湖北高速公路特大桥特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法

'特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法中铁XX局集团公司第一工程有限公司1前言空心高墩施工中，采用塔吊来翻升模板、运送材料，用输送泵浇注混凝土最为常见，但在特殊的地形条件下上述方法不能够得到有效应用或利用缺少优越性。由中铁第十三局集团第一工程有限公司承建的xxx高速公路xxx特大桥工程施工现场地形复杂，场地狭小（桥隧相连），物料供应处距墩身位置较远，需要塔吊悬臂伸长度大，相应旋转范围需要足够大，但垂直高差大使得旋转范围不足，塔吊无法安装，若增大安装高度则与缆索起重机发生冲突；悬臂过长也会使走行时间增加，起重量利用效率降低，另外输送泵浇注混凝土施工难度较大且浪费严重。通过比较，结合现场具备缆索起重机等工程特点，综合考虑施工质量、施工安全、施工工期、施工操作方便等多种因素，墩身采用内外脚手架、翻转模板辅以缆索起重机进行施工的方法。施工结束后，经整理形成本工法。2工法特点2.0.1可利用现有起重设备，无须购置或租赁塔吊等其它起重设备。2.0.2墩身施工精度高、进度快、操作方便，可提高施工质量和工作效率。2.0.3内外脚手架的搭设减少了垂直电梯的设置，人员上下安全可靠。2.0.4缆索起重机浇注墩身混凝土一次运输量大，减少了租赁输送泵费用，节约了资金的同时避免了复杂地形输送混凝土的诸多困难。3适用范围本工法适用于山区峡谷条件具备缆索吊机或其它起重设备（如塔吊）情况空心高墩的施工，亦可用于相同条件下地势较为平坦的空心高墩施工。4工艺原理外侧模板采用翻转大块钢模，每侧形成一大块（4m高），用缆索起重机整体翻转。搭设内外脚手架用于人员上下，小型物料的搬运、内模（组合钢模）的辅助安装。利用缆索起重机吊大型料斗进行混凝土浇注并进行型钢、钢筋及脚手架等的运输。5施工工艺流程与操作要点5.1工艺流程（见图1）第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法施工准备测量放样型钢、钢筋安装模板支立浇注第一～四节混凝土型钢、钢筋安装混凝土养生拆除底层两节模板翻升、支立浇注新节段混凝土（4m）混凝土养生封顶图1工艺流程5.2施工要点5.2.1脚手架施工5.2.1.1设计参数及计算以最高墩为例，双排钢管脚手架需搭设的最高高度为83.6m。脚手架采用单立管，立杆的纵向间距为1.175m，横向间距为0.9m，步距为1.5m。脚手架总体布置见图2。材料为φ48×3.5mm钢管，脚手板采用竹跳板。根据施工荷载及脚手架自重，验算大、小横杆的强度和挠度、扣件抗滑力、立杆稳定性、最大搭设高度。验算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）和《公路桥涵施工技术规范》（JTJ025-2000)进行，并经过设计代表复核、专家评审，结果均满足规范和施工要求，限于篇幅，在此不详述。第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法图2脚手架总体布置图5.2.1.2施工顺序摆放扫地杆→逐根树立立杆并与扫地杆扣紧→装扫地小横杆并与立杆、扫地杆扣紧→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安装第一步小横杆→安装第二步大横杆→安装第二步小横杆加设临时抛撑杆，上端与第二步大横杆扣紧（在装设连墙杆后拆除）→安第三、四步大横杆和小横杆→安连柱拉杆→安立杆→架设剪刀撑→铺设脚手板→绑扎防护栏杆及挡脚板，并挂立网防护。5.2.1.3防护设施脚手架的搭设材料通过缆索起重机运输，考虑到安全、方便施工的要求，双柱脚手架之间通过横向连接系连接，并在连接系上设有回旋踏步式阶梯、护栏，周边挂安全绿网。另外在每层施工区周边设有安全绿网，每10m高度设置一道安全绳网，操作平台满铺竹跳板，用铁丝固定于小横杆上。5.2.2钢筋施工为保证墩身在施工过程中模板与钢筋位置的准确性，在墩身壁内设置劲性骨架。劲性骨架由∠100×100×10mm角钢为主肢的型钢制成，分节段加工、安装，根据每一次浇筑的墩身高度确定节段长度及安装节数，用小型钢横向连接成整体。墩身钢筋采取预先在两岸桥台集中分段下料、统一制作，钢筋分段定尺9米，施工时用缆索吊运送至两岸施工现场接长、绑扎。