重庆公轨两用斜拉桥双层门式墩柱施工工法

'长江公轨两用桥双层门式墩柱施工工法1、前言墩柱作为桥梁的主要构件，其施工技术已经非常成熟，常用的有翻模法和爬模法，采用翻模施工的墩柱一般都设置外用脚手架作为操作平台。粉房湾长江大桥的引桥为上下两层桥面，上层为公路桥，下层为轻轨桥梁，两层桥梁均为现浇混凝土结构，引桥墩柱有四种截面类型：3.0m×2.0m、3.0m×2.2m、3.0m×2.6m、3.5m×2.5m，且四种类型墩柱四角均为半径60cm的圆形倒角，两个独立墩柱间距为21m，横梁宽度为1.8m。由于双层桥面的特殊构造，引桥的墩柱设计成为了门式框架结构，两个独立墩柱与两层横梁相连，现浇梁落在横梁上。由于受力特殊，每个墩柱中设置了4束竖向预应力钢绞线且钢绞线埋入承台2m，墩柱分节施工时需要增加一个固定预应力的支撑系统。另外由于整个墩柱施工区域基坑开挖深度普遍较大，最深达9m左右。除承台施工外，墩柱的一部分也须在基坑内施工，基坑开挖后要尽快施工完成承台和底节墩柱并立即回填，如采用常规的搭设钢管支架，既需要购买或租赁钢管支架且在基坑回填时须拆掉钢管支架，浪费大量的工时和材料；下横梁和上横梁则采用常规的搭设钢管支架进行施工。根据工程结构特点和现场实际情况，通过现场试验并总结出公轨两用桥双层门式墩柱施工工法。2、工法特点本工法适用于设计有竖向预应力的桥墩，且对现场地形条件受到一定限制的施工项目尤其明显有效；本施工工法中墩身施工核心采用了和钢模板组合使用的“工具式移动外架”的施工工艺，打破了常规的采用搭设钢管支架进行墩柱施工的方法，在施工技术上是一项创新，另外外架作为一个整体，施工方便、操作简单、移动外架可重复利用无损耗；施工效果上，明显的加快了墩柱施工进度，减少了施工成本，提高了经济效益且对后期上部结构的施工打下的良好的基础。3、适用范围本工法适用于大型立交桥且有竖向预应力的墩柱，特别适用现场地形条件受一定限制的施工项目，也适用于常规的墩柱。4、工艺原理除实施常规的墩柱施工工艺外，本工法中核心采用和钢模板组合使用的“工具式移动外架”的施工工艺，则墩柱施工前须制作高度为6.5m的“工具式移动外架”，移动外架采用14槽钢及75角钢焊接成型，外架的底部焊接16mm厚钢板做成法兰盘和钢模板上的法兰盘对应，外架四周焊接牛腿及栏杆，铺设木板作为工作平台，外架的顶部焊接槽钢用于固定钢绞线。承台施工时，钢绞线已经预埋在承台中，因此施工第一节段墩柱时，工具式外架直接放在承台上并固定，将钢绞线的波纹管定位在外架上，工人站在外架自带的操作平台上施工钢筋，第一节段6m高墩柱钢筋施工完毕后，钢绞线波纹管定位在钢筋上，之后撤离外架，随后进行模板拼装和混凝土浇筑。当后续节段墩柱施工时，按照翻模施工原理，在拆除墩柱模板时，需要保留最上边一节模板作为随后的外架的支撑部位，预留在墩柱上的模板四周焊接钢制法兰盘和外架的法兰盘对应，便于与外架底部用螺栓连接，保证外架的稳定性，以此重复的吊入、吊离移动外架，满足钢筋操作及预应力波纹管定位的施工要求，再进行后续的施工工序，按此循环施工至下横梁位置处，当墩柱较高时，“工具式移动外架” 和模板固定后，四周需要设置缆风绳。当墩柱独立墩施工到下横梁位置时，进行第一次张拉压浆封锚、地基处理之后，搭设钢管支架进行下横梁横梁施工，再则施工下横梁以上墩柱及上横梁。