高速公路橋梁高墩施工技術(shù)

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　　1、前言

　　近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的勢(shì)態(tài)。高等級(jí)公路對(duì)線型等方面的要求使得山區(qū)公路中出現(xiàn)了許多高墩橋梁，增加了施工難度。本文根據(jù)吉茶高速公路C1合同段的橋梁高墩柱施工過(guò)程，將主要采用鋼管支架及特制定型鋼模板來(lái)組織施工的高墩施工工藝詳加闡述，供大家參考。

　　2、工程概況

　　本橋位于吉茶高速公路C1合同段內(nèi)，橋位地處湘西自治州吉首市西南郊區(qū)雅溪村，中心樁位為K0+450，該橋上部構(gòu)造為23×30m的預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，橋長(zhǎng)706.7m，下部構(gòu)造為柱式墩配樁基、整體式臺(tái)配樁基、重力式臺(tái)配擴(kuò)大基礎(chǔ)，其中5-11號(hào)墩、17號(hào)墩、21號(hào)墩為薄壁式空心墩。該橋橋位區(qū)屬低山丘陵之山間沖溝地貌，地形起伏較大，底面高程204.00～260.00m，橋最大架空高度36m。

　　3、高墩施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)

　　該橋梁所處地形復(fù)雜，交通運(yùn)輸不便，而且大部分橋墩身高。工程量大，工期短，因此橋墩施工是該工程的關(guān)鍵所在。然而對(duì)于20m以上的高墩柱卻存在以下的特點(diǎn)：

　　3.1施工周期長(zhǎng)。對(duì)于高空作業(yè)，模板的受力自成體系，從模板的受力性能考慮，高墩柱混凝土的一次澆筑高度一般為4~6m.對(duì)于20m以上高墩的施工次數(shù)至少在4次以上，這樣每一根墩柱的施工周期相當(dāng)長(zhǎng)，受機(jī)械設(shè)備等因素影響，有的墩柱施工工期達(dá)到5、6個(gè)月之長(zhǎng)。

　　3.2模板和機(jī)械設(shè)備的投入大。由于單根高墩柱的施工周期長(zhǎng)，且受總工期的限制，各大橋的高墩柱只能采取平行作業(yè)的施工組織方法，每根墩柱至少配備6m高度的模板，使其自成施工體系，這樣模板的投入相當(dāng)大。受起吊能力的限制，高墩柱施工須配備大噸位的吊車，且全標(biāo)段高墩柱數(shù)量多，分散于不同的山溝內(nèi)，致使吊車等設(shè)備很難相互調(diào)配使用，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的投入也大。

　　3.3高墩施工定位控制難度大。對(duì)于高橋墩來(lái)說(shuō)，截面相對(duì)面積小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，是其顯著的特點(diǎn)，施工時(shí)軸線很難準(zhǔn)確控制。

　　3.4高墩施工接縫的處理要求高。高墩柱不僅僅只是一個(gè)簡(jiǎn)單的受壓構(gòu)件，而且還受到復(fù)雜的彎矩扭矩作用，必須保證墩身有一定的柔度，在荷載和各種因素作用下其彎曲和擺動(dòng)不可避免，因此對(duì)高墩的施工質(zhì)量要求很高，而高墩的施工縫如處理不到位，就成為墩身受力的薄弱處。

　　3.5高空作業(yè)，施工安全度低。

　　4、施工方案

　　4.1施工方案簡(jiǎn)介：

　　針對(duì)墩柱墩身較高的特點(diǎn)，墩柱模板全部采用特制定型鋼模板，由兩塊半圓拼裝而成，模板每節(jié)高度分1.5m、2.5m、3m三種，其中1.5m、2.5m為D140的模板，3m為D180模板。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和臨時(shí)固定在已澆混凝土柱頂?shù)牡跫艿跹b施工時(shí)所需材料和安裝墩柱模板（1.5m/節(jié)），在模板頂和中部分別以風(fēng)纜繩緊固穩(wěn)定，保證立模后的剛度及豎直度。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場(chǎng)，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，用混凝土輸送泵直接送至模板內(nèi)澆注，用插入式振搗器振搗，混凝土采取分層連續(xù)進(jìn)行澆注，每層厚度不大于30cm，中間因故間斷不能超過(guò)前層混凝土的初凝時(shí)間?；炷敛扇〖邪韬停炷翑嚢柢囘\(yùn)輸。

