新建铁路特大桥桥墩施工关键技术研究

佟运辉

摘要：本文主要基于靖宇到松江河铁路白浆河1号特大桥空心薄壁墩施工级数进行探讨，该工程采用高墩液压自升平台式翻模施工方法。在确保施工质量达到内实外美和高空作业安全的前提下，有效缩短了施工工期和降低了施工成本。对国内高桥墩施工采用新技术、新工艺方面具有一定的推广意义。

关键词：空心薄壁桥墩;液压自升式平台;翻模

Abstract: this paper mainly based on JingYu to SongJiangHe railway white plasma river 1 super major bridge construction series hollow thin wall pilla discussed, this project to adopt the high piers of hydraulic ZiSheng platform utility turn mould construction method. To ensure the construction quality to achieve in within the real beauty and aerial work safety, under the premise of effective shorten the construction period and reduce the construction cost. To domestic high bridge pier construction to adopt new technology, new technology has certain significance for popularization.

Keywords: hollow thin-wall piers; Hydraulic jack-up platform; Turn mould

中图分类号：U443.22 文献标识码：A文章编号：

1.工程概况

靖宇到松江河铁路白浆河1号特大桥中心里程DK19+052，全长555．7m，桥垮结构为7×32 m+（48+40+48m）+4×32 m。7～10墩为矩形变截面空心薄壁墩，横、纵桥向坡比为40：1，最高墩为9号墩高63m。7、10墩为桩基础，8、9墩为明挖扩大基础。空心薄壁墩采用高墩液压自升平台式翻模施工方法。

2.总体施工方案

2．1施工顺序

模板加工2套，先施工7、8号墩，塔吊立在7、8号墩中右侧。9、10号墩中右侧。墩施工完成后将塔吊移位到12墩右侧进行11、12、13墩的施工。

2．2模板及操作平台

(1）基本原理和基本结构自升工作平台式翻动钢模板由工作平台、提升架、吊架、模板系统、液压提升设备、附属设备等部分组成。将工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土上，以液压千斤顶为动力提升工作平台。达到一定高度后平台上悬挂吊架，施工人员在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装、绑扎钢筋等。混凝土的浇筑、捣固、吊架移位和中线控制等作业则在工作平台上进行。内外模板各设3层，循环交替翻升。当第3层混凝土浇筑完成后，提升工作平台，拆卸并提升第1层模板至第3层上方，安装、校正后，浇筑混凝土，周而复始，直至完成整个墩身的施工。液压式平台翻板模施工示意图详见图1。

(2)施工工艺流程施工准备一组装翻模一绑扎钢筋一浇筑混凝土一提升工作平台一模板翻升一施工至墩顶，拆除模板一拆除平台。模板翻升、钢筋绑扎、混凝土浇筑和平台提升等项工作是循环进行的，直至墩顶。其间穿插平台对中调平、接长顶杆、混凝土养生及埋设预埋件等项工作。

(3)关键技术问题

①工作平台的结构稳定平台是由顶杆支撑在已成墩身的混凝土上，所以，必须保证组成平台的各杆件、杆件问的连接和支撑顶杆在各自最不利状态下有足够的强度、刚度和稳定性。液压翻模总体结构上由于平台与模板各自为独立体系，互不联系，加之模板翻升时平台须提升到一定的高度，使得支撑顶杆脱空长度达1．8 m之多，因此需采取措施加以解决。

②模板的分块和收坡设计采用3节模板完成整个墩身施工，模板必须适应墩身截面变化。外模采用抽动模板的方式收坡，不但避免了靠面板相互搭接错动收坡而造成墩身表面产生不规则错台现象，而且操作简单，收坡尺寸准确，模板安装、校正时间短。外观要求不高的空心墩内壁，仍采用错动和抽动模板相组合的形式收坡。

③顶杆回收倒用顶杆回收的方法是，在硬杆外设Φ60 mm×4 mm套管，套管上端与工作平台连接，平台提升时，套管在顶杆外形成Φ60mm的空洞，避免了顶杆与混凝土的黏结。顶杆接长到一定长度时将顶杆拔出，在墩身混凝土顶而设置钢靴，将顶杆插入钢靴内即完成了顶杆的回收倒用。顶杆的回收分批对称进行，每批不超过20％，并至少间隔2根顶杆。

