论文部分内容阅读
摘 要：随着铁路向山区的延伸，跨越深沟谷的高墩高架桥不可避免地广泛应用于山区铁路建设中，而高墩柱的施工往往成为控制工程施工进度和工程成本的关键。本文就高墩柱施工实践介绍了高墩施工技术。
关键词：高墩；施工技术
１.工程概况
包西铁路米家园则榆溪河特大桥全桥长1462.48米，结构形式为29孔32m简支T梁+1联(38+64+38)m连续梁+11孔32m简支T梁。(38+64+38)m连续梁采用挂篮悬臂浇注施工。全桥墩台采用钻孔灌注桩基础，30-31#墩为φ150cm钻孔桩，包台-29#墩及32-西台基础采用φ125cm钻孔桩；空心墩除12#、13#、29#~32#采用C类墩以外，其余空心墩采用B类墩。1#~7#、34#~37#、39#~42#为圆端形实心墩。桥台采用单线T形桥台。平均墩35米以上。
2.高墩施工的特点及难点
该桥梁所处地形复杂，而且大部分桥墩身高。工程量大，工期短，因此桥墩施工是该工程的关键所在。然而对于20 米以上的高墩柱却存在以下的特点：
2.1施工周期长。对于高空作业，模板的受力自成体系，从模板的受力性能考虑，高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4至6 m。对于20 米以上高墩的施工次数至少在4次以上，这样每一根墩柱的施工周期相当长，受机械设备等因素影响，有的墩柱施工工期较长。
2.2模板和机械设备的投入大。由于单根高墩柱的施工周期长，且受总工期的限制，各大桥的高墩柱只能采取平行作业的施工组织方法，每根墩柱至少配备6米高度的模板,使其自成施工体系，这样模板的投入相当大。受起吊能力的限制，高墩柱施工须配备大吨位的吊车，且全标段高墩柱数量多，分散于不同的山沟内，致使吊车等设备很难相互调配使用，导致机械设备的投入也大。
2.3高墩施工定位控制难度大。对于高桥墩来说，截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，是其显著的特点，施工时轴线很难准确控制。
2.4高墩施工接缝的处理要求高。高墩柱不仅仅只是一个简单的受压构件，而且还受到复杂的弯矩扭矩作用，必须保证墩身有一定的柔度，在荷载和各种因素作用下其弯曲和摆动不可避免，因此对高墩的施工质量要求很高，而高墩的施工缝如处理不到位，就成为墩身受力的薄弱处。
3施工关键技术
针对墩柱墩身较高的特点，墩柱模板全部采用特制定型钢模板，由两块半圆拼装而成，模板每节高度分1.5m、2.5m、3m三种，其中1.5m、2.5m为D140的模板，3m为D180模板。采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。
施工工艺流程：开工报告→施工准备→测量放样→桩顶凿毛→钢筋制作→立模板→浇筑混凝土→拆模→养护
3.1测量放样
先对墩柱的结构线及墩柱中线进行测量放样，墩柱前后、左右边缘距设中心线尺寸容许偏差10mm。墩柱施工前，将桩顶冲洗干净，并将墩柱结构线以内的混凝土面凿除浮浆，整理连接钢筋。
3.2钢筋工程
严格按照经监理工程师审批的支架方案进行塔设，墩柱支架塔设完成后进行墩柱钢筋帮扎施工。钢筋统一在加工棚进行下料和制作，钢筋的调直、截断及弯折等均应符合技术规范要求，钢筋加工完成后进行编号堆放，运至作业现场再用定滑轮吊至作业平台进行绑扎、焊接。对于变截面高墩,应注意墩柱主筋接长时应注意焊接接头必须错开,使接头钢筋面积不超过钢筋总面积的25%;箍筋接头应在四角错开,弯钩长度满足设计及抗震要求。按设计及规范制作的墩柱钢筋笼用吊车吊装时对位要准确，采用垂线法定位，中心点误差控制在2cm内，墩柱边侧的保护层利用垫块来保证，并对盖梁连接钢筋进行预留。
3.3支架与立模板：
3.3.1墩柱支架搭设
a、技术要求：墩柱脚手架主要起稳固模板、操作架、支撑及垂直运输作用，必须具有足够的强度、刚度和稳定性；支承部分必须有足够的支承面积，如安设在基土上，基土必须坚实并有排水措施；脚手架立杆间距及横杆步距必须满足使用要求。
b、搭设方法：清平夯实基土(最好将脚手架支承于墩柱承台上)，围绕墩柱搭设立柱钢管支架：采用立杆24根，立杆采用搭接的方式连接，搭接长度不小于50cm，搭接范围内的扣件不少于2个。各立杆间布置水平撑，并适当布置垂直剪力撑，剪力撑与水平方向成45°角放置。钢管支架立杆的纵横向间距为1.4m×1.4m，横杆步距为1.6m，则搭设一个立柱支架钢管总长为2360m，扣件约1180个。
c、支架受力分析及计算：钢管支架自重力：19090N，施工荷载：10000N，合计：F=29090N。考虑施工时的不均匀性，取不均匀系数1.5，则刚支架所受总荷载为：F=29090N×1.5=43635N。每根立杆承受荷载为：43635/8=5454N，则用￠48×3mm的钢管面积A=424，钢管回转半径为：I=15.9mm.
