大直径混凝土圆柱模施工工艺

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大直径混凝土圆柱模施工工艺【1】

摘要：外观感强的大直径混凝土柱在大型公共建筑和桥梁工程中大受欢迎，而在大直径混凝土圆柱的施工中，传统的钢模因其质量大，现场拼接比较困难，加之其模具间存在接缝，浇注成型的混凝土圆柱表面效果差;而普通的拼接木模则由于其施工复杂、周转次数低，造成资源的浪费的同时感观较差而不被推广使用。

本文结合淮安大剧院工程的施工实例，采用一种新型复合柱模板，具有结构简单、制作容易、拆装方便、周转率高、造价较低、施工效率高、成型效果好等优点，现就相关材料和施工工艺进行介绍。

关键词：淮安大剧院工程;大直径混凝土柱;复合木模;施工工艺

1 工程概况

淮安大剧院工程位于淮安新城核心区块，翔宇大道以东、枚皋中路以北。

工程地上建筑面积为26935 O，地下建筑面积为2902O，总建筑面积为29837O。

主体为框架剪力墙结构，建筑主体高度(主舞台顶)为32.6m。

工程主要为1236座乙级剧院及配套服务用房，外形新颖、结构复杂，如一朵艺术之花绽放在淮安新城，属于淮安市重要的地标性建筑。

本工程入口大厅处呈椭圆形分部16根直径1200mm混凝土圆柱，承担着整个前厅上部钢结构及拉索幕墙的重力。

且本工程质量标准为省优质结构，混凝土柱的质量也就成了保证混凝土结构优质的关键，而要想保证混凝土的浇筑质量，其模板体系也将成为关键的一环。

2 施工工艺

2.1 工艺原理

圆柱模由两片或多片弧形模板组合拼装而成，模板两边接口处有凸槽或凹槽，可以使模板严丝合缝，即能稳定加固，又有防止漏浆的作用。

模板施工过程中外加固定钢带，不但韧性好而且强度高，而所采用的桦杨木等材质又保证了模板的韧性和强度，抵消混凝土对模板的冲击力，保证浇筑过程中不会爆模;而且模板表层有环氧树脂覆膜，采用的是增强拉丝高温高压工艺，保证了模板具有足够的强度并且不易变形，有一定的透气性能还兼顾光滑防水，浇筑出的混凝土柱成型极好，视觉及手感极佳。

2.2 施工工艺流程

施工工艺：模板设计、加工定位放线拼装模板安装水平固定卡或水平钢带加固接口位置垂直度校正模板保护混凝土浇筑拆模板

2.3 施工操作要点

(1)模板设计、加工。

依据图纸设计要求提供数据给厂家，厂家根据使用情况进行优化后加工。

(2)定位放线。

在柱模板安装前，根据结构图和原始坐标点采用全站仪极坐标法进行准确定位，测设出柱模板的外边线及外侧控制线，以此作为依据，同时在柱的上中下设置3道定位钢筋。

(3)拼装模板。

1)拼装模板前应进行柱截面内混凝土处理，首先凿毛，其次剔除松动石子及浮浆，最后用水冲洗干净。

若底部不平整还要提前用砂浆找平。

2)拼接模板时要注意错位安装，在柱高超过三米，模板的上下两块模板需要错开安装，错位安装既可以保证柱模的安全性也能保证其垂直度和整体性。

(4)安装水平固定卡或水平钢带。

圆模板拼装完成后，每间隔30cm安装一道柱箍固定卡，保证模板拼装的牢固可靠。

固定卡安装时用钢尺对模板进行测量标记，在标记点上钉上小钉子(注意保证水平度)。

安装固定卡或钢带时把它放在钉子上，就可以保持固定卡的安装水平度。

固定卡上每一个螺丝拧紧度都要保持一致，这样即可保证钢带松紧度的一致性从而保证了施工安全。

模板加固完成后，注意模板的底部应离开地面5-10mm，用水泥砂浆填缝，避免漏浆。

(5)加固接口位置。

由于模板是错位安装，在上下模板水平接缝处的位置一定要用固定卡或钢带进行加固，钢带要水平覆盖住接缝部位，而且接缝位置在加固钢带的中央，这样可以增强模板的整体性和防止漏浆。