主筋采用镦粗直螺纹连接套连接，通过管钳人工加劲，直至丝扣与连接套全部结合为准。钢筋骨架绑扎时按规范要求错开接头位置，先架立四个角上的劲性型钢，再接长主筋、绑扎构造筋、安装新型塑料垫块，保证有足够的保护层，通过用钢管与脚手架连接进行钢筋骨架定位直至墩顶。5.2.3模板设计及施工5.2.3.1外模结构每套外模由4节模板组成，节段模板高2米。节段外模8块为1组，由8块定型平板模组成。模板横、竖缝均采用螺栓连接方式拼接。外模面板采用δ=8mm的钢板，模板角连接采用∠100×100×第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法10㎜角钢，纵肋采用[100×48×5.3mm槽钢，按间距415mm等分布置；横肋采用90×8mm扁钢，最大间距530mm；横向拉杆位置设双枝[10槽钢，平面顺桥向共设置6道拉杆，横桥向设置4道，拉杆竖向最大间距100cm。外模分为A、B、C三种规格，单块最大重量为589㎏，最小重量为387㎏。5.2.3.2内模结构内模与外模同时支立，考虑到内模作业空间较小，拆除时存放空间也小，因此本交界墩内模采用组合钢模板加异型角模配以内钢管脚手架的方式。墩底段、墩顶段和墩身标准段倒角处的三角部分的异型模采用定制。5.2.3.3模板验算根据混凝土作用于模板的侧压力，验算面板强度和挠度、背肋强度和挠度、面板与背肋的组合挠度。验算依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ025-2000)进行，验算结果均满足规范和施工要求。5.2.3.4模板施工内、外模的翻升利用缆索起重机，配以手动葫芦来完成。施工平台以内、外脚手架为主体进行搭设。拉杆采用φ22圆钢制作，通过外加PVC套管来重复使用。内模设置活接头，活接头采用花篮扣的结构形式，拆装方便同时可以缩短工序循环时间。每一节段纵向定型模、角模及层间模板均用螺栓联接成整体，并在内、外模之间支顶60cm钢筋，以保证空心墩墩身的厚度。5.2.4混凝土施工空心墩墩身混凝土设计为C30普通混凝土，在两岸拌和站集中搅拌生产，混凝土罐车运输至施工现场，缆索吊垂直起吊8m3混凝土吊斗配以辐射漏斗、滑槽、串筒，缓降入模。混凝土浇筑采用水平分层灌筑，通过串筒来保证混凝土进仓落差不大于2m，分层厚度不大于30cm，混凝土振捣采用Φ50mm插入式振动器振捣。振捣时先沿边距模板10cm左右布置振捣，然后在中间按梅花型布置振捣，以振捣至表面出浆且混凝土不再下沉为宜。在灌筑过程中观察模板、支架等支撑情况，如有变形或沉陷要立即校正并加固。混凝土强度达到2.5MPa以上时，清除浮浆，凿毛混凝土表面，进行下道工序施工。模板拆除后以无污染水洒水养护，并用塑料薄膜包裹洒水养生。在气温低于5℃时，采用保暖罩，并内部通过碘钨灯提高温度，以加快混凝土强度的提高，节约时间缩短工期。5.2.5横隔板施工墩身设计每10m设置一道横隔板，而横隔板上下均为小变截面，通过异型角模来实现其现场浇筑。墩身翻模施工时，做好钢筋预留工作，先浇筑隔板变截面，待墩身达到一定高度后统一浇筑正常段。在横隔板中心预留60×60cm的进人孔（方便拆除内脚手架），待拆除完已浇筑横隔板下的内脚手架后，封闭预留孔。5.2.6墩顶异型段施工第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法交界墩设计时在墩顶处设有高1.05m的异型段，施工采用竹胶模板制作异型内、外模，其余面的外模仍使用大块组合钢模。异型面模板采用角钢做成骨架定位、加固，组合钢模采用钢管来定位、固定，内模定位、加固通过内脚手架来完成。在此过程中，要为交界墩顶的超大盖梁施工提供预埋牛腿安装的预留槽孔，槽孔的定位预留对位置、标高均要求精确。6材料与设备（见表1）表1机具设备及主要材料序号设备名称规格单位数量备注1缆索起重机≥10t台1双索道2强制式砼搅拌机JS750台43混凝土配料机PLD1200套24砼运输罐车6m3台4运输混凝土5电焊机XC-100台4钢筋、型钢焊接6钢筋弯曲机GQ-60台1钢筋成型7钢筋切割机GW-40台1钢筋下料8钢筋调直机台19插入式振捣器B-11台6振捣混凝土10钢管φ48×3.5mmt100内外脚手架11大块钢模板t32非标自制12组合钢模板1200×300mmt313混凝土吊斗≥3m3个214木板5cm厚m310人行梯道15竹跳板3000×300mm块500平台用16对讲机5km台12指挥、联系17全站仪徕卡702台1测量定位7质量控制7.1模板试拼模板到达施工现场后，先进行试拼，重点检查模板长宽尺寸、拼缝、表面平整度和边线的垂直度。