或更换三角支撑架等施工作业，解决了营运后施工维护作业次数多、投费用高、存在着安全隐患多等问题，为此后类似设计施工提供了有利保障，成型的预留混凝土平台强度高、色泽一致、外观美丽，质量好，充足发挥了质量效益，从而进一步发挥了社会效益。12 应用工程实例12.1 实例一云景高速公路二合同段桶背降桥群工程造价为7600万元。桶背降左右线桥梁设计类型为分离式，荷载级别：公路-I级；上部构造均采用30m先简支后持续预应力混凝土T梁，单幅桥宽11.75m，每幅桥布置5片T梁。桶背降桥左线桥跨布置为48孔30m=1440m，桶背降桥右线桥跨布置为27孔30m=810m。桶背降左右线桥梁均采用SS级加强型防撞护栏：桶背降1号桥左右线为1486.0m，桶背降2号桥左右线为1555.0m，桶背降3号桥右线为809.0m，SS级加强型防撞护栏合计3850.0m，其中1925.0m布置预留混凝土平台。合计980块通信管道预留混凝土平台。于6月30日动工，1月31日竣工。本工程应用SS级加强型防撞护栏预留混凝土平台施工，成功解决了型钢三角支撑架、预埋钢板易腐蚀，需常常性作防腐解决，导致维护作业次数多、投入费用高、存在着安全隐患多等问题，得到了业主、监理、业内人员的好评。12.1 实例二杭新景高速公路第16合同段，田铺特大桥工程造价为10846万元。田铺特大桥设计类型为整体式和分离式组合，荷载级别：公路I级。原则单幅桥宽11.5m，布置T梁6片。左、右线上部采用3230m+840m 、420m+3330m+640m先简支后持续预应力混凝土T梁，左、右线共40+43=83跨先简支后持续预应力混凝土T梁。左、右线桥长合计1315m+1285m=2600m，均采用加强型防撞护栏，共布置643块+658块=1301块通信管道预留混凝土平台。于3月1日动工，8月份竣工。本工程应用SS级加强型防撞护栏预留混凝土平台施工，成功解决了型钢三角支撑架、预埋钢板易腐蚀，需常常性作防腐解决，导致维护作业次数多、投入费用高、存在着安全隐患多等问题，得到了业主、监理、业内人员的好评。