雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法。
背景技术
雪车雪橇赛道360°回旋弯是雪车雪橇赛道中设计难度最高、施工难度最大、施工工艺最为复杂的项目。赛时该赛道比赛的雪车雪橇项目是速度最快、专业性极强的比赛项目，极具观赏性。360°回旋弯赛道顶面的U型槽基础距地面最高达数十米，需要高支模脚手架支撑，且支撑架体底部地势高低变化大，架体搭设困难；U型槽下方通过斜圆柱支撑，斜圆柱支设于承台，每个承台设有一组斜圆柱，每根斜圆柱长度及倾角不等，因此斜圆柱加固难度大，模板支撑困难。且360°回旋弯是全球唯一，无现有技术借鉴，其U型槽及斜圆柱的支模、浇筑存在诸多难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法，本方法通过斜圆柱BIM模型提取斜圆柱的各项支模参数，根据支模参数架设斜圆柱支撑体系，并与U型槽支撑体系融合，构成回旋弯的支模体系，设定斜圆柱和U型槽的混凝土浇筑工艺，实现回旋弯的高效施工，确保回旋弯的施工质量。
为解决上述技术问题，本发明雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法包括如下步骤：
步骤一、按回旋弯走向施工斜圆柱承台，承台施工完成后回填土方平整夯实，土方回填至承台顶标高300mm以下形成基础平面，基础平面采用C15混凝土浇筑200mm厚垫层；
步骤二、垫层内预埋地锚，地锚沿回旋弯剖面方向按2m间距布置、沿回旋弯走向在斜圆柱投影范围距根部5m范围内按1m间距布置，其余按3.6m间距布置；
步骤三、在垫层上放出斜圆柱底部边界线和控制线，通过斜圆柱BIM模型提取斜圆柱上口坐标定位点，并确定U型槽的梁底标高处的斜圆柱截面在水平面上投影的边界线和控制线，计算斜圆柱在梁顶标高处的斜圆柱中心与斜圆柱底部中心的水平距离，用于模板安装时的斜率控制；
步骤四、回旋弯U型槽模板安装及支撑体系搭设，采用扣件式钢管架作为U型槽模板的支撑体系，搭设支撑时以每个承台中心线开始向四周搭设为一个单元，相邻两个单元进行有效连接，连接交接处立杆采用双立杆，纵向水平杆相互伸入单元不少于三跨且与立杆有效连接，地面立杆与垫层内预埋地锚连接；
步骤五、斜圆柱钢筋绑扎，根据斜圆柱BIM模型提取的斜圆柱上口坐标定位点，确定斜圆柱具体路径，切除阻碍斜圆柱钢筋绑扎的U型槽模板支撑体系的架体，按斜圆柱具体路径绑扎钢筋，钢筋绑扎时，承台预留插筋根据斜圆柱的斜率进行液压弯折后采用套筒与主筋连接，主筋之间采用直螺纹套筒连接，钢筋绑扎后，正上方采用手拉葫芦对其拉结，两侧采用钢筋拉钩进行拉结，手拉葫芦、钢筋拉钩与周围U型槽模板支撑体系的架体连接，以保证斜圆柱倾斜角度及稳定；
步骤六、斜圆柱模板安装及支撑体系搭设，斜圆柱模板采用工厂预制圆模板，按斜圆柱斜率安装预制圆模板，并根据放线结果调整斜圆柱底部和上口模板位置，斜率确定后在垂直支架上安装抵靠圆模板倾斜底面的水平横杆以固定圆模板，圆模板倾斜底面与水平横杆之间塞入三角形木块用于微调斜率，斜圆柱上口的圆模板与U型槽的梁、板模板固定；
步骤七、沿斜圆柱长度方向在斜圆柱模板外圈间隔设置第一钢带箍，沿斜圆柱长度方向在第一钢带箍外圈间隔设置竖楞，沿斜圆柱长度方向在竖楞外圈间隔设置第二钢带箍和加强柱箍，加强柱箍为内圆外方柱箍，首尾加强柱箍距柱顶和柱底间距不大于200mm；
