用于支撑万吨级转体拱桥拱座上盘的砂箱组合全砂底模施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体是一种用于支撑万吨级转体拱桥拱座上盘的砂箱组合全砂底模施工方法。

背景技术：
平面转体拱桥施工法的步骤一般为:将拱圈分成两个半跨，分别利用两岸地形施工上、下盘，立简单支架并拼装拱肋，设置扣索和背索，张拉扣索使拱肋脱离支架，通过上盘慢速转动带动拱肋转体，张拉扣索调整拱轴线和拱顶标高符合要求后合拢。转体拱桥的拱座上、下盘与中心转动铰组成转动系统建造完成后，通过上盘相对下盘转动来实现转体，转体拱桥需要分别建造上、下盘，常规工艺在下盘建造完成后通过搭建钢结构支架和钢模板作为支撑底模，然后建造上盘及其他上部结构，于上盘及上部交界墩等附属结构物的重量巨大，使用常规模板作为上盘底模往往具有较大隐患，若在上盘浇筑过程中上盘底模发生漏浆及胀模等情况将会影响到转体施工作业，造成巨大的经济损失。

技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，从而提供一种能够使上盘浇筑施工安全可靠的用于支撑万吨级转体拱桥拱座上盘的砂箱组合全砂底模施工方法。本发明解决所述问题，采用的技术方案是：一种用于支撑万吨级转体拱桥拱座上盘的砂箱组合全砂底模施工方法，包括如下步骤：步骤(一)：转体拱桥拱座下盘建造完成后，设置侧模板及其固定装置形成砂底模布置范围，在砂底模布置范围内布置钢珠砂箱和普通砂箱组成砂箱群；步骤(二)：用河砂将砂箱周围填实铺平。步骤(三)：以砂箱群区内的河砂顶面为基准浇筑一层砂浆垫层，砂浆垫层表面抹平，砂浆垫层顶面与砂箱顶面形成统一平面。步骤(四)：在转动球铰区填埋河砂并压实处理成与设计方案弧度相符的曲面，曲面表面浇筑一层砂浆垫层并将表面抹成与设计方案弧度相同的曲面，然后支设转动球铰区钢筋网及附属设施，最后浇筑成钢筋混凝土至与砂箱顶面高度平齐，砂箱群区内的砂浆垫层顶面与砂箱顶面及转动球铰区混凝土形成统一平面。采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：①一方面发挥了砂箱承载力大的优势用于承担上盘及交界墩重量；另一方面利用了河砂与砂浆垫层承载力强变形小的优点，用于上盘成型以保证安全确保上盘底面精度；同时还利用砂浆垫层平整坚固的优点，为上盘施工提供平整的作业面。用砂箱组合全砂底模来代替安全系数低承载力小的支架模板，避免了旧工艺中因上盘重量过大易造成模板胀模变形及漏浆等事故从而严重影响后期转体作业、造成巨大损失。②工艺简单、装拆方便、造价低廉，不浪费资源，有利于节省工期、节约资金，具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。作为优选，本发明更进一步的技术方案是：步骤（一）中以上盘浇筑轮廓线外扩五十厘米为界设置侧模板并设置拉结钢筋加固侧模板，形成砂底模布置范围，模板采用钢模板，模板固定用拉结钢筋采用Φ20钢筋焊接而成。拉结钢筋布置两层，以侧模板纵向作用范围1/3和2/3位置为拉结点，拉结钢筋避开砂箱沿纵横向设置，设置间距在两米以内，通过转动球铰区域的拉接钢筋间距大于通过砂箱群区域的拉接钢筋间距。步骤（一）中沿上盘转动球铰区边缘砌筑一圈环形砌体墙作为分隔砂箱群区域和转动球铰区域的模板。步骤（一）中砂箱布置前要先采用反力法预压。采用预压钢架和油压千斤顶对砂箱进行预压，每个砂箱按设计值的1.2倍进行预压，砂箱经千斤顶预压后锁定，以保证砂箱群有足够的承载力。步骤（一）中每个上盘底部均匀布置六十个个普通砂箱，尾部均匀布置二十个钢珠砂箱；普通砂箱内装经筛分炒干后的河砂，钢珠砂箱内装直径五毫米的钢珠。步骤（二）中采取分层摊铺、分层振捣夯实的方式，摊铺采取人工摊铺，釆用插入式振捣器振捣，采用手持式冲击夯实机夯实，每次摊铺厚度在三十厘米以内，填实铺平后对砂箱周边进行处理，用河砂将砂箱四周处理成45°斜面，只留砂箱顶面在外。