1)按强度计算，立杆的受压力为：σ=N/A=5454N/424mm2
2)按稳定性计算，立杆的受压应力为：长细比：λ=L/I=1600/15.9=100 查《钢结构技术规范》表C-2，b类截面轴心受压构件的稳定系数，Φ=0.432
σ=N/(Φ×A)=5454/(0.432×424)=29.8N/mm2<215N/ mm2
3)钢管支架其横杆抗弯强度σmax和刚度Wmax为：
抗弯强度σmax=ql2/10w=31167×1.42/ (10×4.49×103)=1.4Mpa
其中： w—钢管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3
f—钢材强度设计值，为215Mpa
q=43635N/1.4m=31167N/m 刚度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/(150×2.06×105×10.78×104)=36×109< 其中：I—钢管截面惯性矩I=10.78×104mm4
E—弹性模量E=2.06×105Mpa
容许挠度为3mm
根据以上计算结果，钢管支架立杆受压应力和横杆抗弯强度及刚度都小于容许值可满足施工要求，则该支架方案是可行的。
3.3.2立模板
墩柱模板全部采用特制定型刚模板，由两块半圆拼装而成，采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。
3.4浇筑混凝土
混凝土浇注前对支架、模板、钢筋进行检查，符合设计及规范要求后方可进行混凝土浇注，混凝土浇筑采用一次支模到顶，一次混凝土浇筑的方法施工，中间不留施工缝。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。混凝土拌和中严格控制材料用量，并对拌和出的混凝土进行塌落度测定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土浇注过程中设专人检查支架、模板、钢筋的稳固性，发现问题及时处理。混凝土浇筑后进行表面抹平，混凝土初凝以后及时养护，防止混凝土表面出现裂缝。
3.5拆膜及养护
混凝土达到设计强度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆盖养护，模板拆除时按顺序拆卸，防止撬坏模板和碰坏结构。
4结束语
实践证明，采用高墩钢管支架及特制定型刚模板的施工技术，对高空、立体、平行、交叉作业有了可靠的安全保证，同时也加快了工程进度，降低了工程成本，因此此技术是合理可行的。
关键词：高墩；施工技术
１.工程概况
包西铁路米家园则榆溪河特大桥全桥长1462.48米，结构形式为29孔32m简支T梁+1联(38+64+38)m连续梁+11孔32m简支T梁。(38+64+38)m连续梁采用挂篮悬臂浇注施工。全桥墩台采用钻孔灌注桩基础，30-31#墩为φ150cm钻孔桩，包台-29#墩及32-西台基础采用φ125cm钻孔桩；空心墩除12#、13#、29#~32#采用C类墩以外，其余空心墩采用B类墩。1#~7#、34#~37#、39#~42#为圆端形实心墩。桥台采用单线T形桥台。平均墩35米以上。
2.高墩施工的特点及难点
该桥梁所处地形复杂，而且大部分桥墩身高。工程量大，工期短，因此桥墩施工是该工程的关键所在。然而对于20 米以上的高墩柱却存在以下的特点：
2.1施工周期长。对于高空作业，模板的受力自成体系，从模板的受力性能考虑，高墩柱混凝土的一次浇筑高度一般为4至6 m。对于20 米以上高墩的施工次数至少在4次以上，这样每一根墩柱的施工周期相当长，受机械设备等因素影响，有的墩柱施工工期较长。
2.2模板和机械设备的投入大。由于单根高墩柱的施工周期长，且受总工期的限制，各大桥的高墩柱只能采取平行作业的施工组织方法，每根墩柱至少配备6米高度的模板,使其自成施工体系，这样模板的投入相当大。受起吊能力的限制，高墩柱施工须配备大吨位的吊车，且全标段高墩柱数量多，分散于不同的山沟内，致使吊车等设备很难相互调配使用，导致机械设备的投入也大。
2.3高墩施工定位控制难度大。对于高桥墩来说，截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，是其显著的特点，施工时轴线很难准确控制。
2.4高墩施工接缝的处理要求高。高墩柱不仅仅只是一个简单的受压构件，而且还受到复杂的弯矩扭矩作用，必须保证墩身有一定的柔度，在荷载和各种因素作用下其弯曲和摆动不可避免，因此对高墩的施工质量要求很高，而高墩的施工缝如处理不到位，就成为墩身受力的薄弱处。
3施工关键技术
针对墩柱墩身较高的特点，墩柱模板全部采用特制定型钢模板，由两块半圆拼装而成，模板每节高度分1.5m、2.5m、3m三种，其中1.5m、2.5m为D140的模板，3m为D180模板。采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。
