淺談包西鐵路米家園澤榆溪河特大橋特大橋高墩施工
2017-04-24
１.工程概況
包西鐵路米家園則榆溪河特大橋全橋長(zhǎng)1462.48米，結(jié)構(gòu)形式為29孔32m簡(jiǎn)支T梁+1聯(lián)(38+64+38)m連續(xù)梁+11孔32m簡(jiǎn)支T梁。(38+64+38)m連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆注施工。全橋墩臺(tái)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，30-31#墩為φ150cm鉆孔樁，包臺(tái)-29#墩及32-西臺(tái)基礎(chǔ)采用φ125cm鉆孔樁；空心墩除12#、13#、29#~32#采用C類(lèi)墩以外，其余空心墩采用B類(lèi)墩。1#~7#、34#~37#、39#~42#為圓端形實(shí)心墩。橋臺(tái)采用單線T形橋臺(tái)。平均墩35米以上。
2.高墩施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)
該橋梁所處地形復(fù)雜，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20 米以上的高墩柱卻存在以下的特點(diǎn)：
2.1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至6 m。對(duì)于20 米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，有的墩柱施工工期較長(zhǎng)。
2.2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6米高度的模板,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(chē)，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(chē)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。
2.3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。
2.4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施工關(guān)鍵技術(shù)
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(chē)進(jìn)行模板安裝，在吊車(chē)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(chē)能及的高度用混凝土運(yùn)輸車(chē)送至現(xiàn)場(chǎng)，以吊車(chē)配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車(chē)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。混凝土采取集中拌和，混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸。
施工工藝流程：開(kāi)工報(bào)告→施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→樁頂鑿毛→鋼筋制作→立模板→澆筑混凝土→拆模→養(yǎng)護(hù)
3.1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。
3.2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(kāi),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(kāi),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(chē)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。
3.3支架與立模板：
3.3.1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)。
c、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/424mm?2
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C-2，b類(lèi)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"
