大跨度空心薄壁高墩施工技术

维普资讯 http://www.cqvip.com ・桥　梁・　大跨度空心薄壁高墩施工技术　李　强　，苏木标　，吴银利。　（１．石家庄铁道学院研究生分院，石家庄０５００４３；２．中铁二十局一公司，江苏苏州　２１５１５１）　摘　要：以陕西省禹阎高速公路芝川河特大桥为例，重点阐述　大跨度空心薄壁高墩施工技术特点，介绍空心薄壁高墩线形控　制方法及技术措施．钢筋、混凝土的施工工艺及如何保证施工　质量，并且分析所获得的经济效益。　关键词：空心薄壁高墩；质量控制；施工　中图分类号：Ｕ４４５．５５　９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—２９５４（２００７）０５—００４２—０３　１　概述　高墩整体模板塔吊施工技术与滑模施工技术相比，　既具备滑模施工快速、简单的特点，又克服了滑模工艺　造成的桥墩表面粗糙、组装复杂等缺点，其施工工艺安　全可靠，适用于旱桥高墩的施工。笔者以芝川河特大桥　墩柱施工为例，介绍大跨度空心薄壁高墩的施工技术。　２工程概况　陕西省禹阎（禹门口一阎良）高速公路Ｃ０４合同　段位于韩城市芝川镇东少梁村，段内主要工程为芝川　河特大桥０号～３２号墩。桥墩为矩形薄壁空心墩，截　面尺寸为７　ｍ×４　ｍ，壁厚５０　ｃｍ，桥墩高度５６～６９　ｍ，　其中４号墩最高６９　ｍ，每个墩顶设有盖梁。工程的施　工特点是，（１）墩身混凝土工程数量大，要求配置较大　能力的混凝土施工设备；（２）桥墩施工周期较长、高空　作业安全隐患多，施工效率低。　综合考虑以上特点和空心高墩施工中墩身的垂直　度以及施工中的安全和混凝土外观质量要求等问题，　施工中采取以下方法。　（１）采用普通翻模施工，外模采用大块钢模，内模　用组合钢模。　（２）混凝土上料采用泵送，其他材料用提升架　输送。　（３）墩柱施工全过程用激光铅直仪监控垂直度，　保证高墩精度。　３空心薄壁墩施工　３．１　钢筋施工　主筋为　２０　ｍｍ、　２５　ｍｍ的Ⅱ级钢筋，其搭接采用　收稿日期：２００６—１０—２７　作者简介：李强（１９８１一），男，石家庄铁道学院在读研究生。　４２　套筒连接。施工中，搭接套筒由工厂加工，钢筋套丝在　工地现场进行。将钢筋两端用液压设备镦粗２～３　ｃｍ　长，用车丝机进行车丝，然后在主墩上用长度４～５　ｃｍ　的套筒进行连接。上下钢筋拧入套筒的长度应相等，　保证受力均匀。对该道工序应注意的问题是套筒内对　接钢筋要顶死，不能有空隙；２根钢筋进入套筒深度应　对称相等；钢筋端头要顺直，且丝口表面要光滑。箍　筋、辅助筋为　ｌ２　ｍｍ的Ⅱ级钢筋，在钢筋制作场内的　搭接采用钢筋对焊机。　实践证明，将主筋的连接改为套筒螺栓连接，强度　符合规范要求，施工工艺简单，改善了工人工作条件，　降低了大量焊接的劳动强度，提高了工作效率，施工质　量易于控制。　３．２模板施工　高墩施工的突出问题是模板和材料的垂直运输。　起初，经过技术、经济比较，主要采用满堂支架提模施　工，个别高墩采用液压提模施工，墩顶盖梁采用托架法　施工，确保工程进度和施工安全。　整个施工过程中采用８～ｌ０套满堂脚手架、２套　液压设备以及整体模板塔吊施工３种方法。　３．２．１　支架提模施工　满堂架沿墩周设置２排，间距分别为１．２　ｍ和０．９　ｍ（图１），在同排墩中部布设一个提升架解决钢筋、机　具及杆件提升问题。该桥墩为等截面的双室空心矩形　墩，３　ｍ为１节。其外模和内模均采用新加工的大块　钢模板。模板每节高３　ｍ，外模在横桥向分为３块，顺　桥向分为２块（包括圆角），一个墩每节共ｌ０块外模。　内模呈轴对称方向分为４块，则一个墩每节共８块内　模，每块内模在拐角处设一个活动边，即以拐角为轴可　以转动，以方便内模拆除。模板的提升通过设在支架　顶的横梁固定手动葫芦，然后通过葫芦提升模板，并支　立稳固。