施工工艺流程：开工报告→施工准备→测量放样→桩顶凿毛→钢筋制作→立模板→浇筑混凝土→拆模→养护
3.1测量放样
先对墩柱的结构线及墩柱中线进行测量放样，墩柱前后、左右边缘距设中心线尺寸容许偏差10mm。墩柱施工前，将桩顶冲洗干净，并将墩柱结构线以内的混凝土面凿除浮浆，整理连接钢筋。
3.2钢筋工程
严格按照经监理工程师审批的支架方案进行塔设，墩柱支架塔设完成后进行墩柱钢筋帮扎施工。钢筋统一在加工棚进行下料和制作，钢筋的调直、截断及弯折等均应符合技术规范要求，钢筋加工完成后进行编号堆放，运至作业现场再用定滑轮吊至作业平台进行绑扎、焊接。对于变截面高墩,应注意墩柱主筋接长时应注意焊接接头必须错开,使接头钢筋面积不超过钢筋总面积的25%;箍筋接头应在四角错开,弯钩长度满足设计及抗震要求。按设计及规范制作的墩柱钢筋笼用吊车吊装时对位要准确，采用垂线法定位，中心点误差控制在2cm内，墩柱边侧的保护层利用垫块来保证，并对盖梁连接钢筋进行预留。
3.3支架与立模板：
3.3.1墩柱支架搭设
a、技术要求：墩柱脚手架主要起稳固模板、操作架、支撑及垂直运输作用，必须具有足够的强度、刚度和稳定性；支承部分必须有足够的支承面积，如安设在基土上，基土必须坚实并有排水措施；脚手架立杆间距及横杆步距必须满足使用要求。
b、搭设方法：清平夯实基土(最好将脚手架支承于墩柱承台上)，围绕墩柱搭设立柱钢管支架：采用立杆24根，立杆采用搭接的方式连接，搭接长度不小于50cm，搭接范围内的扣件不少于2个。各立杆间布置水平撑，并适当布置垂直剪力撑，剪力撑与水平方向成45°角放置。钢管支架立杆的纵横向间距为1.4m×1.4m，横杆步距为1.6m，则搭设一个立柱支架钢管总长为2360m，扣件约1180个。
c、支架受力分析及计算：钢管支架自重力：19090N，施工荷载：10000N，合计：F=29090N。考虑施工时的不均匀性，取不均匀系数1.5，则刚支架所受总荷载为：F=29090N×1.5=43635N。每根立杆承受荷载为：43635/8=5454N，则用￠48×3mm的钢管面积A=424，钢管回转半径为：I=15.9mm.
1)按强度计算，立杆的受压力为：σ=N/A=5454N/424mm2
2)按稳定性计算，立杆的受压应力为：长细比：λ=L/I=1600/15.9=100 查《钢结构技术规范》表C-2，b类截面轴心受压构件的稳定系数，Φ=0.432
σ=N/(Φ×A)=5454/(0.432×424)=29.8N/mm2<215N/ mm2
3)钢管支架其横杆抗弯强度σmax和刚度Wmax为：
抗弯强度σmax=ql2/10w=31167×1.42/ (10×4.49×103)=1.4Mpa
其中： w—钢管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3
f—钢材强度设计值，为215Mpa
q=43635N/1.4m=31167N/m 刚度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/(150×2.06×105×10.78×104)=36×109< 其中：I—钢管截面惯性矩I=10.78×104mm4
E—弹性模量E=2.06×105Mpa
容许挠度为3mm
根据以上计算结果，钢管支架立杆受压应力和横杆抗弯强度及刚度都小于容许值可满足施工要求，则该支架方案是可行的。
3.3.2立模板
墩柱模板全部采用特制定型刚模板，由两块半圆拼装而成，采用吊车进行模板安装，在吊车不能所及的高度采用卷扬机和临时固定在已浇混凝土柱顶的吊架吊装施工时所需材料和安装墩柱模板（1.5m/节），在模板顶和中部分别以风缆绳紧固稳定，保证立模后的刚度及竖直度。
3.4浇筑混凝土
混凝土浇注前对支架、模板、钢筋进行检查，符合设计及规范要求后方可进行混凝土浇注，混凝土浇筑采用一次支模到顶，一次混凝土浇筑的方法施工，中间不留施工缝。混凝土采取集中拌和，混凝土搅拌车运输。混凝土拌和中严格控制材料用量，并对拌和出的混凝土进行塌落度测定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊车能及的高度用混凝土运输车送至现场，以吊车配混凝土吊斗，利用串筒浇筑，吊车不能及的高度，用混凝土输送泵直接送至模板内浇注，用插入式振捣器振捣，混凝土采取分层连续进行浇注，每层厚度不大于30cm，中间因故间断不能超过前层混凝土的初凝时间。混凝土浇注过程中设专人检查支架、模板、钢筋的稳固性，发现问题及时处理。混凝土浇筑后进行表面抹平，混凝土初凝以后及时养护，防止混凝土表面出现裂缝。
3.5拆膜及养护
混凝土达到设计强度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆盖养护，模板拆除时按顺序拆卸，防止撬坏模板和碰坏结构。
4结束语
实践证明，采用高墩钢管支架及特制定型刚模板的施工技术，对高空、立体、平行、交叉作业有了可靠的安全保证，同时也加快了工程进度，降低了工程成本，因此此技术是合理可行的。