(6)垂直度校正。

模板安装完成后，须用吊线(铅锤仪)和钢尺采用平行线投点法检查柱模板的垂直度，若不合格要将圆柱模板重新校正，使其满足规范要求。

(7)模板保护。

钢带安装好以后，要在模板四周垂直加规格相同的四个木方，并用四根钢管固定木方，这样既对模板保护，又可以缓冲振动棒的压力，使浇筑的混凝土柱外观效果更好。

(8)混凝土浇筑。

圆柱混凝土应该分层浇筑，且每层厚度不得大于50cm;浇筑高度超过3m时应采用串筒浇筑。

圆柱超过7m时应分两次浇灌，间隔时间为30-60分钟。

(9)拆模板。

模板拆除顺序应遵循先支后拆、后支先拆的原则。

逐次拆掉加固在模板外侧的钢管、木方、固定卡，此时模板将自然张开，若有少许没有张开的模板，需要在接缝位置用木棍轻轻敲击，模板就与混凝土分离，禁止使用工具撬开模板。

3 材料与设备

主要材料：圆柱木模、木方、卡箍、钢带、钢管等

主要机具：全站仪、钢尺、电焊机、扳手、墨斗等

圆柱木模板属于建筑工程技术领域内一项新型材料，这种模板是按模数制作的定型式模板，利用胶合板的弯曲性，通过高温高压定型为不同的弧度和长度，从而用于曲面建筑物，解决了曲面建筑模板成型难的问题。

其主要选用优质桦杨木为主体材料，表面材料采用防水性强的酚醛树脂浸渍纸。

同时以先进的加工工艺支撑的酚醛覆膜、经过专用定型热压机高压定型，通过二次滚涂环氧树脂，经过远红外烘干流水线表面处理而成。

模板表面光洁平整，具有胶合力强，重量轻，抗膨胀压力强度大，防水性好等优点。

4 结语

该工艺大量节约劳动力和减少材料浪费，还在很大程度上增大了构件外观质量，缩短施工周期，得到了甲方、监理和质监部门的一致好评，顺利通过了结构验收并获得市优质结构证书。

在为企业赢得社会声誉的同时，也获得了一定的经济效益。

我们及时进行了归纳、总结，完善了大直径现浇混凝土柱的施工要点及质量控制要点，为同类型公共建筑及具有类似结构的工程提供了一定的借鉴，可以在以后的工程施工中发挥一些作用。

大直径顶管工程施工工艺及方法【2】

【摘要】本文以武汉市杨春湖地区高压线路迁建友谊大道隧道顶管工程为例，对大直径顶管工程施工工艺及方法进行了分析，本文通过对该类工程的设计施工过程的中遇到的各类问题进行了总结分析，希望本文的分析为大直径顶管工程施工的施工规划做出的有益的帮助。

【关键词】工程施工;大直径;顶管工程

1、引言

随着我国城市化进程的不断推进，地下空间的利用和开发受到越来越多人们的重视。

顶管法作为一种暗挖施工技术，是一种在不挖开表层土地的基础上，完成管道敷设的技术，其技术优势独特，具有无可比拟的优点，得到越来越广泛地应用。

但是顶管法施工不可避免地会引起地下和地面土体的移动，在土中产生附加应力。

当土体位移过大时，将对周围建(构)筑物和邻近地下管线构成危害，因此，顶管工程是隧道类工程中难度较大的工程，其工程难度较大，本文以武汉市杨春湖地区高压线路迁建友谊大道隧道顶管工程为例，对大直径顶管工程施工工艺及方法进行了分析。

2、大直径顶管工程的原理及施工控制难点

2.1 顶管工程的原理

顶管施工就是借助于主顶油缸及管道中继站的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直顶至接收井内。

