橋墩與橫系梁同步施工工法

橋墩與橫系梁牛腿托架同步施工工法中鐵二局第一工程有限公司何壽海劉漢龍?zhí)平汽惾阒芾?.前言橋梁高墩設計時，需要在兩墩柱間設置橫系梁以增加墩身橫向剛度，防止墩身橫向失穩(wěn)。高墩橫系梁傳統(tǒng)的施工方法有支架法、鋼棒法和抱箍法等。鋼棒法和抱箍法需要先將墩柱施工完畢，在墩柱上穿設鋼棒或安裝抱箍后安裝系梁施工平臺再施工系梁，即墩柱與橫系梁按兩道工序分開組織施工；支架法可采取墩柱與橫系梁分開或同步施工，需將墩柱模型或墩柱混凝土施工完成后方能搭設支架。橫系梁傳統(tǒng)施工方法存在施工周期長、施工速度慢、施工工序繁瑣等缺點，不能達到墩柱與橫系梁同步、快速、簡便的施工。在汕昆高速公路貴州境板壩（桂黔界）至江底（黔滇界）第一合同段橋梁下構施工中，課題小組通過對墩身及橫系梁施工工序、模型結構進行深入研究，總結形成橋墩與橫系梁牛腿托架同步施工技術，實現(xiàn)橋墩與橫系梁同步、快速施工，加快橋梁下構施工進度，提高施工效率。通過該項目成功應用，總結形成此工法。2.工法特點2.0.1墩柱與橫系梁同步施工橫系梁利用墩柱模型作為支撐柱，改變傳統(tǒng)方法依靠墩柱支撐的方式，實現(xiàn)墩柱和橫系梁混凝土同步施工。2.0.2操作簡便、施工進度快牛腿事先焊接在墩柱模型上，墩柱模型安裝到位后，在牛腿上安裝型鋼搭設系梁施工平臺，然后安裝系梁底模、鋼筋、側模，同步施工墩柱、系梁混凝土，減少傳統(tǒng)方法穿設鋼棒、搭設支架安裝系梁施工平臺時間，操作簡便、施工進度快。2.0.3施工成本底牛腿托架法施工橫系梁從材料的投入上分析，較傳統(tǒng)施工方案投入的材料費用低，同時橫系梁平臺材料可全部倒用于蓋梁施工，材料的周轉利用率高，施工成本底。本工法適用于公路和市政橋梁橋墩設有橫系梁的施工。

工藝原理雙柱式橋墩與橫系梁牛腿托架同步施工工法原理為：墩柱模型即作為墩身混凝土施工的外模又作為橫系梁施工的支撐柱，同時承受墩柱混凝土、系梁及施工平臺的施工荷載。事先在墩柱模型上焊接牛腿，墩柱模型安裝就位后在牛腿上安裝橫系梁施工平臺，安裝系梁鋼筋、模型，系梁混凝土和墩身混凝土同步澆筑；砼達到設計強度后，拆除系梁模型、托架平臺、墩柱模型倒用至該墩位上一節(jié)墩柱和橫系梁，同樣方法完成上一節(jié)墩柱和上一道橫系梁的施工，直至該墩位施工完成。施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程見圖5.1圖5.1施工工藝流程圖5.2圖5.1施工工藝流程圖5.2.1牛腿施工牛腿設計：牛腿采用兩根長500mm、200mm的［20a槽鋼焊接成“口”字型；槽鋼頂部安放墊板，采用200x200mm、K20mm鋼板制作并與槽鋼焊接，用來擱置千斤頂；焊縫間滿焊。牛腿設計見圖5.2.1-1。牛腿與墩身模型連接：牛腿與墩柱模型連接采取焊接方式，焊接在半圓形墩柱中間位置，豎向距模型頂1170mm（焊接位置由系梁托架平臺千斤頂、工字鋼、槽鋼及系梁底模厚度確定）；牛腿長邊與墩身模型豎向肋（墩身模型設計采用［80槽鋼）焊接，焊接長度不小于400mm，焊縫厚度不小于5mm（經驗算焊縫長度200mm能滿足設計要求，安全系數(shù)按2倍考慮）；為加強模型結構的穩(wěn)固，對牛腿連接處的一節(jié)墩柱模型的豎向肋與面板焊縫滿焊處理。牛腿與墩柱模型連接見圖5.2.1-2。

