客專空心橋墩封頂施工技術(shù)

賀海軍

（中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司　河北省　石家莊市　050083）

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賀海軍

（中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司河北省石家莊市050083）

通過(guò)杭長(zhǎng)客專進(jìn)化溪特大橋空心墩封頂施工方法的實(shí)例，介紹在空心段內(nèi)預(yù)埋工字鋼牛腿、搭設(shè)鋼橫梁、在墩內(nèi)鋪設(shè)支架，施工空心墩上實(shí)體段的施工方法，通過(guò)理論計(jì)算及實(shí)踐從而總結(jié)出空心墩封頂施工技術(shù)。

空心墩；封頂；施工

1　工程概況

杭長(zhǎng)客專進(jìn)化溪特大橋位于杭州市蕭山區(qū)丘間谷地及剝蝕丘陵區(qū)，地形起伏較大，橋梁全長(zhǎng)3602m。全橋共109個(gè)墩臺(tái)，其中空心圓端型墩80個(gè)，最高高度29.5m，最低高度23m?？招亩斩罩茉O(shè)計(jì)有直徑20cm、間距3m的梅花型通風(fēng)孔。另外墩頂設(shè)計(jì)有80cm×80cm的墩頂進(jìn)人洞、墩頂檢查梯、墩內(nèi)檢查梯并設(shè)有墩頂?shù)趸@供檢查使用。

2　施工方案

利用墩內(nèi)檢查梯及通風(fēng)孔施做作業(yè)平臺(tái)，采取在空心墩壁指定位置預(yù)埋工字鋼支點(diǎn)，在支點(diǎn)上搭設(shè)工字鋼橫梁及方木，其上設(shè)置腕扣式支架為支撐系統(tǒng)施工墩頂實(shí)體段的施工方法。此方法施工速度較快、安全可靠，材料全部為工地既有材料，吊裝拆卸方便且橫梁和支撐系統(tǒng)可以重復(fù)利用。

3　施工工藝及方法

3.1施工工藝

具體施工工藝：空心墩施工和綁扎鋼筋的同時(shí)，在加工場(chǎng)加工相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸的預(yù)埋件。待混凝土將要澆筑到設(shè)計(jì)安放預(yù)埋件標(biāo)高時(shí)，用吊車配合將預(yù)埋件安裝就位。安裝完畢檢查無(wú)誤后，澆筑墩壁混凝土至倒角位置。待墩壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以后，在鋼橫梁上滿鋪木縱梁，在木縱梁上每0.6m一道鋪設(shè)木橫梁，安裝碗扣腳手架。腳手架安裝頂托加方木，在方木上鋪設(shè)竹膠板作為底模。底模安裝完畢后安裝墩頂實(shí)體段外模，在實(shí)體段模板內(nèi)綁扎頂帽鋼筋并安裝各種預(yù)埋件。鋼筋綁扎完畢后安裝墩頂進(jìn)入洞模板和墩頂凹槽模板，模板定位后測(cè)量放樣支撐墊石位置并預(yù)埋墊石鋼筋。所有工序完成后方可用串筒澆筑實(shí)體段混凝土，之后依次拆除側(cè)模和墩內(nèi)支架模板進(jìn)行下道工序施工。

3.2施工方法

3.2.1預(yù)埋件的制作和安裝

支點(diǎn)預(yù)埋件作為支撐系統(tǒng)的的主要構(gòu)件，制作要求較高。采用兩根空心墩壁厚加30cm的20a普通工字鋼拼焊而成。支點(diǎn)預(yù)埋件加工制作工程中必須保證焊縫飽滿，封口嚴(yán)密，同時(shí)外露端必須采用6mm厚鋼板封住。為保證支點(diǎn)表面平整，在外露端上表面采用鋼板將焊縫墊平，同時(shí)端頭加焊50角鋼作為鋼橫梁的銷卡，防止鋼橫梁橫向移動(dòng)。

預(yù)埋件安裝位置設(shè)置在離倒角底0.3m位置，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)埋件埋入空心墩壁內(nèi)并外露30cm，同時(shí)預(yù)埋件必須與空心墩的雙層鋼筋網(wǎng)焊接牢固（如圖1）。

