鐵路單線圓端型實(shí)體橋墩鋼筋綁扎工法的改進(jìn)

沈玉山，侯敏，周玉丁，李雨沁，李沛，曹忠露

鐵路單線圓端型實(shí)體橋墩鋼筋綁扎工法的改進(jìn)

沈玉山1，侯敏1，周玉丁2，李雨沁2，李沛3，曹忠露3

（1.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京100011；2.中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津300461；3.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222）

考慮鐵路橋墩數(shù)量多、結(jié)構(gòu)單一的特點(diǎn)，組織合理、有效地標(biāo)準(zhǔn)化流水作業(yè)，對于提高工作效率，保證施工安全和質(zhì)量意義重大。文章研究改進(jìn)了傳統(tǒng)的托盤、頂帽鋼筋墩上綁扎施工方法，即先制作模具，再分類綁扎成型，最后拼接安裝。該方法大幅提升了施工工效，顯著降低了施工成本，在蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路工程得以全線推廣應(yīng)用。

橋墩；鋼筋綁扎；工法；改進(jìn)

0 引言

蒙內(nèi)（蒙巴薩至內(nèi)羅畢）鐵路項(xiàng)目第二標(biāo)段工程位于非洲肯尼亞Taita郡[1]，起訖里程為：DK70+000—DK 214+000，標(biāo)段內(nèi)共計(jì)193個(gè)橋墩，全部為圓端實(shí)體型。實(shí)體墩鋼筋綁扎是標(biāo)軌鐵路橋梁施工的關(guān)鍵工序[2-4]，由于數(shù)量多，結(jié)構(gòu)單一，組織合理、有效的標(biāo)準(zhǔn)化流水作業(yè)，不僅有利于提高工作效率，保證施工安全和質(zhì)量，同時(shí)可為施工企業(yè)帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

本文中，通過改進(jìn)傳統(tǒng)的托盤、頂帽鋼筋墩上綁扎施工方法，創(chuàng)新性地使用模具綁扎鋼筋，將托盤、頂帽分塊整體吊裝，大幅提升了施工工效，顯著降低了施工成本，得到了蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路總經(jīng)理部和監(jiān)理聯(lián)合體的一致好評，并在蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路全線推廣使用。

1 橋墩形式

蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路第二標(biāo)段單線圓端形實(shí)體橋墩典型形式如圖1所示，自上而下依次為：頂帽、托盤、墩身、基礎(chǔ)，墩身形狀為曲線錐墩，設(shè)計(jì)坡比35∶1。

2 技術(shù)現(xiàn)狀

由于橋墩為現(xiàn)澆成型結(jié)構(gòu)，這就要求托盤、頂帽和墩身鋼筋均需在施工現(xiàn)場綁扎成型。大部分施工單位在鐵路單線圓端型實(shí)體橋墩施工時(shí)，托盤和頂帽鋼筋均為現(xiàn)場綁扎。這種傳統(tǒng)的施工方法，導(dǎo)致綁扎鋼筋的作業(yè)空間有限，施工難度較大。同時(shí)，由于在高處作業(yè)，存在較大的安全隱患，并且綁扎效率低下，不利于流水施工組織。

圖1 典型橋墩Fig.1Pier dimension

3 改進(jìn)的施工工藝

3.1 工藝流程

經(jīng)過反復(fù)研究，最終確定橋墩鋼筋綁扎工藝如圖2所示。其特點(diǎn)是，首先制作墩身架立筋、托盤和頂帽的模具，再分類綁扎成型，最后拼接安裝。

該工法有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）設(shè)置架立筋，有效保證墩身主筋的坡比及整體穩(wěn)定性；

2）托盤和頂帽模具結(jié)構(gòu)簡單輕便，制作方便，可實(shí)現(xiàn)托盤和頂帽與墩身的平行綁扎作業(yè)，縮短鋼筋綁扎作業(yè)時(shí)間；

3）托盤和頂帽綁扎由高處轉(zhuǎn)到地面，改善了作業(yè)環(huán)境，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；

4）運(yùn)用模具綁扎鋼筋，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，提高了綁扎質(zhì)量。

3.2 架立鋼筋模具

根據(jù)橋墩種類和墩高，按照設(shè)計(jì)坡比35∶1，豎直方向每隔2 m設(shè)置一道架立筋，架立鋼筋采用帶肋12 mm鋼筋。第一道架立鋼筋布置在距承臺高2 m處；每升高2 m，縱橫尺寸減少11.4 cm計(jì)算架立鋼筋尺寸。架立筋模具如圖3所示。

圖2 改進(jìn)的橋墩鋼筋綁扎工藝Fig.2Improved banding technology of reinforcing steelbar of pier