模板最大块质量约７５０　ｋｇ。模板的拼接以　Ｍ２０螺栓连接，接缝处夹海绵条以防漏浆，同时，为了　提高桥墩混凝土面的平整度、垂直度，内外模板用拉模　钢筋拉紧。为了确保墩身混凝土外观质量，模板加工　要符合《钢结构工程施工及验收规范》（ＧＢ５０２０５－－　９５）的基本规定，其表面不允许有孔洞（拉筋孔除外）、　毛刺、缝隙及熔渣等；模板组焊必须作磨光处理；模板　的上下口应经创边处理；模板接缝采用建筑双面胶带；　模板的组装应符合组装精度要求。　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（５）　维普资讯 http://www.cqvip.com 李　强，苏木标，吴银利一大跨度空心薄壁高墩施工技术　图１　支架提模施工　３．２．２液压提模施工　（１）提模结构　提模施工的基本原理是：将工作平台支撑于已达　一定强度的墩身混凝土上，以液压千斤顶为动力提升　工作平台，达到一定高度后平台上悬挂吊架，施工人员　在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装、钢筋绑扎等项　作业，混凝土的灌注、捣固，吊架移位和中线控制等作　业则在工作平台上进行。内外模板共设３节，循环交　替翻升。当第３节混凝灌注完成后，提升工作平台，拆　卸并提升第１节模板至第３节上方，安装、校正后，浇　筑混凝土，依此周而复始。　提模结构是由工作平台、提升架、内外吊架、模板　系统、液压提升设备、抗风架、中线控制系统和附属设　备等部件组成。模板系统是提模的重要组成部分，模　板由外模和内模两部分组成，内模采用组合钢模板，外　模采用钢制大模板。内外模共分３节，每节高度为　１．５　ｍ。为保证桥墩施工质量，内外模围带采用型钢围　带，模板之间用螺栓联结。内外模板间用圆钢作拉筋　并加撑木使之成为整体。模板拆装提升由人工借助倒　链滑车完成。芝川河特大桥桥位处最大风速达１８　ｍ／ｓ，提模应设置抗风架。抗风架采用型钢组焊的门　形结构，设置在桥墩４个墩柱之间，下端锚固在已成桥　墩的预埋件上，在模板提升过程中始终对平台起约束　作用，待提模平台提升到位提升模板时，解除下端锚　固，提升１．５　ｍ重新锚固在已成桥墩上。　（２）液压提模施工　提模施工的工艺流程：施工准备一提模组装一绑孔　钢筋、立模一浇筑混凝土一平台提升一模板翻升直到墩　顶一模板拆除一平台拆除。模板翻升、绑扎钢筋、灌注　混凝土和提升平台等项工作是循环进行的，直至墩顶。　其间穿插平台对中调平，接长顶杆、混凝土养生及埋设　预埋件等项工作。提模施工的桥墩质量与提模的设计、　加工和施工控制密切相关。因此，在施工前要作好人　员、机具设备、场地等的准备工作，编制施工工艺细则，　进行技术培训。提模在工厂制作完成后应检查测试其　铁道标准设计ＲＡ儿ＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（５）　・桥　梁・　参数是否符合设计要求并编号，提模运到工地后，要进　行试拼，液压提升设备各部件应提前进行调试。　３．２．３整体模板塔吊施工　参照高楼施工中采用塔吊，尝试用塔吊辅助施工。　在底节施工完后，安装塔吊底座，用自动安平水准仪控　制其平整度，确保塔吊升高后的垂直度符合规范要求。　其施工过程和前两种相似，只不过用塔吊来翻模和提　升所需的设备和材料，其效率大大提高。施工人员从　塔吊中间的梯子上下，安全性尤为重要。不管是施工　墩身还是盖梁，效率都提高很多。　整体模板塔吊施工工艺是一种组合施工技术，主　要是把塔吊工作范围大与整体模板组装快速简单的特　点相结合，形成了一种高效的施工工艺。　芝川河大桥塔身与墩身采用三杆式附着杆联系起　来，确保了塔吊的稳定性，其第１节自由高度可达１８　ｍ，第１节以上每９　ｍ布设一道附着杆，其最大伸臂长　可达３５　ｍ。