高烈度抗震设防区域高速铁路桥墩密布钢筋施工控制技术

2016-09-03陈永祥

浙江建筑 2016年8期

关键词：主筋墩身烈度

陈永祥

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

高烈度抗震设防区域高速铁路桥墩密布钢筋施工控制技术

陈永祥

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

以沪昆铁路客运专线（云南段）高烈度抗震设防区域桥梁墩身施工为对象，分析了此类地区桥梁墩身结构配筋设计的特征，提出了大直径密布钢筋桥梁墩身的钢筋基底连接、空间拉结定位和混凝土浇筑与保护层控制等施工技术措施，有效地解决了墩身主筋、墩身箍筋及拉筋精确下料和定位安装，以及主体钢筋几何形位和墩身混凝土保护层厚度控制等问题，实现了桥梁下部结构施工质量控制目标，进一步优化了高速铁路桥梁墩身施工工法。

高速铁路；高烈度地震带；墩身钢筋；定位安装技术

1 工程概况

沪昆铁路客运专线云南段站前3标段位于昆明市嵩明县境内，标段线路长16.04 km，设计大中小桥18座，长8 711.457 m，其中16座桥梁位于高设防烈度（9度）地震区域。建造于高烈度地震区域的桥梁墩身共273个，墩身混凝土总量达45 270 m3，最高墩身为29 m。设计方面，为提高桥梁结构的抗震等级，墩身主筋采用Φ32未经高压穿水处理的HRB400带肋钢筋，沿墩身截面环形布置，沿主筋横向布置 Φ14HRB335带肋钢筋做箍筋，在主筋与箍筋相交点沿线路纵横向布置拉筋；墩身顺桥向侧面设置45∶1收缩坡面，桥墩立面与结构配筋见图1。可见，高烈度地震区域的桥墩较低烈度地震区域在结构设计方面得到显著加强的同时，也给工程施工技术提出了新的问题。

图1 墩身截面及配筋图

2 高烈度地震区域桥墩构造设计

2.1 墩身主筋

除桥墩截面外形设计略有不同外，9度抗震设防烈度地震区域（Ag=0.4 g）高铁桥墩墩身主筋设计为HRB400的Φ32螺纹钢，而6度及以下抗震设防烈度地震区域（Ag≤0.05 g）高铁桥墩墩身主筋设计为HRB335的Φ14螺纹钢。两者不仅钢筋直径存在较大差异，而且前者的钢筋分布间距相对较小，导致墩身主筋的定位绑扎需要较高的控制精度和可靠的控制措施。若主筋定位误差较大，则影响墩身的配筋设计效果；如果在钢筋绑扎过程中对墩身主筋进行强制定位调整，则会导致墩身钢筋出现较大内应力，对墩身后期工作状态存在不利影响［1-2］。见图2。

图2 墩底截面配筋图

2.2 墩身拉筋

由于高铁桥梁墩身截面较大，且墩身高度较高，为保证沿墩身周边布置的钢筋网的稳定性，在横桥向及顺桥向均设置对拉筋，且同向拉筋的布置间距仅为91 mm，这也是9度抗震设防烈度区域所特有的，6度及以下抗震设防烈度地震区域的墩身仅在顺桥向设置拉筋，且设置间距多为500 mm。因对拉筋设置间距较密，导致墩身在浇筑过程中不能让作业人员进入混凝土浇筑面捣固，每次混凝土浇筑高度需要根据振捣设备的长度来决定，较为繁琐。

3 大截面实心墩身施工方法

3.1 墩身模板制作与安装

由于墩身顺桥向外侧面为45∶1斜面，为保证墩身混凝土外观质量及混凝土施工速度，墩身模板采用工厂化生产的整体钢模板。单节模板设计高度按一次浇筑混凝土高度及模板节段循环调节需要配置，每节段高度1 m，每三个节段拼装为一个单元，施工过程中周转使用。模板用料：面板6 mm，边框

12 mm×100 mm钢板，竖向加劲肋采用10#槽钢，横向加劲肋采用10 mm×100 mm扁钢，保证模板纵横向刚度和吊装稳定性。此外，为约束模板在浇筑混凝土后几何形状和尺寸要求，采用14#槽钢做纵横向背架，并设置Φ20穿墙拉杆与背架拉结，控制背架的挠曲变形。施工过程中分节段安装并浇筑混凝土［3-5］。

3.2 墩身主筋制作及安装

墩身主筋设计采用未经高压穿水处理的Φ32HRB400带肋钢筋，与普通高速铁路墩身钢筋施工相同，可根据墩身高度、底部承台尺寸以及钢筋焊接要求，在钢筋加工基地配置墩身主筋的下料长度并按使用数量和部位统一编号堆码存放。同一桥墩，因顺桥方向设置45∶1收缩坡率，使得顺桥方向的墩身主筋较横桥向的墩身主筋较长，墩身越高差别越大，因此，在墩身主筋加工时对横桥方向的主筋与顺桥方向的主筋采取分别加工捆绑与运输措施。与普通高速铁路墩身钢筋施工不同，高烈度设防区域高速铁路桥墩主筋，其钢筋直径大、间距小为保证施工精度，墩身主筋与承台竖向钢筋的连接与定位应采取严格的措施。主筋定位采用全站仪对每根主筋预埋位置放样、定位，并设置预埋定位筋，以保证主筋的基底平面位置正确；主筋长度控制，先行设置墩台底面基准高程，焊接前，准确测量主筋的有效长度和焊接搭接长度，保证主筋的墩顶平面位置正确；由于墩身存在收缩坡率和墩顶横桥方向扩展墩帽，主筋安装过程中，在墩顶位置通过脚手架设置定位箍筋，并按编号，标注和定位主筋，以保证主筋的竖向形位正确［6-8］。墩身主筋连接，在准确定位后，先用点焊固定，待整个墩身钢筋定位、数量与位置检查合格后，再进行双面焊满焊，焊接时尽量在对称位置同步施焊。墩身主筋安装效果见图3。施工中应注意，墩身主筋须插入承台垫块或承台1.6 m，并保证接头相错量和数量比例；墩身主筋接长时每次在接长主筋顶部设置定位箍筋，保证墩身主筋各次接长时的安装质量与精度。