圖5.2.1-1牛腿設計圖圖5.2.1-2牛腿與墩柱連接圖圖5.2.1-1牛腿設計圖圖5.2.1-2牛腿與墩柱連接圖5.2.2墩柱鋼筋模型安裝1鋼筋安裝：墩柱鋼筋在鋼筋加工場集中加工，采用平板運輸車運至施工現(xiàn)場，再采用吊車起吊安裝就位；鋼筋吊裝前，在鋼筋籠四周布設砼墊塊，墊塊按梅花形、不少于4個/m2布置。2模型制作與安裝1） 模型設計：墩柱模型設計為大塊鋼模、分節(jié)制作（節(jié)段長1.5m和2.0m）,每節(jié)由兩個半圓形組合。面板采用65mm鋼板、橫向連接法蘭采用12mm鋼板氣割而成、豎向連接法蘭采用75x8mm角鋼、豎向加強筋采用80x8mm扁鋼和8號槽鋼（間隔設置、水平筋板采用80x8mm扁鋼；周邊設置^18mm、間距200mm螺栓孔，通過^16mm螺栓連接。焊接要求：水平筋板雙面焊接，筋板與面板之間斷焊，距離150-200mm、焊接長度40-50mm。2） 模型安裝：按照墩柱設計高度，對模型進行現(xiàn)場組拼；墩柱模型按半圓形方式組拼，采用汽車吊車一次起吊安裝就位。墩柱模型組拼時，根據(jù)系梁設計高程推算組拼模型高度，然后確定所需組拼模型模數(shù)（節(jié)數(shù)及節(jié)長度），并將事先焊接有牛腿的一節(jié)墩柱模型置于頂部。3） 模型固定：墩柱模型采取纜風固定，在模型上部拉設三處（模型周邊均分布設），設置角度45-60°,以保證模型穩(wěn)定。墩柱模型安裝完成后，在墩柱一側安裝定制的安全爬梯作為操作人員上下通行通道。安全爬梯沿墩柱豎向搭設，采用^10鋼筋、每間距5m在墩柱上固定一道，以保證爬梯穩(wěn)定性；同時爬梯四周掛設安全密目網(wǎng)，采用扎絲嚴實綁扎在爬梯上，爬梯底部四腳采用10x10cm方木支墊，方木安放在實地上，以保證架體的穩(wěn)定。現(xiàn)場安全爬梯搭設見圖5.2.2-1。注意事項：必須在中部位置布設一道［8號槽鋼作豎向加強筋，利于牛腿焊接；模型每處螺栓孔圖5.2.2-1安全爬梯搭設圖5.2.3系梁托架平臺安裝托架平臺由QLD50螺旋千斤頂（最大頂伸長度150mm，經驗算32噸螺旋千斤頂能滿足設計要求），I45a工字鋼（長度12m）和［14b槽鋼（長度4m,考慮了兩側操作平臺所需寬度）組成。系梁施工完后，千斤頂、工字鋼和槽鋼可用于蓋梁施工，系梁托架平臺兼做工人操作平臺。墩柱模型按照設計位置校正后，安裝系梁托架平臺。具體操作步驟及要點如下：1千斤頂安裝：先旋出千斤頂?shù)穆菪龡U，旋出長度7~10cm，然后將千斤頂安放在牛腿上；測量千斤頂螺旋桿頂部高程是否滿足設計要求，若與設計高程有偏差，則調節(jié)千斤頂使螺旋桿頂部高程滿足設計要求。2工字鋼安裝與加固：采用汽車吊車起吊工字鋼，并將其安放在墩柱模型兩側的千斤頂上。工字鋼的固定措施為分別在距工字鋼兩端3.9m位置采用e20mm拉桿將其緊固在墩柱模型上。將工字鋼固定完畢后，方能進行下道工序施工。3槽鋼安裝：槽鋼采用汽車吊車起吊安裝，在工字鋼上按間距45cm均勻安放。系梁托架平臺設計見圖5.2.3-1，現(xiàn)場系梁托架平臺安裝見圖5.2.3-2。圖5.2.3-1系梁托架平臺設計圖圖5.2.3-2現(xiàn)場系梁托架平臺安裝圖圖5.2.3-1系梁托架平臺設計圖圖5.2.3-2現(xiàn)場系梁托架平臺安裝圖5.2.4系梁模型鋼筋安裝托架平臺安裝完畢后，對高程、平面位置等進行檢測，檢查合格后進行下道工序施工。具體施工順序為：橫系梁底模安裝T橫系梁鋼筋安裝T橫系梁側模安裝。系梁底模、側模設計成大塊鋼模。底模安裝完成后測量放樣，進行系梁鋼筋和側模安裝。具體見圖5.2.4-1所示。橫系梁底模安裝完成后，及時安裝操作平臺。托架平臺設計時，已將［14槽鋼加長至4m，操作平臺充分利用橫系梁兩側的空余空間（每側1.3m）設置；在平臺槽鋼上鋪設厚12mm木板，槽鋼端部豎向焊接長1.2m鋼管，鋼管中部、頂部橫向焊接如6鋼筋，外側掛設安全密目網(wǎng)。施工注意事項：為了便于上一節(jié)墩柱模型的定位連接及系梁模型的倒用在系梁模型上再增加一節(jié)長度1.0m或1.5m的墩柱模型。增加一節(jié)墩柱模型的長度需根據(jù)施工的上一節(jié)墩柱的長度確定，同時注意墩柱鋼筋下料時也隨之加長。圖5.2.4-1橫系梁模型安裝圖圖5.2.4-1橫系梁模型安裝圖5.2.5墩身系梁砼澆筑對模型垂直度、中線位置、墩柱模型加固、系梁平臺加固等檢驗合格后，進行下道工序混凝土施工?