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第三工程有限公司安梁項目部 四川達州 636151【摘 要】結(jié)合襄渝二線05標段橋梁施工，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。詳細說明了施工方案的實施步驟和方案實施要點，并對方案進行了合理的檢算。最后通過方案實施效果，評價了方案的綜合效益?！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二線工程安康至梁家壩段05標由中鐵十一局集團承建。我標段項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，墩身下部設置有2m高的實體段，上

2、部設置1m的實體段，托盤、頂帽高度分別為1.5m、0.6m，設計要求托盤和墩身上部實體段一次連續(xù)澆注成型。空心墩高度在32m40m之間，墩頸壁厚（指墩身內(nèi)邊坡延長至墩頸時的壁厚）0.5m，在墩頂以下5m處設置了一道凈空為70cm×140cm的進人洞門。直線上空心橋墩頂部的具體構(gòu)造情況見圖1所示，曲線上空心橋墩墩身及托盤、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，自升式塔式起重機進行模板吊運拼裝，混凝土采用混凝土罐車運輸，自升式塔式起重機吊裝入模。我標段橋梁工程的施工進度、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)鍵點在于

3、封頂實體段和托盤的施工控制。2 施工方案選定目前建筑施工解決豎向承重的常規(guī)辦法是搭設滿堂腳手架的方式。但我標段的薄壁空心橋墩封頂施工中存在以下幾個問題：空心墩內(nèi)部空間狹小；要求搭設的滿堂腳手架很高（最高達40m），技術(shù)上很難把握；材料進出只能通過的空間很?。ㄟM人洞），施工很不方便；施工周期長，塔機利用率不高，同時模板的周轉(zhuǎn)率很低，施工很不經(jīng)濟；設計要求墩頂實體段和托盤連續(xù)灌注，一次澆注混凝土方量大（達56.2m3），對支架要求較高?；谏鲜鲈颍绻扇∩鲜龅膫鹘y(tǒng)辦法解決空心橋墩墩頂實體段豎向承重問題，較不現(xiàn)實，必須尋求更經(jīng)濟可靠的辦法解決上述問題。我標段空心橋墩存在以下特點：為了減少溫度升降

4、所引起的應力變化，空心墩設計離地面5m以上每隔510m高度在墩身周圍對稱交錯設置通風孔（20cm）；各橋的空心橋墩頂部結(jié)構(gòu)尺寸均一致。通過比較分析，空心橋墩頂部施工時利用墩頂實體段以下3m處通風孔搭設施工平臺，在空心墩壁預埋支點，在支點上設置鋼橫梁，鋼橫梁上設傳力桿件支撐封頂實體段底模的方案進行封頂施工（構(gòu)件詳細安裝見圖2）。 圖2 構(gòu)件安裝圖 圖3 支點預埋件橫斷面3 具體施工方法31 預埋件制作支點預埋件作為支撐系統(tǒng)的主要構(gòu)件，制作要求較高。本方案設計中采用兩根70cm長的20a普通工字鋼拼焊而成。支點預埋件加工制作過程中必須保證焊縫飽滿，同時外露端必須采用6mm厚鋼板封住。為了保證支點表

5、面平整，在外露端上表面采用鋼板將焊縫墊平，同時端頭加焊50角鋼作為鋼橫梁的卡子，防止鋼橫梁橫向移動（支點預埋件加工制作見圖3所示）。3.2 預埋件安裝 混凝土施工到方案設計的高度前，在鋼模板上設置相應的方孔，預埋件按設計埋入50cm，外露20cm，同時將埋入部分與兩層空心墩身護面鋼筋焊接牢固。3.3 操作平臺搭設利用墩身設計原有的通風孔（20cm），在通風孔內(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支撐系統(tǒng)的工作平臺。3.4 鋼橫梁安裝埋設有支點預埋件的墩身混凝土達到一定強度后，墩身內(nèi)模和原來內(nèi)架拆除后，施工平臺搭設完畢后

