高速公路橋梁高墩施工技術(shù)

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　　1、前言

　　近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國高等級公路建設(shè)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的勢態(tài)。高等級公路對線型等方面的要求使得山區(qū)公路中出現(xiàn)了許多高墩橋梁，增加了施工難度。本文根據(jù)吉茶高速公路C1合同段的橋梁高墩柱施工過程，將主要采用鋼管支架及特制定型鋼模板來組織施工的高墩施工工藝詳加闡述，供大家參考。

　　2、工程概況

　　本橋位于吉茶高速公路C1合同段內(nèi)，橋位地處湘西自治州吉首市西南郊區(qū)雅溪村，中心樁位為K0+450，該橋上部構(gòu)造為23×30m的預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，橋長706.7m，下部構(gòu)造為柱式墩配樁基、整體式臺配樁基、重力式臺配擴(kuò)大基礎(chǔ)，其中5-11號墩、17號墩、21號墩為薄壁式空心墩。該橋橋位區(qū)屬低山丘陵之山間沖溝地貌，地形起伏較大，底面高程204.00～260.00m，橋最大架空高度36m。

　　3、高墩施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)

　　該橋梁所處地形復(fù)雜，交通運(yùn)輸不便，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。然而對于20m以上的高墩柱卻存在以下的特點(diǎn)：

　　3.1施工周期長。對于高空作業(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4~6m.對于20m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，受機(jī)械設(shè)備等因素影響，有的墩柱施工工期達(dá)到5、6個(gè)月之長。

　　3.2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，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6m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，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。

　　3.3高墩施工定位控制難度大。對于高橋墩來說，截面相對面積小、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。

　　3.4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。

　　3.5高空作業(yè)，施工安全度低。

　　4、施工方案

　　4.1施工方案簡介：

　　針對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。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷揚(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。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，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前層混凝土的初凝時(shí)間?；炷敛扇〖邪韬?，混凝土攪拌車運(yùn)輸。

　　4.2施工工藝流程（見圖1）

　　5、施工關(guān)鍵技術(shù)

　　5.1測量放樣

　　先對墩柱的結(jié)構(gòu)線及墩柱中線進(jìn)行測量放樣，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。

　　5.2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)行編號堆放，運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場再用定滑輪吊至作業(yè)平臺進(jìn)行綁扎、焊接。對于變截面高墩，應(yīng)注意墩柱主筋接長時(shí)應(yīng)注意焊接接頭必須錯(cuò)開，使接頭鋼筋面積不超過鋼筋總面積的25%；箍筋接頭應(yīng)在四角錯(cuò)開，彎鉤長度滿足設(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吊裝時(shí)對位要準(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)層利用墊塊來保證，并對蓋梁連接鋼筋進(jìn)行預(yù)留。

　　5.3支架與立模板：

　　5.3.1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)立柱支架鋼管總長為2360m，扣件約1180個(gè)。

　　b、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/424mm2

　　2）按穩(wěn)定性計(jì)算，立桿的受壓應(yīng)力為：長細(xì)比：λ=L/I=1600/15.9=100

　　查《鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》表，b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，Φ=0.432

　　σ=N/（Φ×A）=5454/（0.432×424）=29.8N/mm2<215N/mm2

　　3）鋼管支架其橫桿抗彎強(qiáng)度σmax和剛度Wmax為：

　　抗彎強(qiáng)度σmax=ql2/10w=31167×1.42/（10×4.49×103）=1.4Mpa

　　其中：w—鋼管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3

　　f—鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為215Mpa

　　q=43635N/1.4m=31167N/m

　　剛度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/（150×2.06×105×10.78×104）=36×109<

　　其中：I—鋼管截面慣性矩I=10.78×104mm4

　　E—彈性模量E=2.06×105Mpa

　　容許撓度為3mm

　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，鋼管支架立桿受壓應(yīng)力和橫桿抗彎強(qiáng)度及剛度都小于容許值可滿足施工要求，則該支架方案是可行的。

　　5.3.2立模板

　　墩柱模板全部采用特制定型剛模板，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。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷揚(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。墩柱高度在≤15m時(shí)，采取一次性裝模到位，并進(jìn)行混凝土澆筑。

　　5.4澆筑混凝土

　　混凝土澆注前對支架、模板、鋼筋進(jìn)行檢查，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方可進(jìn)行混凝土澆注，混凝土澆筑采用一次支模到頂，一次混凝土澆筑的方法施工，中間不留施工縫?；炷敛扇〖邪韬?，混凝土攪拌車運(yùn)輸?；炷涟韬椭袊?yán)格控制材料用量，并對拌和出的混凝土進(jìn)行塌落度測定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，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前層混凝土的初凝時(shí)間?；炷翝沧⑦^程中設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋的穩(wěn)固性，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理?；炷翝仓筮M(jìn)行表面抹平，混凝土初凝以后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

　　5.5拆膜及養(yǎng)護(hù)

　　混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，模板拆除時(shí)按順序拆卸，防止撬壞模板和碰壞結(jié)構(gòu)。

　　6、高墩施工的幾點(diǎn)體會

　　6.1盡量保證1根墩柱施工的連續(xù)性，減少中間停頓時(shí)間，以加快分項(xiàng)工程的完工時(shí)間，縮短計(jì)量支付的周期，減輕資金周轉(zhuǎn)壓力。

　　6.2搞好安全施工是高墩柱施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，要經(jīng)常對施工操作人員進(jìn)行安全教育，強(qiáng)化安全意識，各工序應(yīng)按安全操作規(guī)程辦事。

　　6.3由于模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，因此易產(chǎn)生模板變形，應(yīng)在2.8m寬模板的加強(qiáng)肋中間設(shè)1道橫穿墩身的對拉螺桿，高度方向每隔1m設(shè)1道與加強(qiáng)箍固定聯(lián)結(jié)。

　　7、結(jié)束語

　　實(shí)踐證明，采用高墩鋼管支架及特制定型剛模板的施工技術(shù)，對高空、立體、平行、交叉作業(yè)有了可靠的安全保證，同時(shí)也加快了工程進(jìn)度，降低了工程成本，因此此技術(shù)是合理可行的。