步骤八、钢管斜撑安装在斜圆柱模板倾斜一侧，并与柱身之间夹角在55°～75°之间，钢管斜撑与预埋地锚有效连接，每个加强柱箍四角采用四根钢管顶撑，斜圆柱模板四周搭设垂直支架，钢管斜撑和垂直支架与U型槽模板支撑体系的架体连接在一起，共同支撑斜圆柱模板，确保斜圆柱模板受力稳定以及对斜圆柱模板的斜率控制；
步骤九、斜圆柱混凝土浇筑，在斜圆柱根部采用水泥浆进行封堵，以防浇筑时混凝土跑浆，在斜圆柱模板上表面两侧沿柱方向间隔2m开设振捣口，采用自密实混凝土进行浇筑，通过振捣口对其振捣，以保证混凝土施工质量，振捣口同时作为排气孔及分层浇筑位置预警监测孔；以承台为单元沿赛道剖向对称、分段进行斜圆柱混凝土浇筑，保证混凝土浇筑过程的安全；
步骤十、回旋弯U型槽施工，U型槽模板支撑体系恢复、加固，采用槽钢按间距200mm沿斜圆柱柱底至斜圆柱上口通长设置，采用钢板条按1m间距与槽钢焊接，同时钢板条与加强柱箍按1.5m间距焊接，使槽钢和加强柱箍形成整体且有效连接，在槽钢上焊接立杆底座，作为新增立杆的有效生根，新增立杆焊接于立杆底座并伸入U型槽模板支撑体系的架体连接成整体，新增立杆顶替阻碍斜圆柱钢筋绑扎被切除的U型槽模板支撑体系的架体，实现U型槽模板支撑体系的补强和加固；
步骤十一、回旋弯U型槽混凝土浇筑，U型槽混凝土采用分层浇筑，每层浇筑高度300～400mm，浇筑时按U型槽梁中间向两端对称推进浇捣，由标高低的地方向标高高的地方推进，并按浇捣混凝土的时间间隔设置施工缝。
进一步，所述步骤一中若现场坡度较大，土方回填平整夯实形成的基础平面做成台阶型，台阶采用模板支模，并浇筑200mm厚C15素混凝土，在U型槽模板支撑体系架体的立杆摆放时，台阶下部立杆尽量靠近台阶处，台阶上部立杆尽量远离台阶处，确保台阶的稳定性。
进一步，所述步骤二中垫层内的预埋地锚采用长度≥550mm 的Ø48.3×3.0钢管，钢管外露垫层以上≥250mm，其余均压入垫层中。
进一步，所述步骤四回旋弯U型槽模板安装及支撑体系搭设时，当现浇钢筋混凝土的U型槽梁、板跨度大于4m，设置U型槽模板起拱且按全跨长度2/1000起拱，支撑U型槽梁和板模板的立柱，其纵横向间距相等或成倍数。
进一步，所述步骤四回旋弯U型槽模板支撑体系中，在立柱底距地面200mm高处，在水平面的纵横方向按纵下横上的次序设置支撑体系的扫地杆，立柱之间设有剪刀撑，可调支托底部的立柱顶端沿纵横向设置水平拉杆，扫地杆与水平拉杆之间的距离，在满足水平拉杆步距要求的条件下平均分配，确定步距后，在每一步距处纵横向各设一道水平拉杆。
进一步，所述立柱的扫地杆、水平拉杆、剪刀撑采用Ø48.3×3.6mm钢管，用扣件将钢管与立柱扣牢，扫地杆、水平拉杆采用对接，剪刀撑采用搭接，搭接长度不得小于1000mm，并采用不少于3个旋转扣件分别在离杆端不小于100mm处进行固定。
进一步，所述步骤四回旋弯U型槽模板支撑体系架体中，在纵向、横向分别均匀对称布置竖向剪刀撑和水平剪刀撑，竖向剪刀撑间隔不大于架体的6跨，每个竖向剪刀撑的跨数不超过6跨，竖向剪刀撑倾斜角度为45°～60°，竖向剪刀撑两个方向的斜杆分别设置在立柱的两侧，并由底至顶连续设置，采用旋转扣件固定在与之相交的立杆或水平杆上，旋转扣件中心靠近主节点，架体外围设置连续封闭的竖向剪刀撑；水平剪刀撑间隔层数不大于5米，架体顶层以及扫地杆层设置水平剪刀撑，水平剪刀撑采用旋转扣件固定在与之相交的立杆或水平杆上。