（引桥门式墩柱设计示意图如图1所示）图4-1：引桥门式墩柱设计示意图5、工艺流程及操作要点在承台施工完成并预埋了钢绞线之后，采用该施工工法施工含竖向预应力墩柱主要包括以下几道施工流程：施工准备、测量放线、吊入移动外架、波纹管接长、钢绞线定位、墩身钢筋加工、吊离移动外架、模板拼装定位、混凝土浇筑、循环施工下一个节段至下横梁、竖向预应力张拉压浆、下横梁以上墩柱部分施工。（施工工艺流程图如框图5-1示）图5--1：共轨两用桥双层门式墩柱施工工艺流程图 5.1、施工准备正式施工前，相关人员熟悉图纸及技术方案、做好三级技术交底及安全交底；人员、材料、机械等各方面已准备就绪；钢筋、钢绞线、锚具以及模板等已做相应的实验或已验收合格通过；承台基坑开挖到位、基坑周围的安全维护到位，具备相应的开工条件。5.2、测量放线测量人员根据相应墩位的坐标及图纸尺寸，采用全站仪放出承台四角点位置、P锚端的位置以及后续工作的墩柱边线和波纹管位置。测量放线完后，现场做好测量点的保护工作，确保施工的准确度。 5.3、吊入移动外架在墩柱正式施工前，须制作完成6.5m高的“工具式移动外架”，移动外架采用14槽钢及75角钢焊接成型，外架的底部焊接16mm厚钢板并打螺栓孔，外架四周焊接牛腿及栏杆，铺设木板作为工作平台，移动外架共焊接3层工作平台用作钢筋加工及波纹管的定位。当施工第一段墩柱时，可将“工具式移动外架”支架放在承台上并固定，如果施工不是第一段墩柱时，可将工具式外架放在预留在墩柱上的钢模板上，通过螺栓连接固定牢靠，保证支架的稳定。5.4、波纹管接长根据墩柱的高度情况，对于部分高度较高的墩柱而言，由于钢绞线长度比较长且重量较重，吊入钢绞线、挤压头及波纹管等整体时，为了更好的保护波纹管不被破坏，端头部分钢绞线先用彩条布缠上，当墩柱施工到须接长波纹管时，将波纹管截成每段3m，从钢绞线头套入波纹管至下端波纹管（此方法根据墩柱的高度情况而定，亦可事前全部套上波纹管，但须做好对波纹管及钢绞线的保护工作）。波纹管的接长可采用直径稍大的同型波纹管作为接头管，被接管旋进套管内的长度不得少于100mm，接头两端与被接管交接处应用密封胶带或塑料热缩管封裹，以防止接缝处进浆堵塞管道。5.5、钢绞线定位将钢绞线及波纹管利用吊车固定在外加顶部的横向槽钢上之后，可利用钢管沿着钢绞线每隔一定距离进行固定，保证波纹管的竖直，每一节段墩身钢筋加工后抽出钢管。5.6、墩身钢筋加工利用吊车和施工人员密切配合，将波纹管固定在移动外架顶部的横向槽钢上，波纹管顺直后进行钢筋加工，此工序主要牵扯到钢筋绑扎和预应力钢绞线的交叉作业，6m高钢筋在施工过程中和施工完毕之后，对成型的6m墩身钢筋用揽风绳及钢管进行定位，防止成型墩身钢筋扭曲或向一侧倾倒，墩身钢筋施工完6m后撤离移动外架进行下一道工序，移动外架应放在施工场地平整的地方防止外架倾斜。钢筋加工按设计图纸进行，满足相应的设计要求及规范要求即可，此处不再多述。5.7、吊离移动外架每段6m墩身钢筋施工完成后，卸掉移动外架底部的螺栓或外架固定措施，利用吊车将钢绞线及波纹管吊离外架，端头钢绞线搁置在木方上，移动外架必须放在施工场地平整的地方，每次使用移动外架必须检查外架各部位的连接情况，焊接开焊的地方及时的补焊，保证外架的使用安全。