6、就可以進行鋼橫梁的安裝。3.5 支撐系統(tǒng)安裝鋼橫梁安裝完畢后即可按設計的位置搭設傳力桿件（傳力桿件加工制作見圖4所示），在傳力桿件上搭設木橫梁，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）空心橋墩封頂實體段底模的支撐系統(tǒng)檢算的關(guān)鍵部位是支撐預埋件和搭設在支撐預埋件上支撐系統(tǒng)。支撐預埋件需要檢算其抗剪是否滿足要求，支撐系統(tǒng)比較復雜，需要對其的強度和整體穩(wěn)定性進行檢算。支撐系統(tǒng)的強度和整體穩(wěn)定性檢算用手算比較復雜，本方案采用的是同濟大學3D3S軟件進行

7、檢算，檢算結(jié)果支撐系統(tǒng)的強度和整體穩(wěn)定性滿足要求。4.1 荷載統(tǒng)計載荷統(tǒng)計見表1。表1 荷載統(tǒng)計表序號荷載類別荷載大小備 注1縱橫梁、傳力桿件、工字鋼等自重28.0 kn按實際重量計算2新澆鋼筋混凝土容重1461.2kn按26 kn/m3計3施工人員、施工料具運輸、堆放荷載27.2 kn按2.5kPa計4傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載65.3 kn按6.0kPa計5振搗混凝土產(chǎn)生的荷載21.76 kn按2.0kPa計4.2 荷載計算及效應組合荷載計算及效應組合見表2。表2 荷載計算表序號荷載類別荷載大小分項系數(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施工人員及施工機具運輸或堆放的荷載27.2 kn1.438.08 kn4傾倒砼時產(chǎn)生的豎向荷載65.3 kn1.491.42 kn5振倒砼時產(chǎn)生的豎向荷載21.76 kn1.430.46 kn合 計1947.0 kn4.3 預埋支承件抗剪檢算 K1Vj(AS1+AS2)fsv Vj作用于預埋件的剪切荷載，Vj=1947.0/14=139.07kN(14個支點平均分配)K1抗剪強度設計安全系數(shù)，設計K1=2.0摩擦系數(shù),取=1.0AS1+AS2預埋件的橫截面積，對20a普通工字鋼，AS1+AS2=35.5×2=71cm2fsv鋼材在混

9、凝土中的抗剪強度設計值,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 支撐預埋件抗剪滿足要求。5 施工注意事項（1） 預埋件埋設時必須嚴格按方案設計的高程和平面位置進行埋設,同時預埋件必須與空心墩的雙層鋼筋網(wǎng)焊接牢固；混凝土施工時隨時觀察預埋件的位置是否移動，如果與設計不相符必須及時調(diào)整。（2）預埋件制作時焊縫必須飽滿，封口嚴密。（3）搭設好支撐系統(tǒng)在進行封頂混凝土施工前，埋設有預埋件的混凝土的強度

10、必須達到85%以上。（4）支撐系統(tǒng)中的木橫梁不允許截斷，使用前必須檢查木橫梁的狀態(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，安裝時必須旋動螺桿，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產(chǎn)生一定的撓度，沿底模長度方向設置2cm的預拱度。（7）為了加強鋼橫梁的整體性，用兩根L75×75×8角鋼將7根鋼橫梁點焊連成整體。（8）封頂實體段及托盤施工完畢后必須要其混凝土強度達到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，外露預埋件容易發(fā)生銹蝕，在拆除操作平臺之前必須將外露預埋件作涂灰鉛油二度防銹處理。6 施工效果 目前我標段內(nèi)的10個薄壁空心橋墩已全部完成，從方案設計的使用效果來看，取得了較為明顯的工期效益和經(jīng)濟效益。本方案設計中采用的構(gòu)件全是預先按設計中的尺寸和要求制作，支撐系統(tǒng)安裝非常方便；埋設有預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度已能滿足要求，可以搭設支撐系統(tǒng)了。封頂施工完畢后，就可以處理施工縫、綁扎頂帽鋼筋、設置頂帽預埋件等，到可以澆注頂帽混凝土時，封頂混凝土的強度也已經(jīng)達到規(guī)定要求，可以拆除支撐系統(tǒng)了。所以本方案設計中沒有