进一步，所述步骤六中斜圆柱模板为内径900mm圆模板，圆模板厚度为18mm的多层板，所述步骤七中竖楞采用5×10mm木方、间距为100～150mm，第一钢带箍间距为250mm，第二钢带箍间距为500mm，第一钢带箍和第二钢带箍错位布置，加强柱箍间距为600mm，加强柱箍由外圈矩形槽钢内接圆形钢带构成，槽钢与钢带之间设有加强筋板。
进一步，所述步骤六斜圆柱模板安装及支撑体系搭设过程中，在保证斜圆柱整体尺寸和斜率满足设计要求的前提下，斜圆柱模板整体起拱20mm，以抵消浇筑混凝土时，由于混凝土自重产生的整体位移。
进一步，施工过程中采用经纬仪、水准仪对支撑体系进行水平、垂直位置偏移的监测，监测点布置在架体的立杆上部或立杆及水平杆的主节点上，监测点按25m间隔布置，在浇筑混凝土过程中监测频率为20～30分钟一次，在混凝土终凝前至混凝土7天龄期监测频率为每天一次，混凝土终凝后不再进行监测。
由于本发明雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法采用了上述技术方案，即本方法在承台施工后回填土方浇筑垫层；垫层内预埋地锚，在垫层上放出斜圆柱的相关定位线条，采用扣件式钢管架进行回旋弯U型槽模板安装及支撑体系搭设，斜圆柱钢筋绑扎并通过手拉葫芦和钢筋拉钩进行拉结；斜圆柱模板安装及支撑体系搭设，通过三道箍固定斜圆柱模板，斜圆柱混凝土浇筑，U型槽模板支撑体系补强加固，回旋弯U型槽混凝土浇筑，完成回旋弯的施工。本方法通过斜圆柱BIM模型提取斜圆柱的各项支模参数，根据支模参数架设斜圆柱支撑体系，并与U型槽支撑体系融合，构成回旋弯的支模体系，设定斜圆柱和U型槽的混凝土浇筑工艺，实现回旋弯的高效施工，确保回旋弯的施工质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法中斜圆柱放线示意图；
图2为本方法中斜圆柱模板底部斜撑示意图；
图3为本方法中斜圆柱模板加强柱箍支撑示意图；
图4为本方法中斜圆柱模板固定示意图。
具体实施方式
本发明雪车雪橇赛道360°回旋弯的施工方法包括如下步骤：
步骤一、按回旋弯走向施工斜圆柱承台，承台施工完成后回填土方平整夯实，土方回填至承台顶标高300mm以下形成基础平面，基础平面采用C15混凝土浇筑200mm厚垫层；
步骤二、垫层内预埋地锚，地锚沿回旋弯剖面方向按2m间距布置、沿回旋弯走向在斜圆柱投影范围距根部5m范围内按1m间距布置，其余按3.6m间距布置；
步骤三、如图1所示，在垫层上放出斜圆柱2底部边界线21和控制线22，通过斜圆柱BIM模型提取斜圆柱2上口坐标定位点，并确定U型槽的梁底标高处的斜圆柱2截面在水平面上投影的边界线23和控制线24，计算斜圆柱在梁顶标高处的斜圆柱中心与斜圆柱底部中心的水平距离L，用于模板安装时的斜率控制；
步骤四、回旋弯U型槽模板安装及支撑体系搭设，采用扣件式钢管架作为U型槽模板的支撑体系，搭设支撑时以每个承台中心线开始向四周搭设为一个单元，相邻两个单元进行有效连接，连接交接处立杆采用双立杆，纵向水平杆相互伸入单元不少于三跨且与立杆有效连接，地面立杆与垫层内预埋地锚连接；
步骤五、斜圆柱钢筋绑扎，根据斜圆柱BIM模型提取的斜圆柱上口坐标定位点，确定斜圆柱具体路径，切除阻碍斜圆柱钢筋绑扎的U型槽模板支撑体系的架体，按斜圆柱具体路径绑扎钢筋，钢筋绑扎时，承台预留插筋根据斜圆柱的斜率进行液压弯折后采用套筒与主筋连接，主筋之间采用直螺纹套筒连接，钢筋绑扎后，正上方采用手拉葫芦对其拉结，两侧采用钢筋拉钩进行拉结，手拉葫芦、钢筋拉钩与周围U型槽模板支撑体系的架体连接，以保证斜圆柱倾斜角度及稳定；