5.8、模板拼装定位钢筋加工成型后，须报监理工程师检验，经监理工程师检验合格后才能进行模板加工及拼装。模板加工及拼装前，在定型模板的四周用75角钢在模板槽钢背肋上焊接牛腿，牛腿上搭设木板作为定型钢模拼装时的工作平台，周围焊接栏杆并挂安全网，模板拼装保证接缝处严密不漏浆，经测量复测保证其保护层及墩柱垂直度等。5.9、混凝土浇筑因墩柱一次性浇筑6m高，使用串筒等措施确保混凝土倾倒高度小于2m,混凝土做好分层浇筑，振捣到位，特别注意波纹管附近的位置，避免破坏波纹管影响后期压浆工作等，按混凝土浇筑常规的方式进行，混凝土浇筑完成后应及时的进行浇水养护。 5.10、竖向预应力张拉压浆按以上施工步骤循环施工至下横梁位置，混凝土强度达到设计强度的80%以上且混凝土龄期达到7天后方可进行张拉，墩柱先张拉位于下横梁底部两束较短的钢绞线，待墩柱浇筑到下横梁以上1米的位置后张拉两束较长的钢绞线。张拉程序如下：0→初始应力（10％σcon张拉控制应力）→（20％σcon张拉控制应力）→100％σcon（持荷2分钟）锚固。张拉应分级加载，当张拉力接近控制应力时，张拉直到控制应力的100%，并持荷2分钟。逐级加载后通过测量千斤顶油缸行程测量各级钢绞线的伸长量，张拉时派专人记录油表读数和钢绞线伸长量，预应力张拉以张拉力及伸长量进行双控，实际伸长量值与理论伸长量值的差值应控制在6%以内，如两者相差超出6%，则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后继续张拉。张拉完成后应及时的进行压浆处理，为了更方便的进行后期的压浆工序，门式墩柱在承台端4根塑料波纹管内交叉布置（呈U型布置）4根压浆管，每根压浆管伸进波纹管50cm，1#孔压浆、3#孔冒浆，2#孔压浆、4#孔冒浆。(压浆示意图如图3所示)图5.10-1：压浆示意图5.11、下横梁以上墩柱部分施工该施工步骤采用常规的施工方法，进行下横梁及以上墩柱部分施工前，需要对相应墩柱位置的土层进行回填压实，如果地基承载力不能满足要求则需换填后进行压实。横梁下采用Ф48mm×3.5的钢管支架，横桥向间距为0.60m，顺桥向间距为0.90m，横杆之间的步距为1.20m，钢管支架顶设置顶托，顶托上布置工字钢，为保证支架的稳定性，需要对支架设置剪刀撑，支架沿竖向每隔2.4m一个钢管扣件与墩柱相连，以增大支架的稳定性。支架搭设完成后，需要对支架进行预压，采用砂袋预压，预压荷载采用结构设计荷载× 1.2倍，预压时根据结构的不同部位进行不同荷载预压，荷载应分级预压，使预压达到实际施工时的同等效果，预压过程中、完成后需要对支架的沉降量进行确定，从而调整支架的高度。横梁模板施工是横梁施工中的难点，由于上横梁及下横梁均存在圆弧底面，其底模板拟采用组合钢模板，由于下横梁与墩柱内侧的交界处结构尺寸不规则，需要根据此处的尺寸进行设计钢模板，钢模板加工过程中必须对模板的线性进行严格的控制，另外在安装模板时，需要加强模板的稳定性，以防止浇筑混凝土时造成漏浆、涨模等现象。墩柱施工到下横梁以上一米位置处进行竖向预应力的第二次张拉，施工完毕上横梁后进行竖向预应力的第三次张拉，待横梁混凝土强度达到设计强度的80%时进行横梁预应力张拉（采用两端对称张拉方式）。