与此同时，也把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间。

在顶进过程中，通过工具管或掘进机平衡正面土体的压力，同时通过管道将机头内掘进的土体运出井外。

2.2顶管工程的特点

(1)设备的专用性较高，对设备的依靠程度大

每一项顶管工程均需根据其管径、壁厚和地质情况等设计制造该工程的专用设备。

即使同一直径的顶管，也会因地质条件不同而选用不同切土形式、不同循环方式和不同止水结构的顶管机。

(2)具有一定的风险性，必须技术超前

顶管工程是地下工程，一旦遇到地质与设计不符、顶管机头故障或渗漏进水等意外情况，处理起来比地面复杂，甚至不可收拾而使整个工程失败。

要求善于总结、技术超前、对可能出现的问题更有预见性，从而避免意外和风险出现。

2.3顶管工程的施工控制难点

顶管为非开挖施工，因此在施工过程中对以下几点进行控制。

(1)根据不同地质选择顶管机和刀盘。

在顶管施工中，对地质情况的了解至关重要，不同的地质对顶管机和刀盘都有较高的要求，也是整个工程施工的成败关键点。

在实施顶管工程之中，要在探明地质情况后正确的选择设备是顶管施工成败的基础。

(2)克服长距离顶管施工过程中磨阻力不断增大的影响以及顶力的损失。

(3)顶管施工穿越软硬不均土层时可能出现轴线偏移，顶管起拱、机头下沉等现象的控制。

3、大直径顶管工程施工工艺及方法

3.1 工程简介

武汉市杨春湖地区高压线路迁建友谊大道隧道顶管工程位于青山区友谊大道建设十路和王青公路之间，原设计方案为开挖土体后，施工钢筋混凝土箱涵。

后由于地下障碍物的影响和保护周边建筑物等原因，将部分地段调整为顶管施工。

本工程顶管内径为D3000mm，外径为D3600mm，顶管分为友谊大道段和三环线段，友谊大道共两段长度分别为530m和420m，由二座工作井和一座接收井相连接组成。

三环线段总长397m，由一座工作井和一座接收井相连组成。

其中，顶管管节中心线标高位于地面以下约-9.3m处，顶管管节直径为3.6m，壁厚30cm，混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P10，顶管外接头处设置有两道环状楔形橡胶圈;工作井和接收井底标高(刃脚底部处)位于地面以下-15.5m处，底板顶标高为-12.3m，混凝土强度等级为C30，抗渗等级为P8，壁厚为1m。

3.2 主要工程施工工艺及方法

3.2.1沉井施工

(1)工程概况

本工程工作井、接受井采用沉井施工法施工，沉井施工采用水泥搅拌桩止水，同时结合深井降水法进行挖土下沉干施工。

接收井、工作井井壁分二次浇筑，二次下沉，冷缝连接采用预埋钢板止水。

(2)主要工艺流程

地基处理基坑测量放样降水井布设刃脚垫层施工立井筒内模和支架钢筋绑扎立外模和支架浇捣混凝土养护及拆模封砌预留孔凿除垫层挖土下沉沉降观察沉井到位混凝土封底绑扎底板钢筋浇捣底板混凝土混凝土养护沉井四周注浆。

3.2.3顶管施工

(1) 概况

顶管管径为DN3600，管节为2.5m一根，混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P10，顶管外接头处设置有两道环状楔形橡胶圈。

三环线顶管总计397m，管径为DN3600，顶管施工穿越粉质粘土和淤泥质粘土，水平直线顶进。

(2)顶管工艺的选择

DN3600 管道主要穿越地质为粉质粘土层和淤泥质粘土层，根据我单位长期施工的经验和各种顶管机头的优劣来分析，三环线顶管采用泥水平衡顶管工艺，该工艺适用土质范围较广，沉降较小，进度较快。

正常顶管时，顶管机及管道内的操作均由地面操作者完成，所有的操作元件均由电缆、油管集中至地面操作室进行控制，所有运行数据由电缆传输信号至地面操作室以便操作者监控并发出操作指令。

顶管机能持续自动地记录其各种状态及管道线路的位置等数据。

自动记录系统包括泥土和地下水压力，机头倾斜、旋转，纠偏状态，前进速度，顶进长度，泥水压力、刀盘扭矩，顶进负荷，及中继间运作等。

此系统在自动系统出现故障时能手动监测，以保证管道在自动系统的修复过程中能继续前进。

(3)顶管主要的施工方法

(1)顶管出洞、进洞技术

A、顶管出洞

顶管出洞是指顶管机和第一节管从工作井中破出洞口封门进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管的关键工序，也是容易发生事故的工序。