步骤六、斜圆柱模板安装及支撑体系搭设，斜圆柱模板采用工厂预制圆模板，按斜圆柱斜率安装预制圆模板，并根据放线结果调整斜圆柱底部和上口模板位置，斜率确定后在垂直支架上安装抵靠圆模板倾斜底面的水平横杆以固定圆模板，圆模板倾斜底面与水平横杆之间塞入三角形木块用于微调斜率，斜圆柱上口的圆模板与U型槽的梁、板模板固定；
步骤七、沿斜圆柱长度方向在斜圆柱模板外圈间隔设置第一钢带箍，沿斜圆柱长度方向在第一钢带箍外圈间隔设置竖楞，沿斜圆柱长度方向在竖楞外圈间隔设置第二钢带箍和加强柱箍，加强柱箍为内圆外方柱箍，首尾加强柱箍距柱顶和柱底间距不大于200mm；
步骤八、如图2和图3所示，钢管斜撑25安装在斜圆柱2模板倾斜一侧，并与柱身之间夹角在55°～75°之间，钢管斜撑25与预埋地锚有效连接，每个加强柱箍33四角采用四根钢管26顶撑，斜圆柱2模板四周搭设垂直支架27，钢管斜撑25和垂直支架27与U型槽模板支撑体系的架体连接在一起，共同支撑斜圆柱2模板，确保斜圆柱2模板受力稳定以及对斜圆柱2模板的斜率控制；
步骤九、斜圆柱混凝土浇筑，在斜圆柱根部采用水泥浆进行封堵，以防浇筑时混凝土跑浆，在斜圆柱模板上表面两侧沿柱方向间隔2m开设振捣口，采用自密实混凝土进行浇筑，通过振捣口对其振捣，以保证混凝土施工质量，振捣口同时作为排气孔及分层浇筑位置预警监测孔；以承台为单元沿赛道剖向对称、分段进行斜圆柱混凝土浇筑，保证混凝土浇筑过程的安全；
步骤十、回旋弯U型槽施工，U型槽模板支撑体系恢复、加固，采用槽钢按间距200mm沿斜圆柱柱底至斜圆柱上口通长设置，采用钢板条按1m间距与槽钢焊接，同时钢板条与加强柱箍按1.5m间距焊接，使槽钢和加强柱箍形成整体且有效连接，在槽钢上焊接立杆底座，作为新增立杆的有效生根，新增立杆焊接于立杆底座并伸入U型槽模板支撑体系的架体连接成整体，新增立杆顶替阻碍斜圆柱钢筋绑扎被切除的U型槽模板支撑体系的架体，实现U型槽模板支撑体系的补强和加固；
步骤十一、回旋弯U型槽混凝土浇筑，U型槽混凝土采用分层浇筑，每层浇筑高度300～400mm，浇筑时按U型槽梁中间向两端对称推进浇捣，由标高低的地方向标高高的地方推进，并按浇捣混凝土的时间间隔设置施工缝。
优选的，所述步骤一中若现场坡度较大，土方回填平整夯实形成的基础平面做成台阶型，台阶采用模板支模，并浇筑200mm厚C15素混凝土，在U型槽模板支撑体系架体的立杆摆放时，台阶下部立杆尽量靠近台阶处，台阶上部立杆尽量远离台阶处，确保台阶的稳定性。
优选的，所述步骤二中垫层内的预埋地锚采用长度≥550mm 的Ø48.3×3.0钢管，钢管外露垫层以上≥250mm，其余均压入垫层中。
优选的，所述步骤四回旋弯U型槽模板安装及支撑体系搭设时，当现浇钢筋混凝土的U型槽梁、板跨度大于4m，设置U型槽模板起拱且按全跨长度2/1000起拱，支撑U型槽梁和板模板的立柱，其纵横向间距相等或成倍数。
优选的，所述步骤四回旋弯U型槽模板支撑体系中，在立柱底距地面200mm高处，在水平面的纵横方向按纵下横上的次序设置支撑体系的扫地杆，立柱之间设有剪刀撑，可调支托底部的立柱顶端沿纵横向设置水平拉杆，扫地杆与水平拉杆之间的距离，在满足水平拉杆步距要求的条件下平均分配，确定步距后，在每一步距处纵横向各设一道水平拉杆。其中，扫地杆是支撑体系的脚手架最下面距地面高200mm的钢管。
优选的，所述立柱的扫地杆、水平拉杆、剪刀撑采用Ø48.3×3.6mm钢管，用扣件将钢管与立柱扣牢，扫地杆、水平拉杆采用对接，剪刀撑采用搭接，搭接长度不得小于1000mm，并采用不少于3个旋转扣件分别在离杆端不小于100mm处进行固定。
