薄壁空心高墩封頂施工方法

1、薄壁空心高墩封頂施工方法黃超中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司安梁項(xiàng)目部 四川達(dá)州 636151【摘 要】結(jié)合襄渝二線05標(biāo)段橋梁施工，介紹電氣化鐵路單線空心高墩封頂部分混凝土的施工方法。詳細(xì)說(shuō)明了施工方案的實(shí)施步驟和方案實(shí)施要點(diǎn)，并對(duì)方案進(jìn)行了合理的檢算。最后通過(guò)方案實(shí)施效果，評(píng)價(jià)了方案的綜合效益?！娟P(guān)鍵字】空心墩 封頂 施工 方案1 工程概況襄渝鐵路增設(shè)二線工程安康至梁家壩段05標(biāo)由中鐵十一局集團(tuán)承建。我標(biāo)段項(xiàng)目指揮部三分部施工段內(nèi)共有單線大橋13座，單線中橋3座，其控制分部工程為10個(gè)圓端形薄壁空心橋墩。直曲線空心墩墩身外坡率均為40:1，內(nèi)坡率均為46:1，墩身下部設(shè)置有2m高的實(shí)體段，上

2、部設(shè)置1m的實(shí)體段，托盤(pán)、頂帽高度分別為1.5m、0.6m，設(shè)計(jì)要求托盤(pán)和墩身上部實(shí)體段一次連續(xù)澆注成型?？招亩崭叨仍?2m40m之間，墩頸壁厚（指墩身內(nèi)邊坡延長(zhǎng)至墩頸時(shí)的壁厚）0.5m，在墩頂以下5m處設(shè)置了一道凈空為70cm×140cm的進(jìn)人洞門(mén)。直線上空心橋墩頂部的具體構(gòu)造情況見(jiàn)圖1所示，曲線上空心橋墩墩身及托盤(pán)、頂帽構(gòu)造尺寸與其一致。圖1 薄壁空心橋墩頂部構(gòu)造示意圖空心橋墩施工采用廠制大塊鋼模，自升式塔式起重機(jī)進(jìn)行模板吊運(yùn)拼裝，混凝土采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸，自升式塔式起重機(jī)吊裝入模。我標(biāo)段橋梁工程的施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全控制的關(guān)鍵在于空心橋墩的施工控制，空心橋墩施工控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于

3、封頂實(shí)體段和托盤(pán)的施工控制。2 施工方案選定目前建筑施工解決豎向承重的常規(guī)辦法是搭設(shè)滿堂腳手架的方式。但我標(biāo)段的薄壁空心橋墩封頂施工中存在以下幾個(gè)問(wèn)題：空心墩內(nèi)部空間狹??；要求搭設(shè)的滿堂腳手架很高（最高達(dá)40m），技術(shù)上很難把握；材料進(jìn)出只能通過(guò)的空間很?。ㄟM(jìn)人洞），施工很不方便；施工周期長(zhǎng)，塔機(jī)利用率不高，同時(shí)模板的周轉(zhuǎn)率很低，施工很不經(jīng)濟(jì)；設(shè)計(jì)要求墩頂實(shí)體段和托盤(pán)連續(xù)灌注，一次澆注混凝土方量大（達(dá)56.2m3），對(duì)支架要求較高?；谏鲜鲈?，如果采取上述的傳統(tǒng)辦法解決空心橋墩墩頂實(shí)體段豎向承重問(wèn)題，較不現(xiàn)實(shí)，必須尋求更經(jīng)濟(jì)可靠的辦法解決上述問(wèn)題。我標(biāo)段空心橋墩存在以下特點(diǎn)：為了減少溫度升降