　　4.2施工工藝流程（見(jiàn)圖1）

　　5、施工關(guān)鍵技術(shù)

　　5.1測(cè)量放樣

　　先對(duì)墩柱的結(jié)構(gòu)線及墩柱中線進(jìn)行測(cè)量放樣，墩柱前后、左右邊緣距設(shè)中心線尺寸容許偏差10mm。墩柱施工前，將樁頂沖洗干凈，并將墩柱結(jié)構(gòu)線以內(nèi)的混凝土面鑿除浮漿，整理連接鋼筋。

　　5.2鋼筋工程

　　嚴(yán)格按照經(jīng)監(jiān)理工程師審批的支架方案進(jìn)行塔設(shè)，墩柱支架塔設(shè)完成后進(jìn)行墩柱鋼筋幫扎施工。鋼筋統(tǒng)一在加工棚進(jìn)行下料和制作，鋼筋的調(diào)直、截?cái)嗉皬澱鄣染鶓?yīng)符合技術(shù)規(guī)范要求，鋼筋加工完成后進(jìn)行編號(hào)堆放，運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)再用定滑輪吊至作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行綁扎、焊接。對(duì)于變截面高墩，應(yīng)注意墩柱主筋接長(zhǎng)時(shí)應(yīng)注意焊接接頭必須錯(cuò)開，使接頭鋼筋面積不超過(guò)鋼筋總面積的25%；箍筋接頭應(yīng)在四角錯(cuò)開，彎鉤長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)及抗震要求。按設(shè)計(jì)及規(guī)范制作的墩柱鋼筋籠用吊車吊裝時(shí)對(duì)位要準(zhǔn)確，采用垂線法定位，中心點(diǎn)誤差控制在2cm內(nèi)，墩柱邊側(cè)的保護(hù)層利用墊塊來(lái)保證，并對(duì)蓋梁連接鋼筋進(jìn)行預(yù)留。

　　5.3支架與立模板：

　　5.3.1墩柱支架搭設(shè)

　　a、技術(shù)要求：墩柱腳手架主要起穩(wěn)固模板、操作架、支撐及垂直運(yùn)輸作用，必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；支承部分必須有足夠的支承面積，如安設(shè)在基土上，基土必須堅(jiān)實(shí)并有排水措施；腳手架立桿間距及橫桿步距必須滿足使用要求。

　　b、搭設(shè)方法：清平夯實(shí)基土（最好將腳手架支承于墩柱承臺(tái)上），圍繞墩柱搭設(shè)立柱鋼管支架：采用立桿24根，立桿采用搭接的方式連接，搭接長(zhǎng)度不小于50cm，搭接范圍內(nèi)的扣件不少于2個(gè)。各立桿間布置水平撐，并適當(dāng)布置垂直剪力撐，剪力撐與水平方向成45°角放置。鋼管支架立桿的縱橫向間距為1.4m×1.4m，橫桿步距為1.6m，則搭設(shè)一個(gè)立柱支架鋼管總長(zhǎng)為2360m，扣件約1180個(gè)。

　　b、支架受力分析及計(jì)算：鋼管支架自重力：19090N，施工荷載：10000N，合計(jì)：F=29090N.考慮施工時(shí)的不均勻性，取不均勻系數(shù)1.5，則剛支架所受總荷載為：F=29090N×1.5=43635N。每根立桿承受荷載為：43635/8=5454N，則用￠48×3mm的鋼管面積A=424，鋼管回轉(zhuǎn)半徑為：I=15.9mm。