；炷猎诎韬驼炯邪柚?，罐車運至現(xiàn)場，吊車起吊入模。模型內掛設串筒，混凝土對稱、水平分層澆筑，層厚控制50cm，采用插入式振搗器搗固?；炷敛捎猛凉げ几采w灑水養(yǎng)生，模型拆除后纏裹塑料薄膜養(yǎng)生，養(yǎng)護時間不少于14天。施工注意事項：為減小混凝土入模時產生的沖擊荷載對托架平臺的影響，系梁混凝土從兩側墩柱位置入模，并保證對稱施工。5.2.6模型拆除待混凝土強度達到設計強度后進行模型拆除。模型拆除采取人工配合汽車吊車進行拆除，按照后支先拆、先支后拆的原則順序進行，具體為橫系梁側模T橫系梁底模及托架平臺T墩柱模型。拆除后的系梁、墩柱模型就近倒用到該墩位上一節(jié)墩柱和橫系梁的施工。橫系梁、墩柱模型的倒用見圖5.2.6-1，現(xiàn)場墩柱及橫系梁施工完成圖片見圖5.2.6-2。施工注意事項：橫系梁頂增加的一節(jié)墩柱模型保留不拆除，便于上一節(jié)墩柱模型的定位連接。圖5.2.6-1橫系梁、墩柱模型倒用 圖5.2.6-2現(xiàn)場墩柱及橫系梁施工完成圖5.3勞動力組織本工法需要的勞動力按鋼筋制安、模型托架安裝、混凝土施工等工序劃分，需要勞動力見表5.3.1勞動力配置表。表5.3.1勞動力配置表序號工種人數(shù)（人）工作內容備注1現(xiàn)場負責人1現(xiàn)場指揮、協(xié)調2技術員1施工技術指導

序號工種人數(shù)（人）工作內容備注3試驗員1試驗檢測4人a安全員1現(xiàn)場安全檢查5吊車指揮員1吊車操作指揮6鋼筋工6鋼筋制作安裝7模型工6模型、托架平臺的安裝及拆除8混凝土工4混凝土澆筑合計21設備與材料6.1主要設備本工法需要的設備主要有：鋼筋加工設備、模型托架平臺安拆設備、砼拌制運輸設備、砼搗固設備等。需要設備見6.1主要設備配置表。表6.1主要設備規(guī)格數(shù)量表序號設備名稱規(guī)格單位數(shù)量（臺）備注1砼拌和設備套12鋼筋加工設備套13汽車吊車25噸臺14砼罐車12m3臺25插入式振搗器ZDN80臺31臺備用6.2主要材料本工法無特殊材料，使用的工程材料主要有：Q345鋼筋，鋼模型，QLD50螺旋千斤頂、I45a工字鋼、［14槽鋼。質量控制7.1質量控制標準雙柱式橋墩與橫系梁牛腿托架同步施工質量控制執(zhí)行《公路橋涵施工技術規(guī)范》 （JTGTF50-2011）相關規(guī)定標準。7.2質量控制要點經現(xiàn)場施工總結，雙柱式橋梁墩身與橫系梁牛腿托架同步施工質量控制要點有幾個方面：7.2.1牛腿長邊與墩身模型豎向肋（［80槽鋼）焊接，焊接長度不小于400mm，焊縫厚度不小于5mm；肋筋與面板焊縫滿焊處理（只針對牛腿連接處的一節(jié)墩柱模型），以加強模型結構的穩(wěn)固。7.2.2必須在中部位置布設一道［8號槽鋼作豎向加強筋，利于牛腿焊接；模型每處螺栓孔位置必須按照設計采用的螺栓進行連接，嚴禁漏連。7.2.3千斤頂安裝完成后測量螺旋桿頂部高程滿足設計要求，偏差控制在±10mm范圍內。安全措施8.0.1墩柱系梁施工屬高空作業(yè)，整個施工過程操作工人仍應按規(guī)定要求配戴安全帽、安全繩等安全設施。8.0.2施工工程中，搭設定制安全爬梯作為上下通行通道。安全爬梯沿墩柱豎向采用皿0鋼筋、間距5m在墩柱上固定一道，以保證爬梯穩(wěn)定性;同時爬梯四周掛設安全密目網(wǎng)，用扎絲嚴實綁扎在爬梯上，爬梯底部四腳用10x10cm方木支墊，方木安放在實地上。8.0.3托架平臺工字鋼采用e20mm拉桿緊固在墩柱模型上，未固定完畢之前，不能進行下道工序施工。8.0.4橫系梁底模安裝完成后，及時安裝操作平臺，以保證后續(xù)工序的施工操作人員的安全。環(huán)保措施9.0.1施工便道采用灑水車灑水，防止揚