一种空心薄壁高墩横隔板的预制吊装施工方法与流程

1.本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种空心薄壁高墩横隔板的预制吊装施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济的飞速发展，公路交通建设对促进国民经济和区域建设，特别是在西部大开发政策的偏远地区，公路交通建设往往是制约其发展的瓶颈。在山区和高原，公路建设不可避免地跨越峡谷、河流等地理环境制约较大的地形，因为地形陡峭，相对落差大，高墩大跨度桥梁类型被广泛使用。
3.高墩是从经济、实用、美观和安全等方面考虑，所采用的截面型式与中、低桥墩有所不同，主要采用空心薄壁结构。桥墩是桥梁结构的关键部位，在承受桥梁上部结构的全部荷载的同时，还直接承受水流冲击力、土压力、冰压力等荷载，因此需要有足够的强度和稳定性，以确保桥梁在正常使用期间的安全性和耐久性。传统的空心薄壁式高墩一般包括实体过渡段、标准段和横隔板，其中横隔板一般每隔20～30m设置一道。
4.目前，空心薄壁墩横隔板施工一般采用木模或钢模作为底模，搭设支架进行横隔板施工(如图1所示)，这种方法不仅支架搭设起来费时费力，效率低，而且需要预留通道进行后续拆模，操作难度极大，增加了作业人员高处坠落的风险。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种空心薄壁高墩横隔板的预制吊装施工方法，以解决空心薄壁墩施工工序复杂，危险度高，进度较慢等问题。
6.本发明通过下述技术方案实现。
7.一种空心薄壁高墩横隔板的预制吊装施工方法，其特征在于包括如下步骤：
8.(1)横隔板设计
9.依据空心薄壁高墩柱的设计参数，利用bim软件对横隔板进行尺寸设计和钢筋自动排布，并进行受力分析和设计优化，以保证其满足受力要求；其中，所述横隔板包括预制层，设置于预制层上的现浇层；所述横隔板的总体高度与墩柱厚度相同，且横隔板的总体尺寸按照墩柱空心截面外扩6～12cm设计；
10.(2)预制层与墩柱施工
11.在施工至与横隔板连接的墩柱节段时，同步进行横隔板中的预制层施工和该墩柱节段施工；其中，横隔板中的预制层施工具体为：对预制层进行钢筋绑扎，并预留钢筋与现浇层连接，同时在预制层中的钢筋骨架内预装温度、应力检测设备和rfid芯片用于监测和定位，之后浇筑混凝土；墩柱节段施工采用常规方法进行；
12.(3)实景建模
13.待与横隔板连接的墩柱节段施工完毕后，采用无人机矢量化测绘对施工环境进行实景建模，并直接提取测量数据，以便进行模拟吊装和指导现场吊装；
14.(4)模拟吊装
15.利用步骤(3)获得的实景模型和测量数据，在实景模型中模拟吊装过程，分析施工环境对吊装施工的影响，并设计和优化吊装路线，以节约吊装施工时间和降低吊装难度；
16.(5)横隔板吊装
17.待预制层和与横隔板连接的墩柱节段的混凝土达到强度要求后，根据步骤(4)优化得到的吊装路线进行吊装，并通过rfid芯片采集预制层在吊装过程中的实时位置和姿态信息，并将实时位置和姿态信息输入至实景模型中，同时与步骤(3)获得的测量数据比对，以对吊装进行实时指导和偏移预警，直至将预制层吊装至墩柱节段的设计位置作为横隔板中现浇层的底模；
18.(6)现浇层施工
19.在预制层上按照设计要求对现浇层进行钢筋绑扎，之后浇筑混凝土至横隔板顶标高即完成横隔板的整体施工；
20.(7)参数监测
21.进行后续混凝土温度和受力检测，通过接口传输到实景模型中可视化展示监测数据。
22.作为具体技术方案，所述步骤(1)中，预制层根据现场起重能力进行分块设计，即横隔板包括多块预制层，设置于多块所述预制层上的现浇层。
23.作为具体技术方案，所述步骤(2)中，横隔板中的预制层施工具体为：分别对多块预制层进行钢筋绑扎，并预留钢筋与现浇层连接，同时于每块预制层中的钢筋骨架中预装温度、应力检测设备和rfid芯片用于监测和定位，之后分别浇筑混凝土。