在安装塔吊时要注意：（１）塔身的垂直度　不好会影响塔吊的起重能力，并且非常危险；（２）安装　塔吊时尽量使臂伸最短，这样可使起吊吨位增大。　３．２．４技术经济效果　桥墩施工中主要采用了３种施工工艺，确保了按　期完工，减少了投资（表１所列均为单个桥墩施工）。　采用整体模板塔吊施工节省了大量的钢管，大大降低　了成本，提高了效率。采用支架施工１个墩需要５个　月，采用塔吊后１个墩的施工周期缩短到３～４个月。　液压翻模为一次投资，不管墩多高，不需要再投入，不　象支架和塔吊每次提升都需要钢管和标准件，液压翻　模适合高墩。钢筋主筋的连接采用套筒螺栓后，降低　了工人的劳动强度，使复杂工艺变得很简单。　表１　各施工方法比较　施工方法　周期　设备投资　工人　日工作时间　／月　／万元　／人　／ｈ　支架提模　６　５０　３０　ｌ２以上　液压提模　４　５　２０　８～ｌ０　整体模板塔吊施工　３—４　５—６　ｌ５　６—８　３．３泵送混凝土浇筑　３．３．１　原材料及配合比　施工前对砂、石、水泥、钢材等原材料的产地进行　考察，对原材料进行试验检查，保证原材料合格；碎石　采用硬质岩石灰岩打制的粒径５～３０　ｒｎｍ碎石，洁净　无杂质，级配良好；砂选用经冲洗的洁净河砂，含泥量　≤１％；外加剂选用正规厂家产品，并经检验合格；墩身　混凝土使用同一厂家、同品种、同强度等级水泥、同品　种脱模剂，以保持混凝土外观颜色一致。混凝土在自　动计量拌和站拌和，保证混凝土的拌和质量；墩身Ｃ３０　混凝土，水灰比０．４５，配合比１：１．７７：２．９９，外加剂　４３　维普资讯 http://www.cqvip.com ・桥　梁・　李　强，苏木标，吴银利一大跨度空心薄壁高墩施工技术　对矩形空心墩的４个角进行定位，再定出矩形空心墩　的４条边的位置，与激光铅直仪校核，以此来支立空心　墩的模板。　１％，每ｍ　水泥用量３８６　ｋｇ，砂６８４　ｋｇ，石１　１５０　ｋｇ，水　１７４　ｋｇ，外加剂（减水泵送剂）３．８６　ｋｇ，砂率４０％，坍落　度（１２±２）ｃｍ。施工中严格控制混凝土的坍落度，避　免因坍落度过大、过小造成堵管。　３．３．２　施工流程　对于高墩主要是垂直度控制，刚开始采用的放六　点的方法发现有扭曲现象（图２），最后采取放八点的　方法得到控制。六点放样如图２所示，当桥墩发生扭　曲时，根本检测不出来，当采用八个点来控制时，因为　矩形墩有４条边，每条边上放２个点，两点确定一条直　线，所以桥墩的４条边线得以确定，采用八点控制后，　桥墩扭曲得到很好的控制。　（１）施工准备。首先接２根软管到浇筑断面，将　软管一头伸到已支好模待浇筑部位，模板表面刷脱模　剂，清理已浇筑混凝土表面杂物。混凝土运输采用专　门的混凝土运输车。　（２）泵送混凝土浇筑。配管设计尽量减少管道的　长度，少用弯管。垂直向上配管时水平管长度不宜小　于垂直管长度的１／４，垂直管以每节管不少于１处固　定于墩上，管子和固定物之间安装木垫块作为缓冲，垂　直管下端设置钢支撑以承受垂直管重量；水平输送管　每隔１０　ｍ，用台垫加以固定，便于拆除堵管、装拆和清　洗管道。正式泵送前，泵送同强度等级的砂浆润滑管　道。浇筑速度保持在５—１０　ｍ　／ｈ为宜，要勤移动软　管，保持模板受力的均匀。墩身混凝土水平分层浇筑　振捣，分层厚度３０—４０　ｃｍ（即插入式振捣器作用长度　的１—１．５倍），振动棒移动间距为４００　ｍｍ左右，振捣　时间为１０～３０　Ｓ。连续浇筑时如因故中途停灌，灌注　面应立即整理成水平面，并做接缝处理，禁止斜面　接缝。　（３）拆模养护。强度达到７０％即可拆模。拆模后　立即开始养护，养护期不少于７　ｄ。养护方法为洒水并　覆盖塑料薄膜。大体积混凝土施工中的温度控制是防　止混凝土开裂的关键。