步骤（三）和步骤（四）中砂浆垫层选用M15砂浆，厚度为十厘米，一方面其承载力能够满足设计要求，另一方面在转体后有利于拆除。步骤（四）中转动球铰区在填埋河砂前首先在上、下转动球铰边缘区抹一层黄油，然后用混凝土将黄油层封闭，避免后续填埋河砂时灌入上下盘之间影响转体作业。附图说明图1是本发明实施例砂箱组合全砂底模的位置示意图；图2是本发明实施例砂箱组合全砂底模的侧视结构示意图；图3是本发明实施例砂箱组合全砂底模的主视结构示意图；图中：上盘1；下盘2；转动球铰3；钢珠砂箱基础4；普通砂箱基础5；钢珠砂箱6；普通砂箱7；侧模板8；拉结钢筋9；环形砌体墙10；河砂11；砂浆垫层12；混凝土13；上盘浇筑轮廓线14；砂箱组合全砂底模15。具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。参见图1、图2、图3，一种用于支撑万吨级转体拱桥拱座上盘的砂箱组合全砂底模施工方法，包括如下步骤：步骤(一)：转体拱桥拱座下盘2建造完成后，以上盘1浇筑轮廓线外扩五十厘米为界设置侧模板8并设置拉结钢筋9加固侧模板8，侧模板8所围区域形成砂箱组合全砂底模15的布置范围，模板采用钢模板，模板固定用拉结钢筋9采用Φ20钢筋焊接而成，在砂箱组合全砂底模15的布置范围内根据设计浇筑钢珠砂箱基础4和普通砂箱基础5，布置钢珠砂箱6和普通砂箱7组成砂箱群，砂箱布置前要先采用反力法预压，采用预压钢架和油压千斤顶对砂箱进行预压，每个砂箱按设计值的1.2倍进行预压，砂箱经千斤顶预压后锁定，以保证砂箱群有足够的承载力，普通砂箱7设置六十个且均匀布置在上盘1底部，钢珠砂箱6设置二十个且集中均匀地布置在上盘1的尾部，普通砂箱7内装经筛分炒干后的河砂11，钢珠砂箱6内装直径五毫米的钢珠，拉结钢筋9布置两层，以侧模板8纵向作用范围1/3和2/3位置为拉结点，拉结钢筋9避开砂箱沿纵横向设置，设置间距在两米以内，通过转动球铰3区域的拉接钢筋9间距适当放宽，要大于通过砂箱群（钢珠砂箱6和普通砂箱7）区域的拉接钢筋9间距，沿上盘1转动球铰3区域边缘砌筑一圈环形砌体墙10作为分隔砂箱群（钢珠砂箱6和普通砂箱7）区域和转动球铰3区域的模板。步骤(二)：砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）及模板（侧模板8和环形砌体墙10）设置完成后,用河砂11将砂箱群区域内的砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）周围填实铺平,填铺采取分层摊铺、分层振捣夯实的方式，摊铺采取人工摊铺，釆用插入式振捣器振捣，采用手持式冲击夯实机夯实,每次摊铺厚度在三十厘米以内,砂箱群区域内的河砂11最终铺平夯实顶面以低于砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）顶板面十厘米为准，此时还需对砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）周边进行处理，用河砂11将砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）四周处理成45°斜面，只留砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）顶面在外，河砂11铺平夯实至要求高度后需对其承载力和平整度进行检测,平整度检测采用经纬仪进行，检测合格后方可进行下一步工作。步骤（三）：以砂箱群区内的河砂11填实顶面为基准浇筑一层十厘米厚的M15砂浆垫层12，砂浆垫层12表面抹平，同样采用经纬仪进行平整度检测，各点高度与设计高度误差不超过一厘米，砂浆垫层12顶面与砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）顶面在同一水平面，二者形成统一平面，此平面即为上盘1施工的砂箱群区底模面，它与此后施工完成的转动球铰3区底模面共同构成上盘1施工底模面。