24.作为具体技术方案，所述步骤(2)中，还包括对多块预制层进行编号，以便于施工拼装。
25.作为具体技术方案，所述步骤(2)中，多块预制层之间预留企口，以提高安装效率和施工质量。
26.作为具体技术方案，所述步骤(2)中，横隔板中的预制层和与横隔板连接的墩柱节段同时进行混凝土浇筑。
27.作为具体技术方案，所述步骤(2)中，预制层浇筑混凝土后上部进行拉毛处理。
28.作为具体技术方案，所述步骤(6)中，采用墩柱模板作为现浇层浇筑混凝土时的侧模。
29.作为具体技术方案，所述步骤(1)中，预制层厚度为现浇层厚度的一半。
30.作为具体技术方案，所述步骤(3)中，施工环境包括吊装场地、施工道路、高压线。
31.本发明有益效果：
32.1、施工效率高。本发明横隔板中的预制层可与横隔板前一节墩柱同时进行施工，不占用额外施工时间，且节省了支架搭设时间和底模拆除时间，大大提高了施工效率；并且本发明施工方法中，横隔板在吊装前进行了实景建模，可对吊装过程中的环境因素进行分析，如附近高压线的限位，场地平整度与道路等情况，并可根据实景模型和测绘数据设计和优化吊装路线，以节约吊装施工时间和降低吊装难度。
33.2、施工过程安全可靠。本发明在浇筑横隔板中的现浇层时，侧模可直接使用墩柱模板，不必再设计，也不用搭设横隔板模板支架，安全系数更高。并且，在高空吊装过程中，
可实时监控横隔板的位置和姿态，并结合实景建模和测绘数据，可对吊装进行实时指导和偏移预警，以保证吊装的安全和精度。
34.3、施工成本低。本发明免去了横隔板模板及支架的材料费用，预制板预留钢筋与上部现浇部分钢筋安安装后浇筑成整体，钢筋无需拆除。
附图说明
35.下面参照图对本发明专利作进一步详细的说明。本发明专利的示意性实施例及其说明用于解释本发明专利，并不构成对本发明专利的不当限定。
36.图1为传统方式利用脚手架施工横隔板的示意图；
37.图2为本发明施工方法中横隔板的施工示意图；
38.图3为本发明施工方法中横隔板的预制层分块的示意图；
39.图4为本发明施工方法中横隔板的吊装路线示意图；
40.图5为本发明施工方法中预制层施工的示意图；
41.图6为本发明施工方法中横隔板吊装的示意图；
42.上述图中各标识的含义为：1
‑
墩柱节段，2
‑
墩柱模板，3
‑
横隔板，301
‑
预制层，302
‑
现浇层，4
‑
横隔板低模，5
‑
脚手架，6
‑
吊装路线。
具体实施方式
43.以下结合附图对本发明专利的实施例进行详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例
45.一种空心薄壁高墩横隔板的预制吊装施工方法，请参阅图1
‑
6，包括如下步骤：
46.(1)横隔板设计
47.依据空心薄壁高墩柱的设计参数，利用bim软件对横隔板进行尺寸设计和钢筋自动排布，并进行受力分析和设计优化，以保证其满足受力要求；其中，横隔板3包括预制层301，设置于预制层上的现浇层302；横隔板3的总体高度与墩柱厚度相同，且横隔板的总体尺寸按照墩柱空心截面外扩6～12cm设计；例如，若墩柱截面尺寸为600cm
×
300m，墩柱壁厚为60cm，横隔板的总体尺寸按照墩柱空心截面外扩8cm设计，则横隔板的总体尺寸为496cm
×
196cm；
48.(2)预制层与墩柱施工
49.在施工至与横隔板3连接的墩柱节段1时，同步进行横隔板中的预制层301施工和该墩柱节段1的施工；其中，横隔板3中的预制层施工具体为：对预制层301进行钢筋绑扎，并预留钢筋与现浇层302连接，同时于预制层301中的钢筋骨架中预装温度、应力检测设备和rfid芯片用于监测和定位，之后浇筑混凝土；墩柱节段施工采用常规方法进行；
50.(3)实景建模