圖1　預(yù)埋件安放位置

3.2.2操作平臺(tái)的搭設(shè)及拆除

利用墩身設(shè)計(jì)原有的通風(fēng)孔，在同一水平位置通風(fēng)孔內(nèi)橫穿鋼管，在鋼管上鋪設(shè)竹跳板形成搭設(shè)支撐系統(tǒng)的操作平臺(tái)。操作平臺(tái)搭設(shè)時(shí)，應(yīng)充分利用空心墩內(nèi)檢查梯做為支撐，進(jìn)行鋼管的安裝。當(dāng)鋼橫梁及木縱梁安裝完畢后，隨即操作平臺(tái)轉(zhuǎn)移至木縱梁之上，方可拆除原有平臺(tái)，平臺(tái)的拆除必須遵循先上后下的方法進(jìn)行拆除。

3.2.3鋼橫梁安裝

待埋設(shè)有支點(diǎn)預(yù)埋件的墩身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度、墩身內(nèi)模和內(nèi)架拆除、施工平臺(tái)搭設(shè)完畢后進(jìn)行鋼橫梁的安裝。鋼橫梁與預(yù)埋件滿焊且焊縫飽滿，保證支架搭設(shè)和混凝土施工時(shí)橫梁不至脫落。鋼橫梁安裝時(shí)，應(yīng)使用水平尺來(lái)控制橫梁的水平，同時(shí)準(zhǔn)備不同厚度的鋼板進(jìn)行橫梁標(biāo)高的調(diào)整。待橫梁安裝完畢后，使用φ20鋼筋進(jìn)行橫向連接，保證整體性。

3.2.4支撐系統(tǒng)安裝

鋼橫梁安裝完畢，即可滿鋪設(shè)15cm×15cm的木縱梁，在木縱梁上每60cm一道放置順橋向的方木，在方木上搭設(shè)碗扣式腳手架加頂托，頂托上鋪設(shè)方木和竹膠板作為底模。腳手架采用0.6m×0.6m滿堂腳手架并設(shè)置橫桿。

腳手架選用外徑48mm，壁厚3.5mm，鋼材強(qiáng)度等級(jí)Q235，鋼管進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)，舊鋼管計(jì)算需進(jìn)行相應(yīng)折減，新用的鋼管要有出廠合格證。腳手架搭設(shè)不能脫空，立桿必須保持垂直，并設(shè)置相應(yīng)的橫桿使腳手架連接成整體。

3.2.5鋼筋的制備及安裝

空心墩實(shí)體段鋼筋采用在加工場(chǎng)制作運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)綁扎就位。由于實(shí)體段鋼筋密集數(shù)量較多，在綁扎前將實(shí)體段模板安裝就位并加固穩(wěn)定。綁扎鋼筋時(shí)從下到上依次綁扎，綁扎到相應(yīng)位置時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)埋墩頂?shù)趸@的預(yù)埋件，并在外層鋼筋壁上放置梅花形布置混凝土墊塊（不少于4個(gè)/m2）。

3.2.6混凝土澆注

混凝土澆筑采用整體一次性澆筑，控制混凝土澆筑速度，保證墩內(nèi)實(shí)體段支架的施工安全。對(duì)支撐系統(tǒng)，預(yù)埋件位置、模板等進(jìn)行檢查，無(wú)誤后澆筑混凝土；泵送澆筑混凝土?xí)r利用串筒在凹槽兩側(cè)對(duì)稱、分層澆筑，插入式振動(dòng)器振搗。在混凝土澆筑過(guò)程中，在灌注過(guò)程中注意模板、支架等支撐情況，設(shè)專人檢查，如有變形，移位或沉陷立即校正并加固，處理后方可繼續(xù)澆筑；澆筑完成后，及時(shí)用塑料薄膜包裹灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2.7拆模