施工下横梁和上横梁同时，需要预埋支座垫石和挡块的钢筋及支座预埋板，上横梁（公路梁）支座垫石和挡块采用C45混凝土，下横梁（铁路梁）支座垫石（没有挡块）采用C50混凝土。6、材料与设备序号材料设备名称规格型号数量备注1工具式移动外架6.5m(高度)3个2钢筋Φ16、Φ283钢绞线φ15.24锚具5定型模板6波纹管直径90mm、100mm7吊车1台8铲车1台9千斤顶3台10压浆机1台7、质量控制质量控制主要涉及：钢绞线的下料（采用切割机或砂轮锯切断）；预应力管道及预应力组件的准确定位（仔细审核图纸及加强测量工作）；对安装完成的波纹管的保护（在波纹管附近焊接钢筋、进行波纹管固定及浇筑墩柱混凝土时加强对波纹管的保护）；波纹管的接长（接长可采用直径稍大的同型波纹管作为接头管，被接管旋进套管内的长度不得少于100mm，接头两端与被接管交接处应用密封胶带或塑料热缩管封裹，以防止接缝处进浆堵塞管道）；混凝土浇筑及养护（做好分层浇筑和振捣、及时的浇水养护和包裹）；预应力张拉压浆（预应力张拉顺序、张拉程序，实际伸长量值与理论伸长量值差值控制在±6%之内）。8、安全措施为加强现场安全施工管理工作，在施工前对全体参与施工人员进行全面的安全生产教育，全面进行安全施工交底，在施工过程中认真按照各项安全操作规程执行，杜绝各种安全事故的发生，以保证安全施工的顺利进行。参加施工的人员必须熟知本工种的安全操作规程，在操作规程中严格遵守，听从指挥，特殊工种须经过专业培训，持证上岗。经常组织安全检查工作，以增强施工人员的安全意识，设专职人员负责安全工作，发现问题随时纠正处理。贯彻执行安全生产责任制、做到分组负责，分片负责，事事有人负责，时时有人负责，把安全工作贯彻到各个生产环节，并与民工队伍签定安全合同或协议，明确责任。 9、环保措施为了保证环境，减少施工对环境的危害，在施工过程中，要严格贯彻执行国家、当地政府的有关环境的政策、法规、法律及其招标文件中有关环保的要求，切实将环境保护工作落实到实处，达到较好的环保效果。严格控制粉尘污染。砂石等材料运输车全部用帆布苫盖，施工范围内的居民区地带，要配备洒水车每日洒水，减少粉尘污染，并设专人进行清洁。结合实地情况，制定本合同段环境保护管理办法，将环保管理工作规范化，制度化。所有施工机械均采取措施，尽量减少噪声，并遵守有关部门对夜间施工的要求。10、效益分析本施工工法最核心的工艺主要是采用了和钢模板组合使用“工具式移动外架”循环的进行墩柱施工工艺，采用此施工工艺，避免了常规搭设钢管支架的施工方法，且外架周转时间较短且无损耗，对周围环境的污染几乎没有。相对于常规的施工方法节约施工成本约50%左右，且加快了施工进度，降低了施工成本，提高了经济效益且对下横梁及上横梁的施工进度起到了明显的促进作用，本工法取得了成功应用，成为南引桥墩柱施工中的一个亮点。11、应用实例重庆江津区粉房湾长江大桥及引道工程中引桥墩柱经过方案的对比结果，根据现场实际情况和公轨两用桥双层门式墩柱的结构特点，核心采用和钢模板组合的“工具式移动外架”进行墩柱施工，在现场施工实践中取得了很好的效果，对加快整个工程的施工进度和提前竣工打下了良好的基础，相对于常规的施工方法经济效益和社会效益明显，取得了成功的应用。'