51.待与横隔板连接的墩柱节段施工完毕后，采用无人机矢量化测绘对施工环境进行实景建模，并直接提取测量数据，以便进行模拟吊装和指导现场吊装；
52.(4)模拟吊装
53.利用步骤(3)获得的实景模型和测量数据，在实景模型中模拟吊装过程，分析施工环境对吊装施工的影响，并设计和优化吊装路线，以节约吊装施工时间和降低吊装难度；所述吊装路线为预制层从待吊装场地吊至墩柱节段1的设计位置的正上方2～3m处的移动路线；
54.(5)横隔板吊装
55.请参阅图4，待预制层301和与横隔板连接的墩柱节段1的混凝土达到强度要求后，根据步骤(4)优化得到的吊装路线进行吊装，并通过rfid芯片采集预制层在吊装过程中的实时位置和姿态信息，并将实时位置和姿态信息输入至实景模型中，同时与步骤(3)获得的测量数据比对，以对吊装进行实时指导和偏移预警，直至将预制层301吊装至墩柱节段1的设计位置的正上方2～3m处，之后缓慢将预制层301下放至墩柱节段1上，并通过操作工人协助微调预制层301的位置，使预制层301安装到位以作为横隔板现浇层的底模；
56.(6)现浇层施工
57.在预制层301上按照设计要求对现浇层302进行钢筋绑扎，之后浇筑混凝土至横隔板顶标高即完成横隔板的整体施工；
58.(7)参数监测
59.进行后续混凝土温度和受力检测，通过接口传输到bim模型中可视化展示监测数据。
60.进一步的，在一个优先的实施方案中，请参阅图3，所述步骤(1)中，预制层根据现场起重能力进行分块设计，即横隔板包括多块预制层，设置于多块所述预制层上的现浇层，这样可根据现场吊装设备的起重能力，直接分别将多块预制层依次吊装安置在墩柱上。
61.进一步的，在一个优先的实施方案中，所述步骤(3)中，横隔板中的预制层施工具体为：分别对多块预制层进行钢筋绑扎，并预留钢筋与现浇层连接，同时于每块预制层中的钢筋骨架中预装温度、应力检测设备和rfid芯片用于监测和定位，之后分别浇筑混凝土；
62.进一步的，在一个优先的实施方案中，所述步骤(5)中，待多块预制层301和与横隔板连接的墩柱节段1的混凝土达到强度要求后，多块预制层301按下述方法依次进行逐一吊装：根据步骤(4)优化得到的吊装路线对预制层301进行吊装，并通过rfid芯片采集预制层在吊装过程中的实时位置和姿态信息，并将实时位置和姿态信息输入至实景模型中，同时与步骤(3)获得的测量数据比对，以对吊装进行实时指导和偏移预警，直至将预制层301吊装至墩柱节段1的设计位置的正上方2～3m处，之后缓慢将预制层301下放至墩柱节段1上，并通过操作工人协助微调预制层301的位置，使预制层301安装到位，直至所有预制层301吊装完毕，即可作为横隔板现浇层的底模；
63.进一步的，在一个优先的实施方案中，所述步骤(2)中，还包括对多块预制层进行编号，以便于施工拼装。
64.进一步的，在一个优先的实施方案中，所述步骤(2)中，多块预制层之间预留企口，以提高安装效率和施工质量。
65.进一步的在，在一个优先的实施方案中，所述步骤(2)中，横隔板中的预制层和与横隔板连接的墩柱节段同时进行混凝土浇筑，可使两者的混凝土同步达到强度要求，以减少不同工序之间的等待时间，从而缩短了施工工期。
66.进一步的在，在一个优先的实施方案中，所述步骤(2)中，预制层浇筑混凝土后上
部进行拉毛处理。
67.进一步的在，在一个优先的实施方案中，所述步骤(6)中，采用墩柱模板作为现浇层浇筑混凝土时的侧模。
68.进一步的在，在一个优先的实施方案中，所述步骤(1)中，预制层厚度为现浇层厚度的一半。
69.进一步的在，在一个优先的实施方案中，所述步骤(3)中，施工环境包括吊装场地、施工道路、高压线。
70.以上所述仅为本发明专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所做得任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。