圖3 架立筋模具Fig.3Mould of erection bar

在綁扎墩身鋼筋時(shí)，依次將架立鋼筋與主筋綁扎，以形成墩身鋼筋骨架，然后施作墩身箍筋。

3.3 托盤模具

根據(jù)托盤設(shè)計(jì)圖，放樣出托盤骨架結(jié)構(gòu)形狀，采用腳手管（直徑48 mm、壁厚3.5 mm）制作成綁扎模具，然后人工在模具限位槽口處或定位支架上安放對應(yīng)的鋼筋，綁扎成型。見圖4。

3.4 頂帽模具

根據(jù)頂帽設(shè)計(jì)圖，放樣出頂帽骨架結(jié)構(gòu)形狀，采用[10槽鋼制作成綁扎模具，然后人工在模具限位槽口處或定位支架上安放對應(yīng)的鋼筋，綁扎成型。見圖5。

圖4 圓端形實(shí)體橋墩托盤鋼筋綁扎模具（單位：mm）Fig.4Reinforcing bar colligation mould of tray of roundend type pier（mm）

圖5 圓端形實(shí)體橋墩頂帽鋼筋綁扎模具（單位：mm）Fig.5Reinforcing bar colligation mould of cap of roundend type pier（mm）

4 操作要點(diǎn)

4.1 架立筋模具制作

1）架立鋼筋必須在模具平臺上彎曲成形，并卡位牢固，然后焊接接頭，確保架立鋼筋形狀精準(zhǔn)；2）架立鋼筋接頭焊接長度不得小于20 cm，分三遍施焊，防止局部過度受熱變形；3）當(dāng)架立筋的“米”字內(nèi)撐定形鋼筋焊接完成后，方可取出模具；4）加工好的架立鋼筋分類存放，按墩編號，防止混用；5）架立鋼筋存放平臺平整，存放高度不得超過1 m，防止鋼筋變形。

4.2 托盤模具制作

1）槽鋼材質(zhì)符合國標(biāo)要求，確保其有足夠的剛度；2）定位槽口和定位支架放樣必須準(zhǔn)確，加工誤差不大于3 mm；3）在槽鋼上氣割槽口和焊定位支架時(shí)，必須固定于平臺上，防止槽鋼受熱變形；4）模具加工的焊縫質(zhì)量必須合格，確保模具的整體剛度；5）模具制作完后，組拼成型，檢查各部尺寸、剛度，以及定位槽口、定位支架精度，驗(yàn)收合格后方可投入使用。

4.3 墩身鋼筋綁扎

1）人工逐根豎立主筋，將主筋與承臺預(yù)留主筋用鐓粗直螺紋套筒連接，并且及時(shí)將主筋與架立鋼筋綁扎固定，自下而上綁扎箍筋、拉勾筋，間隔綁扎呈梅花形，逐步形成墩身鋼筋骨架；2）利用橋墩腳手管支架，每隔2 m安放架立鋼筋，注意架立鋼筋尺寸與墩身尺寸相匹配；3）主筋接長必須滿足同一斷面接頭的截面面積不超過總截面面積的50%，且相鄰接頭斷面間距大于35d（d為主筋直徑）；4）墩身鋼筋綁扎完后，在四周安裝保護(hù)層墊塊，不少于4塊/m2，呈梅花形錯(cuò)開布置，經(jīng)驗(yàn)收合格后，安裝墩身模板。

4.4 托盤、頂帽鋼筋綁扎

1）檢查確認(rèn)托盤內(nèi)撐架立鋼筋尺寸無誤后，在其上畫出托盤鋼筋分布刻度。采用腳手管搭設(shè)托盤鋼筋綁扎支架，安裝托盤內(nèi)撐架立鋼筋，確保上口、下口內(nèi)撐架立鋼筋中心對齊。然后沿托盤內(nèi)撐架立鋼筋綁扎托盤鋼筋；2）在頂帽模具上先按序擺放N1、N2鋼筋，檢查各定位槽口上鋼筋有無漏缺，規(guī)格是否對應(yīng)，然后綁扎成形。

4.5 托盤、頂帽鋼筋吊裝

檢查當(dāng)橋墩模板安裝完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后，采用25 t汽車吊吊裝托盤鋼筋入模，將其與墩身鋼筋按設(shè)計(jì)要求連接，然后吊裝頂帽鋼筋，并將其與托盤鋼筋按設(shè)計(jì)要求連接[5]。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

以12.5 m高橋墩為例，在腳手管支架上進(jìn)行鋼筋綁扎，每個(gè)墩需要6 d，應(yīng)用架立鋼筋+托盤、頂帽模具綁扎鋼筋，每個(gè)橋墩需要4 d，每個(gè)橋墩可節(jié)約2 d時(shí)間，綜合考慮制作架立筋和模具增加損耗，單日節(jié)約成本3 900元，蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路工程第二標(biāo)段193個(gè)橋墩可節(jié)約人工成本約75.3萬元。