2．3材料及人員运输方案

混凝土、钢材及其他材料垂直运输采用塔吊运输，作业人员上下通过在空心薄壁墩内部使用脚手架和螺纹钢筋搭设“z”型梯。塔吊基础处理及预埋件根据塔吊方面提供的具体图纸进行施工，塔吊在一定高度与墩身进行横向连接，以保证稳定。

2．4钢筋加工

钢筋在钢筋棚内制作。为节省时间，保证工程质量，墩身主筋接长采用电碴压力焊或冷挤压接头进行连接。

3 施工方法

3．1墩身钢筋预埋

在施工承台时，按照设计图纸的钢筋尺寸，利用全站仪放出墩身四个角坐标位置。精确预埋墩身钢筋，并与承台钢筋焊接为一体，固定牢靠，防止浇筑混凝土时钢筋移位。墩身钢筋预埋时，主筋的搭接接头要相互错开1．0 m。

3．2浇筑实心段并拼装液压平台

承台混凝土强度达到设计强度后，在桥墩墩身外侧搭设双排脚手架，人工拼装墩身底部实心段模板，实心段混凝土分层一次连续浇筑到位。待墩身实心段混凝土强度达到设计强度的75％后，在其上拼装液压提升平台。平台拼装好后，人工拼装第一节空心段内外模板，并布设顶杆。顶杆位置布设在距外模约40 cm处，顶杆采用Φ48 mm钢管，两端为M24螺纹丝口，用于接长顶杆，顶杆每节长3 m。顶杆套管为声60mm钢管，长2．4 m，套管安装在提升平台下联杆上，套管随提升平台同步提升，升后在混凝土内形成庐60mm孔洞用以回收顶杆。模板利用对拉螺杆固定，螺杆使用Φ20 mm圆钢。

3．3钢筋制作

钢筋的下料和制作均在钢筋加工棚内进行，确保无锈、无油污。加工棚内钢筋的水平接长采用搭接焊，并按规范要求进行试验。在墩身安装钢筋笼时，主筋接长采用冷挤压接头。接头在连接时相互错开，每个截面接头数量不超过50％。

3．4混凝土生产，灌筑及养护

墩身混凝土由拌合站拌制，混凝土罐车运输，由塔吊利用料斗垂直运输，分层灌筑，每层不超过30 cm，插入式振捣器振捣。混凝土浇筑完毕后，涂专用养护剂养护。

3．5施工缝处理

空心薄壁墩分节段施工，在每个接缝处，凿除浮浆，以利于新旧混凝土连接。钢筋上的浮浆清除干净，并用水冲洗，便于混凝土黏结。

4 混凝土施工

由于工程处在山区，混凝土水平输送距离最远达到300米，垂直距离高达50米，这对混凝土的和易性要求较高，因此混凝土施工是本工程的重点难点。工地附近河砂较为充足，能够满足施工需要，但是地方所产碎石质量相对较差，主要是石粉含量比较大，石粉含量高，吸水量就会相应增加，这就要求增加用水量，水灰比变大，混凝土的强度就会下降。

针对以上问题，在考虑技术可行及经济合理后，通过多次的混凝土配合比试验，采用了以下针对措施解决泵送混凝土问题：1、粗骨料采用连续级配，确保混凝土级配的更加合理。2、加入Ⅰ级粉煤灰作為混凝土掺和料，降低泵送阻力，提高细骨料中细颗粒组分。同时减少水泥用量，降低混凝土水化热，减少因水化热过大产生混凝土裂缝，并降低混凝土成本。3、加入高效缓凝减水剂，降低水灰比，防止混凝土裂缝，保证强度，增加可泵性。水灰比控制在0.4～0.6之间。

在施工过程中，为了确保混凝土质量及混凝土的可泵性，采用了以下施工措施：(1)施工前对混凝土所需原材料进行实地考察，严格按照配合比要求对原材料进行试验检查，保证原材料合格；碎石采用硬质岩石灰岩打制的碎石，石粉含量较大的碎石进行冲洗；外加剂选用上海格雷斯ADVA-152型，并经检验合格；墩身混凝土使用同一厂家、同品种、同强度等级水泥、同品种脱模剂，以保持混凝土外观颜色一致。(2)严格按配合比施工，每次开盘前对现场砂石料进行含水量测定，以对理论配合比调整，确定合理的施工配合比。水泥、砂、碎石、水、粉煤灰、减水剂计量采用自动计量设备，混凝土中水泥、粉煤灰每盘称量偏差控制在±1％之内，粗、细骨料控制在±2％之内，外加剂与拌和用水控制在±1％之内。 (3)严格控制混凝土的搅拌时间，控制在180s分钟左右(4)严格控制混凝土出机与入模的坍落度，坍落度控制在180mm～ 220mm之间，不满足要求的混凝土严禁使用。(5)混凝土入模时对混凝土温度与邻接介质温度进行测量，保证温差不大于20℃。（6）对混凝土的含气量进行测定，含气量控制在≥4.0％。