外模可在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后拆除，內(nèi)模待混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以后，方可拆除空心墩內(nèi)支架的模板，拆除順序按照搭設(shè)支架的反順序依次拆除。拆除墩內(nèi)支架時(shí)應(yīng)先卸落腳手架荷載，之后拆除腳手架、木橫梁最后木縱梁，拆除的材料均由墩頂進(jìn)人洞將材料運(yùn)出。由于鋼橫梁較重，宜先在鋼橫梁上焊接吊鉤，將吊鉤與塔吊鋼絲繩連接牢固后從墩頂進(jìn)入洞依次運(yùn)出。

3.2.8混凝土養(yǎng)生

混凝土澆筑完畢后1h內(nèi)對(duì)混凝土進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，夏季用塑料薄膜、尼龍布圍包墩體，或用麻布圍包墩臺(tái)灑水養(yǎng)護(hù)。冬季采用覆蓋草簾、棉被等進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

4　施工注意事項(xiàng)

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)行預(yù)埋，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。

預(yù)埋件制作時(shí)焊縫必須飽滿，封口嚴(yán)密。雙拼工字鋼焊接時(shí)建議加工專業(yè)夾具，進(jìn)行工字鋼的焊接。

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)度必須達(dá)到75%以上。

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)置一定預(yù)拱度。

墩頂實(shí)體段混凝土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)，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。

5　施工驗(yàn)算

本受力系統(tǒng)的安全性取決于工字鋼橫梁的受力性能及工字鋼預(yù)埋件的受力性能，即主要對(duì)工字鋼預(yù)埋件的抗剪能力和工字鋼橫梁的強(qiáng)度及整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，其余計(jì)算略。

5.1鋼橫梁荷載計(jì)算

從鋼橫梁截面位置圖可知，橫梁主要承受空心截面處施工的混凝土荷載，而薄壁截面以上施工混凝土荷載主要由已澆筑的薄壁段承受?？招牟糠值拿娣e為10.7m2，高度為3m。

混凝土自重荷載計(jì)算，工字鋼間距1m，作用寬度取1m。

模板荷載計(jì)算：

混凝土澆注振搗、人員、機(jī)具荷載：

5.2鋼橫梁的內(nèi)力計(jì)算

墩高20＜H≤30采用22b的單根工字鋼作為橫梁，橫梁長(zhǎng)度L=2.065m；

橫梁上的荷載計(jì)數(shù)值為q1=93.6+0.28+4.2=98.08kN/m；

橫梁中最大彎矩為Mmax1=1/8×98.08×2.065×2.065=52.27kN·m；

σ1=M/W=52.27×1000/325×10-6=160＜170，滿足要求。

5.3預(yù)埋件抗剪驗(yàn)算

VJ作用于預(yù)埋件的剪力荷載，最大剪力為98.08kN/m× 2.065m/2=101.26kN。

K1抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取2，U摩擦系數(shù)，取1。

AS1+AS2預(yù)埋件的橫截面積，對(duì)20a普通工字鋼取35.5×2= 71cm2。

FSV鋼材在混凝土中的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取74.2MPa。

U（AS1+AS2）FSV/VJ=71×10-4×74.2×106/101.26/1000=5.2＞2，滿足要求。

6　小結(jié)

在空心墩壁預(yù)埋工字鋼支點(diǎn)，在支點(diǎn)上搭設(shè)工字鋼橫梁，橫梁上設(shè)置腕扣式支架為支撐系統(tǒng)施工墩頂實(shí)體段的施工技術(shù)已在進(jìn)化溪特大橋80個(gè)墩身施工成功應(yīng)用。根據(jù)已施工的情況，證明了此種施工技術(shù)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用，為加快空心墩封頂施工進(jìn)度起了非常關(guān)鍵的作用。

[1]周水興.《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]《建筑施工手冊(cè)》第四版[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[3]余恬，梁輝如.薄壁空心高墩施工技術(shù)探討[J].鐵道建筑，2003（9）：12～ 13.

U445.559

A

1673-0038（2015）25-0282-02

2015-6-4

賀海軍（1981-），男，河北石家莊人，工程師，本科，從事工程管理工作。