优选的，所述步骤四回旋弯U型槽模板支撑体系架体中，在纵向、横向分别均匀对称布置竖向剪刀撑和水平剪刀撑，竖向剪刀撑间隔不大于架体的6跨，每个竖向剪刀撑的跨数不超过6跨，竖向剪刀撑倾斜角度为45°～60°，竖向剪刀撑两个方向的斜杆分别设置在立柱的两侧，并由底至顶连续设置，采用旋转扣件固定在与之相交的立杆或水平杆上，旋转扣件中心靠近主节点，架体外围设置连续封闭的竖向剪刀撑；水平剪刀撑间隔层数不大于5米，架体顶层以及扫地杆层设置水平剪刀撑，水平剪刀撑采用旋转扣件固定在与之相交的立杆或水平杆上。
优选的，如图4所示，所述步骤六中斜圆柱2模板为内径900mm圆模板，圆模板厚度为18mm的多层板，所述步骤七中竖楞采用5×10mm木方、间距为100～150mm，第一钢带箍间距为250mm，第二钢带箍32间距为500mm，第一钢带箍31和第二钢带箍32错位布置，加强柱箍33间距为600mm，加强柱箍由外圈矩形槽钢内接圆形钢带构成，槽钢与钢带之间设有加强筋板。
优选的，所述步骤六斜圆柱模板安装及支撑体系搭设过程中，在保证斜圆柱整体尺寸和斜率满足设计要求的前提下，斜圆柱模板整体起拱20mm，以抵消浇筑混凝土时，由于混凝土自重产生的整体位移。
优选的，施工过程中采用经纬仪、水准仪对支撑体系进行水平、垂直位置偏移的监测，监测点布置在架体的立杆上部或立杆及水平杆的主节点上，监测点按25m间隔布置，在浇筑混凝土过程中监测频率为20～30分钟一次，在混凝土终凝前至混凝土7天龄期监测频率为每天一次，混凝土终凝后不再进行监测。
下表为模板支撑系统搭设允许偏差及预警值要求：
当监测数据超过预警值时必须立即停止混凝土浇筑作业，疏散人员，并及时进行加固处理。
本方法的工艺原理为首先放出斜圆柱底部边界线和控制线，通过BIM模型提取斜圆柱上口坐标定位点，并确定U型槽梁底标高处的斜圆柱截面在水平面上投影的边界线和控制线，并且计算出斜圆柱在梁顶标高处的圆柱中心与斜圆柱底部中心的水平距离，用于模板安装时的斜率控制。跟据BIM模型提取的斜圆柱上口坐标定位点，确定斜柱具体路径。斜圆柱模板采用厚度为18mm工厂预制的内径900mm圆模板，竖楞采用5×10mm木方，宽30mm、厚2mm的钢带箍，以及是通过10#槽钢与宽100mm、厚3mm的钢带组成的外方内圆的加强柱箍。设置在最外侧，形成斜圆柱模板加固体系。选取标高最不利，坡度最大单元进行三维建模有限元分析计算，将钢管斜撑安装在柱倾斜一侧，与柱身夹角在55°～75°之间，并与预埋的地锚有效连接，形成斜圆柱支撑体系。斜圆柱混凝土采用自密实混凝土，在斜圆柱上表面两侧沿柱方向每隔2m开设振捣口对混凝土进行振捣，以保证混凝土施工质量，同时可作为排气孔及分层浇筑位置预警。由于施工斜圆柱时切除了部分阻碍斜圆柱的部分U型槽支撑体系，故采用3根10#槽钢按间距200mm沿斜圆柱柱底至斜圆柱上口通长设置，并采用钢板条按1m间距进行焊接，同时采用钢板条与斜圆柱加强柱箍按1.5m间距进行焊接，使槽钢与斜圆柱加强柱箍形成整体且有效连接。在槽钢上焊接立杆底座，保证新增立杆有效生根。斜圆柱施工时沿斜圆柱方向切除的U型槽支撑体系立杆根数为一排或二排，本方法在不拆除原有割断的立杆前提下，按3根通长槽钢位置重新搭设3排立杆对U型槽支撑体系进行补强加固，同时新增立杆与槽钢立杆底座进行焊接，保证其连接有效及安全可靠。本方法实现回旋弯的高效施工，确保回旋弯的施工质量。