使用托盤、頂帽模具綁扎橋墩鋼筋，可縮短橋墩模板的循環(huán)周期1 d，提高了橋墩模板周轉(zhuǎn)利用率15%，可節(jié)約橋墩模板投入3套，節(jié)省橋墩模板成本約82萬元。

蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路工程第二標(biāo)段應(yīng)用標(biāo)軌鐵路單線圓端形實(shí)體橋墩模具綁扎工法，共計(jì)可節(jié)約157.3萬元。

5.2 社會效益

應(yīng)用標(biāo)軌鐵路單線圓端形實(shí)體橋墩鋼筋模具綁扎工法，大幅提升了施工工效和鋼筋施工質(zhì)量，也更加安全可靠，為工程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)、安全目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和加快工程進(jìn)度打下了良好的基礎(chǔ)。在察沃河特大橋創(chuàng)造了40 d完成40個(gè)墩柱的紀(jì)錄，察沃河特大橋被評為全線橋梁施工樣板，列為總統(tǒng)觀摩工地，獲得了一張綠牌獎(jiǎng)勵(lì)。

6 結(jié)語

本工法應(yīng)用于蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路工程第二標(biāo)段（DK70+000—DK214+000），又快又好地完成了193個(gè)橋墩的施工，鋼筋合格率達(dá)100%，不但大幅度縮小了橋墩鋼筋的各項(xiàng)偏差值，而且節(jié)省了人力使用，提高了工效，形成流水施工，降低了管理難度，后來在蒙內(nèi)標(biāo)軌鐵路工程得以全線推廣應(yīng)用。

在標(biāo)軌鐵路單線圓端形實(shí)體橋墩鋼筋模具綁扎工法中融入了企業(yè)的鋼筋翻樣水平和模具精加工水平，成品質(zhì)量和工效的提高程度反映了企業(yè)的施工水平和技術(shù)能力，適用于各類規(guī)?；こ蹋梢詫?shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，具有廣泛的推廣意義。

[1]王曉偉.肯尼亞蒙巴薩至內(nèi)羅畢標(biāo)軌鐵路工程環(huán)境影響評價(jià)的研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2016. WANG Xiao-wei.Environmental impact assessment of Mombasa to Nairobi standard gauge railway project,Kenya[D].Changsha: Hunan University,2016.

[2]林德富，林楚潘.四線實(shí)體橋墩施工工藝總結(jié)[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2012（3）：4-6. LIN De-fu，LIN Chu-pan.Construction process summary for solid pier of four-track line[J].Highways&Transportation in Inner Mongolia,2012(3):4-6.

[3]王學(xué)國.淺談橋墩施工工藝[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（22）. WANG Xue-guo.Discussion on bridge pier construction technology [J].Urban Construction Theory Research:Electronic,2014(22).

[4]孫業(yè)發(fā)，王偉，宋書東，等.大型預(yù)制橋墩鋼筋籠整體吊裝對接施工技術(shù)[J].中國港灣建設(shè)，2014（9）：55-58. SUN Ye-fa,WANG Wei,SONG Shu-dong,et al.Integral hoisting and butt joint construction technology for reinforcing cage of largescale prefabricated bridge pier[J].China Harbour Engineering, 2014(9):55-58.

[5]JGJ 18—2012，鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程[S]. JGJ 18—2012,Specification for welding and acceptance of reinforcing steel bars[S].

Improvement of reinforcing bar colligation of pier with round-end type in single track railway

SHEN Yu-shan1,HOU Min1,ZHOU Yu-ding2,LI Yu-qin2,LI Pei3,CAO Zhong-lu3
（1.China Road and Bridge Co.,Ltd.,Beijing 100011,China;2.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461, China;3.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China）

Considering the railway bridge with large number of piers and the single structure,reasonable organization and effectively standardized operations will make a significant sense to improve work efficiency,ensure the construction safety and quality.We improved the traditional reinforcing bar colligation technology from directly strapping the reinforcing bar on the tray and cap of pier,that is,to firstly making the moulds,and then strapping the reinforcing bar respectively,and finally installing together.This technology can greatly improve the construction efficiency,significantly reduce the construction cost,have been used successfully in the whole line of Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway.

pier;reinforcing bar colligation;technology;improvement

U445.4

B

2095-7874（2017）08-0089-04

10.7640/zggwjs201708021

2017-03-23

2017-05-26

沈玉山（1966—），男，北京市人，高級工程師，土木工程專業(yè)。E-mail：shenys217@163.com