步骤(四)：转动球铰3区在填埋河砂11前首先要对上、下转动球铰3边缘区域进行处理，处理方式为：先在上、下转动球铰3边缘区抹一层黄油，然后用混凝土13将黄油层封闭，其目的在于避免后续填埋河砂11时灌入上盘1和下盘2之间影响转体作业，依照上盘1转动球铰3区设计方案进行转动球铰3区施工，在转动球铰3区填埋河砂11并压实处理成与设计方案弧度相符的曲面，曲面表面浇筑一层十厘米厚M15砂浆垫层12并将表面抹成与设计方案弧度相同的曲面（在进行河砂11填埋和砂浆垫层12作业时要注意保持转动球铰3上表面的清洁，可采取预先覆盖塑料薄膜的方式，支设钢筋网前拆除薄膜），然后支设转动球铰3区钢筋网、转体牵引索对称锚固牛腿装置和抗裂加固工字钢群等其他附属设施（钢筋网及抗裂加固工字钢群根据设计设置足够长度预留段，预留段钢筋网与后续施工相连接），最后浇筑成混凝土13至与砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）顶面高度平齐，至此砂箱群区内的砂浆垫层12顶面与砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）顶面及转动球铰3区混凝土13形成统一平面，此平面即为后续施工的作业面。由砂箱群区砂箱（钢珠砂箱6和普通砂箱7）组合全砂底模和转动球铰3区砂箱组合全砂底模组成的统一砂箱组合全砂底模15形成后，便可以以砂箱组合全砂底模15为模板支设上盘钢筋网和侧模进行上盘施工，上盘侧模采用钢模板，以砂箱组合全砂底模15为基础沿上盘浇筑轮廓线14设置，上盘1在转动球铰3区域的钢筋网与下部钢筋网预留段相连接，而砂箱群区域砂箱组合全砂底模上的钢筋网需要经过特别处理，钢筋网中的的竖向钢筋底部要弯曲90°，弯曲段长度根据上盘1和下盘2间距确定，用于转体后上盘1和下盘2封固时与下盘2钢筋搭接。准备工作就绪后，便可进行上盘1浇筑和交界墩等结构的施工作业，上盘1浇筑完成，张拉交界墩范围内竖向预应力束和上盘1尾部横向预应力束，在上盘1上修建交界墩至二十米高度，张拉余下的上盘1横向预应力束，张拉上盘1第一批纵向预应力束，张拉余下的（交界墩范围外）上盘1竖向预应力束，此时上盘1中央向上微拱，上盘1自重大部分转移到转动球铰3和尾部的钢珠砂箱7上面，上盘1纵向呈简支状态，浇筑交界墩上段至墩帽底面，张拉上盘1第二批纵向预应力钢束，张拉交界墩顶所有横向预应力束，此后便可依次拆除侧模板8，清理砂箱群区域河砂11，拆除砂箱组合全砂底模15，退砂箱群（钢珠砂箱6和普通砂箱7），拆除转动球铰3区环形砌体墙10，清转动球铰3区河砂11为张拉背索、安装牵引反力座提供操作空间，至此转体结构雏形已形成，各项数据检测合格后便可进行转体施工，转体合龙后，需要凿去之前浇筑的砂浆垫层12，将预留的弯曲钢筋掰直并与下盘2预留钢筋相连接，开展后续上盘1和下盘2之间空间的封固施工。本发明砂箱组合全砂底模施工方法的原理就是在夯实的河砂11上，铺设一层砂浆垫层12与砂箱顶板共同组成砂箱组合全砂底模，它一方面发挥了砂箱承载力大的优势用于承担上盘及交界墩重量，另一方面利用了河砂11与砂浆垫层12承载力强变形小的优点，用于上盘1成型以保证安全确保上盘1底面精度，同时还利用砂浆垫层12平整坚固的优点，为上盘1施工提供平整的作业面，使得上盘1浇筑施工安全可靠，旧工艺中因上盘1重量过大易造成模板胀模变形及漏浆等事故，事故一旦发生将可能严重影响后期转体作业，造成巨大损失，用砂箱组合全砂底模来代替安全系数低承载力小的支架模板，可避免上述事故的发生，且其工艺简单快捷、装拆方便、造价低廉，不浪费资源，有利于节省工期、节约资金，具有很好的经济效益、社会效益和环境效益，值得在类似工程中大力推广应用。以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。