按照“内排外保”、减少温差的　原则，防止混凝土开裂。　４　空心薄壁墩线形控制方法及技术措施　高墩的线形控制是高墩施工的重中之重，线形的　好坏之间影响高墩的受力和线路的平顺性，所以必须　严格控制。空心墩的线形控制主要通过施工测量来进　行的。空心墩施工测量控制内容包括：空心墩中心定　位测量、空心墩高程测量、空心墩垂直度测量。　４．１　控制方法　（１）空心墩中心定位测量　采用三维坐标控制法。每个墩台施工前，先由项　目测量班用全站仪进行中心定位，设置好横、纵向护　桩，给施工队交底。复核时用精密全站仪进行测量。　（２）空心墩高程测量　采用自动安平水准仪法。每翻模一次检验一次高　程，其高程误差应符合规范要求，特别是墩顶最后一次　必须控制好，否则将影响到盖梁的施工。　（３）空心墩的垂直度测量　垂直度测量采用全站仪进行。测量时，用全站仪　４４　当桥墩墩身施工完成后便进入盖梁的施工，因为　盖梁纵向长度为１３　ｍ，一端悬臂３　ｍ，而控制点在桥墩　上，使得盖梁模板最外边缘容易偏离中心线，现场采用　经纬仪穿线法。如图３所示把仪器架立在桥墩中心点　０上，对中墩上中心线另一点Ａ，固定经纬仪使其不能　转动，在模板边缘确定一点Ｅ，观察该点Ｅ是否是盖梁　模板边缘中点，若不是，应当校正模板，直到达到规范　允许的范围，Ｆ点的控制方法相同。　线路方向　线路方向　ｆ￣－１　１　．　—＿＿、　—＿皿　１ｒ一１　ｌ　…一Ｉｌ一　——＿／　ｌ　’　—＿Ｔ　广　—　六点控制截面　八点控制截面　图２桥墩扭曲控制　线路方向　图３盖梁偏位控制　４。　，　控制措施　（１）组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工　作，配备先进的测量仪器，确保墩身的线形控制。　（２）为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每隔３　ｍ　应用全站仪测设中心点与铅直仪校核一次，并对墩身　尺寸进行一次复测以确保墩身线形控制。　（３）坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量　检查制度。　（４）实行测量换手复核制度，测量资料复核无误　后，报监理工程师审查认可，方可用于施工。　５　质量控制　（１）为确保墩身外观质量，模板翻升到位后，必须　对模板进行彻底的清理、调直、修补和加固。　（２）为确保墩身截面尺寸准确，在每次灌注混凝　土后、模板翻升前，在混凝土面上由经纬仪进行复测定　位，模板以测点为基准支立、加固。　铁道标准设计肌儿ＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（５）　维普资讯 http://www.cqvip.com ・桥　梁・　西北地区铁路桥梁混凝土耐久性研究　杨少军　（铁道第一勘察设计院桥隧处，西安７１００４３）　摘要：针对西北气候特点，讨论铁路桥梁保护层混凝土的碳　碳化进程，对今后铁路桥梁的使用和维护乃至钢筋混　凝土桥梁耐久性设计都具有重要的技术和经济意义。　西北地区降雨较少，蒸发量大，给桥梁混凝土的施　化特征，并结合现场实测数据分析既有桥梁保护层混凝土的碳　化规律，基于混凝土强度和碳化深度的测试值提出保护层混凝　土碳化寿命预测公式，并给出干旱地区桥梁混凝土强度和保护　层厚度的建议值。　关键词：铁路桥梁；碳化；寿命预测；耐久性　中图分类号：Ｕ４４８．１３　文献标识码：Ａ　工养护和后期材料性质带来不利影响。笔者结合西北　地区的气候特点，对保护层混凝土的碳化特征进行了　讨论，分析了西北地区在役桥梁混凝土的碳化规律，基　于测试数据提出了保护层混凝土碳化寿命预测公式，　对钢筋混凝土桥梁保护层厚度的取值进行了讨论。　