图3 墩身主筋安装效果图

3.3 墩身箍筋、拉筋制作及安装

由于墩身顺桥向有45∶1的放坡，墩身箍筋及拉筋从底部到顶部存在逐渐变短的过程，为保证箍筋及拉筋的加工、安装质量及实际施工可操作性以及合理控制钢筋的损耗，在墩身箍筋及拉筋加工时将墩身高度按1 m为一个区段进行划分，各个区段根据现场实际测量的箍筋周长以及拉筋的长度结合理论计算长度进行下料加工，各区段的箍筋及拉筋分别进行捆绑运输，且对不同区段的钢筋进行编号，保证在现场施工中准确安装［9］。墩身主筋绑扎设置拉筋，对钢筋绑扎成型质量具有显著影响，其工程效果见图4。

3.4 墩身混凝土浇筑

墩身混凝土采用集中拌合，混凝土输送车运输，混凝土泵车入模的施工方法施工。因墩身拉筋布置较密，墩身混凝土坍落度、浇筑入模方式与振捣，成为控制其施工质量的关键因素［10］。

为保证混凝土的泵送流动性和和易性，混凝土坍落度要经常保持在180 mm左右。墩身浇筑混凝土采用串筒引导，串筒可沿墩身横桥方向布置左中右三处，浇筑时按从墩身两侧向中间顺序浇筑。考虑到单次混凝土浇筑高度为3～4 m，为防止混凝土出现离析现象，应合理控制混凝土入模时自由下落的高度，通常控制在1 m以内。

混凝土振捣，可根据手提式振捣棒长度和浇筑高度控制在3～4 m，振捣半径和插入点应均匀合理。考虑到混凝土泵送速度和墩身浇筑工作面，每次浇筑配置4台插入式振捣棒。另外，因施工工艺原因，承台、承台垫块及墩身混凝土必须分别浇筑，并从四个方向均匀泵送入模，以免预埋墩身主筋受混凝土挤压而导致变形。

图4 墩身拉筋安装效果图

4 结语

高烈度设防地震区域，高速铁路实体桥墩结构设计为满足抗震设防要求，在墩身主筋规格、数量和布置密度等方面均得到显著的加强，在原有施工工艺条件下，钢筋施工难度和质量保证成为关键技术问题。通过施工实践和现场研究，在设计上应增加主筋定位钢筋（以1.5 m/道为宜）和墩顶处定位箍筋（以2 m/道为宜）；同时，为解决此类问题，所采用的墩身主筋定位安装技术、箍筋和拉筋节段加工技术以及混凝土浇筑控制辅助技术等要综合运用，从而有效地解决了墩身主筋、墩身箍筋及拉筋精确下料、定位安装、主体钢筋几何形位和墩身混凝土保护层厚度控制等问题，实现了桥梁下部结构施工质量控制目标，进一步优化了高速铁路桥梁墩身施工工法。

［1］丁明波. 铁路重力式桥墩抗震加固方法研究［D］.兰州∶兰州交通大学，2013.

［2］夏修身. 铁路高墩抗震设计方法研究［D］.兰州∶兰州交通大学，2012.

［3］白琦成. 山区高速铁路桥梁设计几个问题探讨［J］. 铁道标准设计，2011（2）∶50-54.

［4］屈爱平，高淑英. 梁-墩-桩基的动力特性研究［J］. 西南交通大学学报，2001，36（36）∶641-644.

［5］姚君芳，盛兴旺，罗劲松. 铁路刚架系杆拱桥拱、墩刚结点局部应力分析［J］. 铁道标准设计，2011（2）∶55-53.

［6］陈敦，田杰，田大业. 新型柱板式高墩施工关键技术［J］.施工技术，2015，4（44）∶77-84.

［7］曹生学，黄宏斌，张骏. 变截面圆形空心高墩爬模施工技术［J］. 铁道建筑，2004（3）∶3-5.

［8］贾康田. 桥梁高墩施工线形控制技术［J］.武汉工程大学学报，2009（5）∶44-47.

［9］李龙安. 地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计与减隔震控制研究［J］. 西南公路，2010（2）∶12-22.

［10］高宗余，李龙安，屈爱平. 汶川大地震对铁路桥梁抗震设计的启示与建议［J］. 铁道工程学报，2008（增刊2）∶183-189.

Construction and Constrol Technology of The Densely Covered Steel in Bridge Piers on the High—Speed Railway in the High Intensity Seismic Reigon

CHEN Yongxiang