5 高墩控制测量

高墩的控制测量与施工监测主要从墩中心定位、高程、垂直度测量三个方面加以考虑；施工监测主要从墩的沉陷观测、位移观测、倾斜和扭转观测三方面考虑。因此必须提高测量放线的精度，同时施工前后及施工过程中复核好墩身轴线位置及标高。标高测量至每层模板的顶口，根据不同的标高计算出所对应的墩身截面尺寸，用以检验和控制模板的截面尺寸及坡度。

测量措施：(1)组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工作，配备先进的测量仪器，确保墩身的线形控制。我们购置了价值十二万的拓普康6002C型及拓普康701型全站仪。(2)为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每烦一模必须用全站仪测设中心点与铅直仪校核一次，并对墩身截面尺寸进行一次复测以确保墩身的几何尺寸准确。(3)坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量检查制度。(4)实行测量换手复核，对同一部位测量坚持两个人两台仪器独立测量复核。(5)对于测量内业，我们严格执行复核制度。测量资料复核无误后，报监理工程师审查认可，方可用于施工。(6)每次测量时，对气压、温度进行测定并输入仪器，减少误差。空心墩的测量、监控过程：为确保高墩施工的质量，在施工过程中，应做好墩身的测量和监控。提升托架翻转模板施工工艺测量控制墩柱断面复杂，结合现有测量条件,利用三角高程法测定墩柱模板顶标高,采用单测站极坐标法结合量钢尺法，控制墩柱模板主要角点的平面就位，使其满足设计要求。一个墩柱每施工6m,采用双测站极坐标精确测定墩柱模板各主要点的平面位置，同时用悬挂钢尺法精确测定墩柱模板顶的标高，以此来检核及修正三角高程。当一节混凝土浇筑完成,要即刻对混凝土面的控制点进行复测,以掌握模板在混凝土浇筑前后的变位,同时提供下一节模板的安装参数。

（1）在承台施工前,首先放出墩身十字线，做好型钢支架，将墩身预埋钢筋准确定位并确保在整个施工过程中墩身钢筋不移位，不偏斜。（2）在第一次立墩身模板时，采用平面坐标法(与导线点联测)准确测放出模板4个控制点的平面位置,采用三角高程法测放出模板顶面高程,然后利用铅锤线测量模板的倾斜。（3）以后每节段立模时均与第一次一样测量控制放样,而且还要对前一节段进行竣工检查。（5）每次测量时间固定在温度、阳光等气候因素影响较小的每天早上9:00以前或下午4点以后进行。（6）平面位置控制。将全站仪架于控制点,用极坐标法通过控制模板位置来控制墩柱平面位置。（7）高程控制。在承台上南北面各布设两个水准点作为基准高程,基准高程采用三角高程测量的方法从控制点用检定钢尺沿墩柱向上传递。

结束语：

在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。在技术上对方案进行谨慎分析比较，高空、立体、平行、交叉作业才有可靠保证。特大桥采用提升托架翻转模板施工是一种新的，切实可行的施工工艺，它特别适用于跨度较大、地形条件比较复杂，大型机械设备无法进场施工的地方，它具有操作方便，易掌握，成本低，工期短，安全等特点。实践表明，提升托架翻转模板在薄壁空心高墩施工中是切实可行的，可进一步的推广到其它桥梁高墩施工中。

[参考文献]:

[1] 高速铁路桥涵施工规范 TB10203-2002．中国铁道出版社，2002．

[2] 桥涵．中国铁道出版社，2002．

[3] 客运专线高速铁路桥涵工程施工技术指南 TZ213-2005．中国铁道出版社，2005．

[4] 高速铁路测量手册．中国铁道出版社，2001