4、所引起的應(yīng)力變化，空心墩設(shè)計(jì)離地面5m以上每隔510m高度在墩身周?chē)鷮?duì)稱(chēng)交錯(cuò)設(shè)置通風(fēng)孔（20cm）；各橋的空心橋墩頂部結(jié)構(gòu)尺寸均一致。通過(guò)比較分析，空心橋墩頂部施工時(shí)利用墩頂實(shí)體段以下3m處通風(fēng)孔搭設(shè)施工平臺(tái)，在空心墩壁預(yù)埋支點(diǎn)，在支點(diǎn)上設(shè)置鋼橫梁，鋼橫梁上設(shè)傳力桿件支撐封頂實(shí)體段底模的方案進(jìn)行封頂施工（構(gòu)件詳細(xì)安裝見(jiàn)圖2）。 圖2 構(gòu)件安裝圖 圖3 支點(diǎn)預(yù)埋件橫斷面3 具體施工方法31 預(yù)埋件制作支點(diǎn)預(yù)埋件作為支撐系統(tǒng)的主要構(gòu)件，制作要求較高。本方案設(shè)計(jì)中采用兩根70cm長(zhǎng)的20a普通工字鋼拼焊而成。支點(diǎn)預(yù)埋件加工制作過(guò)程中必須保證焊縫飽滿，同時(shí)外露端必須采用6mm厚鋼板封住。為了保證支點(diǎn)表

5、面平整，在外露端上表面采用鋼板將焊縫墊平，同時(shí)端頭加焊50角鋼作為鋼橫梁的卡子，防止鋼橫梁橫向移動(dòng)（支點(diǎn)預(yù)埋件加工制作見(jiàn)圖3所示）。3.2 預(yù)埋件安裝 混凝土施工到方案設(shè)計(jì)的高度前，在鋼模板上設(shè)置相應(yīng)的方孔，預(yù)埋件按設(shè)計(jì)埋入50cm，外露20cm，同時(shí)將埋入部分與兩層空心墩身護(hù)面鋼筋焊接牢固。3.3 操作平臺(tái)搭設(shè)利用墩身設(shè)計(jì)原有的通風(fēng)孔（20cm），在通風(fēng)孔內(nèi)橫穿鋼管（鋼管可以采用10cm的鋼管，也可以采用3根6cm的普通腳手架管焊成鋼管束），在鋼管上滿鋪竹跳板形成搭設(shè)支撐系統(tǒng)的工作平臺(tái)。3.4 鋼橫梁安裝埋設(shè)有支點(diǎn)預(yù)埋件的墩身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，墩身內(nèi)模和原來(lái)內(nèi)架拆除后，施工平臺(tái)搭設(shè)完畢后

6、就可以進(jìn)行鋼橫梁的安裝。3.5 支撐系統(tǒng)安裝鋼橫梁安裝完畢后即可按設(shè)計(jì)的位置搭設(shè)傳力桿件（傳力桿件加工制作見(jiàn)圖4所示），在傳力桿件上搭設(shè)木橫梁，木橫梁上密鋪木縱梁。在木縱梁上滿鋪5cm木板作為底模，在底模上鋪設(shè)寶麗板作為底模面板，支撐系統(tǒng)安裝根據(jù)圖2和圖5進(jìn)行。 4 施工檢算 圖4 傳力桿件（可調(diào)螺栓式） 圖5 -截面（支撐系統(tǒng)安裝）空心橋墩封頂實(shí)體段底模的支撐系統(tǒng)檢算的關(guān)鍵部位是支撐預(yù)埋件和搭設(shè)在支撐預(yù)埋件上支撐系統(tǒng)。支撐預(yù)埋件需要檢算其抗剪是否滿足要求，支撐系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要對(duì)其的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性進(jìn)行檢算。支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性檢算用手算比較復(fù)雜，本方案采用的是同濟(jì)大學(xué)3D3S軟件進(jìn)行

7、檢算，檢算結(jié)果支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性滿足要求。4.1 荷載統(tǒng)計(jì)載荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。表1 荷載統(tǒng)計(jì)表序號(hào)荷載類(lèi)別荷載大小備 注1縱橫梁、傳力桿件、工字鋼等自重28.0 kn按實(shí)際重量計(jì)算2新澆鋼筋混凝土容重1461.2kn按26 kn/m3計(jì)3施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載27.2 kn按2.5kPa計(jì)4傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載65.3 kn按6.0kPa計(jì)5振搗混凝土產(chǎn)生的荷載21.76 kn按2.0kPa計(jì)4.2 荷載計(jì)算及效應(yīng)組合荷載計(jì)算及效應(yīng)組合見(jiàn)表2。表2 荷載計(jì)算表序號(hào)荷載類(lèi)別荷載大小分項(xiàng)系數(shù)1調(diào)整后荷載大小1縱橫梁、傳力桿件、工字鋼等自重28.0 kn1.233.6 kn2新澆鋼