　　1）按強(qiáng)度計(jì)算，立桿的受壓力為：σ=N/A=5454N/424mm2

　　2）按穩(wěn)定性計(jì)算，立桿的受壓應(yīng)力為：長(zhǎng)細(xì)比：λ=L/I=1600/15.9=100

　　查《鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》表，b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，Φ=0.432

　　σ=N/（Φ×A）=5454/（0.432×424）=29.8N/mm2<215N/mm2

　　3）鋼管支架其橫桿抗彎強(qiáng)度σmax和剛度Wmax為：

　　抗彎強(qiáng)度σmax=ql2/10w=31167×1.42/（10×4.49×103）=1.4Mpa

　　其中：w—鋼管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3

　　f—鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為215Mpa

　　q=43635N/1.4m=31167N/m

　　剛度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/（150×2.06×105×10.78×104）=36×109<

　　其中：I—鋼管截面慣性矩I=10.78×104mm4

　　E—彈性模量E=2.06×105Mpa

　　容許撓度為3mm

　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，鋼管支架立桿受壓應(yīng)力和橫桿抗彎強(qiáng)度及剛度都小于容許值可滿足施工要求，則該支架方案是可行的。

　　5.3.2立模板

　　墩柱模板全部采用特制定型剛模板，由兩塊半圓拼裝而成，模板每節(jié)高度分1.5m、2.5m、3m三種，其中1.5m、2.5m為D140的模板，3m為D180模板。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和臨時(shí)固定在已澆混凝土柱頂?shù)牡跫艿跹b施工時(shí)所需材料和安裝墩柱模板（1.5m/節(jié)），在模板頂和中部分別以風(fēng)纜繩緊固穩(wěn)定，保證立模后的剛度及豎直度。墩柱高度在≤15m時(shí)，采取一次性裝模到位，并進(jìn)行混凝土澆筑。

　　5.4澆筑混凝土

　　混凝土澆注前對(duì)支架、模板、鋼筋進(jìn)行檢查，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方可進(jìn)行混凝土澆注，混凝土澆筑采用一次支模到頂，一次混凝土澆筑的方法施工，中間不留施工縫?；炷敛扇〖邪韬?，混凝土攪拌車運(yùn)輸?；炷涟韬椭袊?yán)格控制材料用量，并對(duì)拌和出的混凝土進(jìn)行塌落度測(cè)定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場(chǎng)，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，用混凝土輸送泵直接送至模板內(nèi)澆注，用插入式振搗器振搗，混凝土采取分層連續(xù)進(jìn)行澆注，每層厚度不大于30cm，中間因故間斷不能超過(guò)前層混凝土的初凝時(shí)間。混凝土澆注過(guò)程中設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋的穩(wěn)固性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理?；炷翝仓筮M(jìn)行表面抹平，混凝土初凝以后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

　　5.5拆膜及養(yǎng)護(hù)

　　混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，模板拆除時(shí)按順序拆卸，防止撬壞模板和碰壞結(jié)構(gòu)。

　　6、高墩施工的幾點(diǎn)體會(huì)

　　6.1盡量保證1根墩柱施工的連續(xù)性，減少中間停頓時(shí)間，以加快分項(xiàng)工程的完工時(shí)間，縮短計(jì)量支付的周期，減輕資金周轉(zhuǎn)壓力。

　　6.2搞好安全施工是高墩柱施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，要經(jīng)常對(duì)施工操作人員進(jìn)行安全教育，強(qiáng)化安全意識(shí)，各工序應(yīng)按安全操作規(guī)程辦事。

　　6.3由于模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，因此易產(chǎn)生模板變形，應(yīng)在2.8m寬模板的加強(qiáng)肋中間設(shè)1道橫穿墩身的對(duì)拉螺桿，高度方向每隔1m設(shè)1道與加強(qiáng)箍固定聯(lián)結(jié)。

　　7、結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，采用高墩鋼管支架及特制定型剛模板的施工技術(shù)，對(duì)高空、立體、平行、交叉作業(yè)有了可靠的安全保證，同時(shí)也加快了工程進(jìn)度，降低了工程成本，因此此技術(shù)是合理可行的。