检查合格后，通过双支[10槽钢作为背楞，按照拉杆孔位把每个面上的两块模板连接为一体，方便施工。7.2立模纠偏根据墩身尺寸放出立模边线，立模边线外用砂浆找平，找平层用水平尺分段抄平，待砂浆硬化后由线路中心向两侧立模。第1节段模板安装后，用水准仪和全站仪检查模板顶面标高和墩身中心及平面尺寸，符合标准后进入下道工序。每节段立模后，测定墩身各边中心点以及边角点，可在两节模板间的缝隙用0.5～1mm薄钢板塞填以便纠偏，轴线偏差不大于10mm后，方可进入下道工序施工。7.3施工中模板的检查第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法模板在安装、拆卸及翻升过程中，严禁模板表面与钢筋碰撞，以免变形。模板在调整时，注意其垂直度、接缝情况、内外模的间距及保护层厚度。节段混凝土浇筑前，严格检查各对拉螺杆的定位情况，螺母要拧紧上牢，并在混凝土浇筑过程中加强巡视，以免丝扣滑脱。模板在周转使用过程中，经常检查其表面及肋带，及时修整，以确保表面平整度及外形尺寸满足设计要求，即：模板拼装成型后，应满足以下标准：表2模板组装质量标准序号项目名称允许偏差检查方法1板面对角线误差＜3.0㎜尺量2相邻模板面错台＜2.0㎜尺量，检查拼接缝3相邻模板上口高差＜1.5㎜尺量，检查拼接缝4板面平整度＜0.5㎜3m直尺检查8安全措施8.0.1缆索起重机操作是一项组织纪律严密、操作技术要求高的工作，必须建立明确的岗位操作责任制，统一指挥，统一行动。除指定的现场指挥人员外，其他任何人不得发号施令。8.0.2缆索起重机每次操作前要全面检查各部位运行情况，确认运行良好后方准进行吊装作业。吊装过程中要派专人仔细观察运行情况，发现异常立刻停止吊装作业。8.0.3高空作业人员必须先经身体检查合格，不合适高空作业的人员不得勉强进行高空作业。高空作业时，不仅要戴安全帽，穿防滑鞋，设置安全网，还应检查是否有系安全带、安全的位置。8.0.4内外脚手架设置安全通道，满足人员通行和操作需要。8.0.5落实“安全第一﹑预防为主”的方针，现场内各种安全标牌齐全﹑醒目，严禁违章作业及指挥。现场危险地区悬挂“危险”或“禁止通行”的明显标志，夜间设红灯警示。9环保措施9.0.1重视环境保护工作，强化环保意识，学习环保知识，建立环境保护小组。9.0.2修建临时排水渠道，并与永久性排水设施相连接，随时清理，防止淤积和冲刷。9.0.3禁止将建筑垃圾随处丢放，要将其集中处理。9.0.4对可能对环境造成污染的材料等要进行隔离堆放，如养护剂、脱模剂、油料等。10效益分析10.0.1利用缆索起重机实现了大块钢模整体翻转和进行混凝土浇注不仅提高了施工速度而且保证了墩身的内在和外观质量；10.0.2利用现有缆索起重机进行辅助施工，节省了塔吊的费用的同时，缩短了工期，减少了工程管理费用，另外施工简单易行，避免了泵送的复杂性和混凝土的浪费，降低了施工费用。10.0.3内外脚手架的搭设除满足施工需要外，替代了垂直电梯，保证了人员的安全。11应用实例第7页共7页 特殊条件下矩形薄壁空心高墩墩身施工工法湖北xxx高速公路第二十一合同段xxx特大桥全长545.54m，主桥采用1-430m上承式钢管混凝土拱桥，其交界墩采用钢筋混凝土双柱式薄壁空心结构，兼做钢管拱肋吊装时的扣塔，在墩顶设置有平衡索锚梁。大桥设有D1、D2两交界墩，均座落在两岸拱座上，其中D1墩墩身高82.383m、D2墩墩身高73.872m，每10m设置一道25cm厚的横隔板，墩身外轮廓为矩形，墩柱顺桥向宽5m，横桥向宽3.5m，两墩柱之间中心距为13m，净距9.5m，壁厚60cm。交界墩正面图见图1，墩身截面图见图2。图1交界墩正面图图2交界墩截面图xxx特大桥D1、D2薄壁空心高墩，从2006年9月开始依次施作，到2007年4月施工完毕，跨越冬季施工，正常时每日平均完成1.4m墩身（包括脚手架搭设、钢筋绑扎、模板翻升、混凝土施工作业等全部工序），最快时可以达到每日2m。实践证明采用内外脚手架、大块组合翻转模板施工，缆索起重机配合技术合理可行，该技术方案可以实现在特殊条件下保证作业人员安全、降低劳动强度、加快施工进度、结构尺寸易于满足规范要求、混凝土内实外美等桥梁工程施工的要求。第7页共7页'