8、筋砼自重1461.2kn1.21753.44 kn3施工人員及施工機(jī)具運(yùn)輸或堆放的荷載27.2 kn1.438.08 kn4傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的豎向荷載65.3 kn1.491.42 kn5振倒砼時(shí)產(chǎn)生的豎向荷載21.76 kn1.430.46 kn合 計(jì)1947.0 kn4.3 預(yù)埋支承件抗剪檢算 K1Vj(AS1+AS2)fsv Vj作用于預(yù)埋件的剪切荷載，Vj=1947.0/14=139.07kN(14個(gè)支點(diǎn)平均分配)K1抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，設(shè)計(jì)K1=2.0摩擦系數(shù),取=1.0AS1+AS2預(yù)埋件的橫截面積，對(duì)20a普通工字鋼，AS1+AS2=35.5×2=71cm2fsv鋼材在混

9、凝土中的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取fsv=0.7 fst，fst=106MPa(AS1+AS2)fsv÷Vj=1.0×71×10-4×0.7×106×106÷139.07÷1000=3.82.0 支撐預(yù)埋件抗剪滿足要求。5 施工注意事項(xiàng)（1） 預(yù)埋件埋設(shè)時(shí)必須嚴(yán)格按方案設(shè)計(jì)的高程和平面位置進(jìn)行埋設(shè),同時(shí)預(yù)埋件必須與空心墩的雙層鋼筋網(wǎng)焊接牢固；混凝土施工時(shí)隨時(shí)觀察預(yù)埋件的位置是否移動(dòng)，如果與設(shè)計(jì)不相符必須及時(shí)調(diào)整。（2）預(yù)埋件制作時(shí)焊縫必須飽滿，封口嚴(yán)密。（3）搭設(shè)好支撐系統(tǒng)在進(jìn)行封頂混凝土施工前，埋設(shè)有預(yù)埋件的混凝土的強(qiáng)度

10、必須達(dá)到85%以上。（4）支撐系統(tǒng)中的木橫梁不允許截?cái)啵褂们氨仨殭z查木橫梁的狀態(tài)，觀察是否有裂紋存在。（5）傳力桿件作為支撐系統(tǒng)的重要部件，安裝必須仔細(xì)，安裝時(shí)必須旋動(dòng)螺桿，保證傳力桿件全部頂緊木橫梁，不允許部分傳力桿件不受力的現(xiàn)象。（6）考慮到鋼橫梁受力后會(huì)產(chǎn)生一定的撓度，沿底模長(zhǎng)度方向設(shè)置2cm的預(yù)拱度。（7）為了加強(qiáng)鋼橫梁的整體性，用兩根L75×75×8角鋼將7根鋼橫梁點(diǎn)焊連成整體。（8）封頂實(shí)體段及托盤(pán)施工完畢后必須要其混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上方可拆除支撐系統(tǒng)。（9）由于空心墩內(nèi)部比較潮濕，外露預(yù)埋件容易發(fā)生銹蝕，在拆除操作平臺(tái)之前必須將外露預(yù)埋件作涂灰鉛油二度防銹處理。6 施工效果 目前我標(biāo)段內(nèi)的10個(gè)薄壁空心橋墩已全部完成，從方案設(shè)計(jì)的使用效果來(lái)看，取得了較為明顯的工期效益和經(jīng)濟(jì)效益。本方案設(shè)計(jì)中采用的構(gòu)件全是預(yù)先按設(shè)計(jì)中的尺寸和要求制作，支撐系統(tǒng)安裝非常方便；埋設(shè)有預(yù)埋件的混凝土澆注完畢后需拆除空心墩內(nèi)部的內(nèi)鋼模和內(nèi)腳手架，待這些工作完成后混凝土的強(qiáng)度已能滿足要求，可以搭設(shè)支撐系統(tǒng)了。封頂施工完畢后，就可以處理施工縫、綁扎頂帽鋼筋、設(shè)置頂帽預(yù)埋件等，到可以澆注頂帽混凝土?xí)r，封頂混凝土的強(qiáng)度也已經(jīng)達(dá)到規(guī)定要求，可以拆除支撐系統(tǒng)了。所以本方案設(shè)計(jì)中沒(méi)有