文章编号：１００４—２９５４（２００７）０５—００４５—０３　铁路钢筋混凝土桥梁随着服役时间的延长，受设　计、施工和周围大气环境作用的影响，逐渐出现了老化　现象，其中，大气环境下保护层混凝土碳化是造成桥梁　耐久性降低的主要原因之一。据２００３年的铁路秋季　检查结果，全国铁路有失格桥梁７　３５２座（占桥梁总数　的１８．１５％），其中混凝土梁体发生顺筋开裂３　３４５孔，　大面积锈蚀３　３９ｏ￣Ｌ。严重时，保护层混凝土因碳化而　１　西北地区混凝土碳化特点　保护层混凝土的性质对结构的耐久性起着关键作　用，但由于保护层混凝土含有较多的细集料、水泥和　水，使得表层混凝土的孔隙结构和物理化学特性与内　部混凝土差异很大。大气环境下，混凝土碳化是一个　缓慢的破坏过程，混凝土的碳化速度与结构混凝土保　护层的质量和大气环境密切相关。空气中的ＣＯ：通　过保护层混凝土孔隙，由外向内进行扩散，在一定的湿　度条件下，与混凝土中的ｃａ（ＯＨ）　反应生成ＣａＣＯ，。　由于碳化后的混凝土碱度降低，将造成钢筋表面钝化　膜破坏，保护层混凝土失去对钢筋的保护作用。野外　暴露环境中的Ｈ　０、０　会通过保护层扩散到钢筋和混　出现锈胀开裂，不得不提前维修甚至大修。我国地域　辽阔，气候环境复杂多变，影响混凝土碳化速度的因素　也很多，因此，建立统一的碳化深度理论预测公式是不　现实的。结合各地区气候环境特点，在对既有铁路桥　梁调查检测的基础上，对在役混凝土桥梁的碳化寿命　进行预测，以便及时采取维修措施，减缓保护层混凝土　收稿日期：２００６—１１—３０；修回日期：２００７—０１—０７　作者简介：杨少军（１９６７一），男，高级工程师，１９８９年毕业于兰州铁道　学院土木工程系桥梁专业，工学学士。　凝土界面，使钢筋发生电化学腐蚀反应。由于钢筋锈　蚀后体积较原体积增大２～４倍，锈蚀层会导致保护层　胀裂。开裂后的钢筋混凝土结构会以更快的锈蚀速度　（３）水平施工缝凿毛处理，在每板混凝土施工后，　均留下一道水平施工缝，当混凝土终凝前，即可由人工　层厚应≤３０　ａｍ，按先后顺序灌注并捣实。　６　结语　在内外模外侧，由近及远绕周圈凿混凝土表面浮浆。　但此时要注意：凿起的浮浆块，不要急于清扫，它在混　笔者主要介绍了空心薄壁墩的施工以及线形和质　量控制技术，采用这些技术不仅确保了工期，而且墩身　尺寸、位置、垂直度、混凝土强度全部符合规范要求，外　观光滑平整，接茬顺直，局部收缩裂纹在０．１　ｍｍ以下　（验标规定为０．２　ｍｍ），达到优良标准。　参考文献：　［１］　李燕粉．陆家埝大桥薄壁空心墩施工技术［Ｊ］．石家庄铁道学院学　报，２００４，１７（２）：１０７—１１０．　［２］ＴＪＴ０２３－－８５，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［ｓ］．　［３］　ＧＢ５０２０４－－２００２，混凝土结构工程施工质量验收规范［ｓ］．　凝土养生时起到吸附水作用，只待再立模前清扫干净　即可。在凿毛时，混凝土强度尚未达到１００％，严禁施　工人员在内外圈竖筋上抓攀和在内外圈钢筋内的混凝　土面上行走踩踏。　（４）模板加固时，要外箍内撑，且拉杆要拉紧，位　置均匀对称，保证空心墩结构尺寸和定位尺寸。　（５）主钢筋的套管连接是保证钢筋整体质量的关　键，应设专人进行操作。保证钢筋两端进入套筒的长　度相等且拧紧。　（６）为确保墩身混凝土质量，每次混凝土浇筑前，　由监理工程师和质检工程师联检合格，浇筑时要对称，　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００７（５）　［４１　黄耀怡．关于钢塔架高桥墩的随机风振计算［Ｊ］．铁道标准设计，　１９９３（１）．　［５］　严代钦．空心桥墩优化设计程序简介［Ｊ］．铁道标准设计，１９９３（３）　４５