顶管出洞前在洞口安装止水出口器，出口器由内径略小于管节外径的橡胶密封圈和内径略大于管节外径的钢法兰组成。

顶管机头在井内管床就位，调试完毕，作好出洞的一切准备后，便将机头穿进橡胶密封圈顶入预留的洞中，首先将洞口的砖墙切磨机头随之顶入土体中间。

同时在机头与洞口的缝隙中注满膨润土泥浆，以润滑管道，支护土体。

顶管出洞对操作者要求也很高，这是因为出洞时顶管机未被土体包裹，处自由状态，而使顶头出洞的主千斤顶顶力是巨大的，因此，控制操作哪怕出现少量不均匀或土质不均匀，使各千斤顶的行程不等，也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。

此时的土体难以对机头

产生较大反力，难以对机头起到导向约束作用，故此时产生的偏差很难纠正，甚至是纠不过来的。

因此，出洞顶进时一定要注意，用激光经纬仪随时测量监控，保证顶头和第一节管子位置正确。

采用上述洞口结构和周密的操作技巧，可避免出洞这一关键工序中可能出现的诸多问题，确保顶管出洞万无一失。

顶管机下方两侧设有止退插销，在顶管机出洞时，当千斤顶松开时应插入止退插销，防止顶管机被土压力向后推回。

B、顶管进洞

顶管进洞，是指一段管道顶完，顶管机破进洞口封门进入接收井，并作好顶管机后一节管与进洞口的密封联接的过程。

顶管机进洞前也应对洞口外土体进行防渗注浆，并留有足够的固化时间。

顶管机进入加固土体并到达洞口外侧时，割除钢封门，将顶管机顶入接收井。

(3)膨润土泥浆减阻及置换

优质膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性，将其压到管外壁，包裹住管子，可大大减小管外壁与土壤间的摩阻力。

若压浆技术得当，压浆管分布合理，膨润土质量好，摩阻力可大为降低。

注浆孔应合理分布，机头及其后面10节管每节都设有注浆孔，使泥浆及时填充管壁与土间的全部空隙(机头外径比管节外径大20mm，故有空隙)，其后逐步过渡到每3节管加设一节带有注浆孔的管节，及时补浆，使全线管壁都包裹在泥浆套中。

注浆管节分为四孔出浆的A型管和三孔出浆的B型管两种，间隔布置。

顶力在控制值之内十分重要。

若顶力过大，会带来一系列问题，各方面的控制都会困难，故膨润土泥浆压浆绝不可轻视。

(4)中继间的应用

1)中继间工作原理

本工程顶管距离较长，且该地区土质有一定遇水膨胀性，因此顶管施工必须使用中继间。

中继间把一次顶进的管道分成若干个推进区间。

在顶进过程中，先由若干个中继间按先后程序把管子推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子。

中继间的结构主要由壳体、油缸、密封件等组成。

中继间油缸的供油方式有两种：一是利用主顶油泵通过高压供油管把压力油供到中继间油缸，另一种是在中继间附近安装一台中继间油泵。

本工程管径较大，距离较长，采用在中继间附近安装一台中继间油泵较好，压力损失很少。

2)中继站使用数量的设计

本工程顶管距离较长，且该地区土质有一定遇水膨胀性，因此顶管施工必须使用中继间。

中继间把一次顶进的管道分成若干个推进区间。

在顶进过程中，先由若干个中继间按先后程序把管子推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子。

目前，顶力计算公式较多，且计算值相差很大，设计中继站所使用的公式很多时候不能反映实际顶力变化情况。

因顶管的不可预见性，影响顶力的随机因素较多，如沿途地质条件发生变化，常会使顶力发生突然变化，为安全起见，设计中继站时通常比较保守，一般采取取高保险系数和设计计算时参数按较大情况考虑，综合考虑技术因素和经济因素。

设计中继站数量时，总顶力可做如下分配：工具管的迎面阻力由1#中继站承担，其余中继站各承担其前面管道的阻力。

主顶泵站承担最后一段管道的顶进。