薄壁空心高墩劲性骨架设计与施工技术

姚茂林

（中铁十六局集团第五工程有限公司西长凤项目经理部，063000）

一、工程概况

甘肃西长凤高速公路XCF6合同段位于庆阳县、宁县境内，起止桩号为MK52+031.325～MK61+155.723，路线全长9.124公里。本标段ZMK59+647(YMK59+658)大桥（简称 5#大桥）、MK60+573大桥（简称6#大桥）两座大桥均位于黄土沟壑区冲沟内，坡陡沟深，沟深达百米。墩身设计有薄壁空心高墩，共计18根。

5#大桥采用左、右分离式布置，桥梁全长249.2m。上部采用（3×40）m+（3×40）m装配式预应力混凝土连续T梁；下部桥墩采用柱式墩和薄壁空心墩，桩基础。薄壁空心高墩纵桥向宽度为3.5m，横桥向宽度为6.5m、8m，壁厚为0.5m，墩身内四角设计50cm的直倒角，横向设50cm厚横隔梁。

6#大桥采用整体式布置，桥梁全长409.2m。上部采用（3×40）m+（4×40）m+（3×40）m装配式预应力混凝土连续T梁；下部桥墩采用柱式墩及薄壁空心墩，桩基础。薄壁空心高墩纵桥向宽度为3.5m、4.0m，横桥向宽度为6.5m、8.0m，壁厚为0.5m、0.6m，墩身内四角设计50cm直倒角，横向设计50cm厚横隔梁。

钢筋设计基本情况：外侧竖向主筋为Φ28螺纹钢，在墩身一半高度内每间隔1根竖向紧靠钢筋增加1根Φ28螺纹钢加强筋，内侧竖向主筋为Φ25螺纹钢，主筋间距12cm；外侧横向水平筋为Φ16螺纹钢，内侧横向水平筋为Φ12螺纹钢，墩顶和墩底5m高段间距10cm布置，其它高度段间距15cm布置；在竖向和横向45cm等间距设1根Φ12螺纹钢拉筋；沿墩身外表面设置一层间距10cm带肋钢筋网，竖向钢筋直径10mm，横向钢筋直径6mm。净保护层7cm。

二、劲性骨架设计

1、增设劲性骨架的设计理由及其劲性骨架技术的形成过程

薄壁空心高墩施工技术要求高，施工难度大，安全要求高。西长凤项目的重、难点工程亦为薄壁空心高墩，5#、6#大桥薄壁空心高墩，无论是从技术、质量还是安全方面都有相当高的要求，如何能高标准、快进度、安全的顺利完成高墩施工是项目部的关键问题。薄壁空心高墩是由钢筋和砼形成其实物，高墩设计中主筋直径大（Φ28、Φ25螺纹钢）、数量多、密度大，为保证高墩质量，竖向主筋一般不允许截断使用，以保证工程质量。竖向主筋采用机械接头连接，钢筋的柔性非常大，定位和固定比较困难；加之风荷载较大时，施工人员高空作业带来很多不安全的因素；另外，高空中安装模板需要有可靠的固定。因此，在高墩施工中钢筋骨架竖直度和整体稳定性成了施工难点。经论证采取在墩身的环向和竖向分别预埋5#厚3mm角钢，形成整体劲性骨架，以保证钢筋的稳定，保证施工安全。

2、劲性骨架的设计

根据墩身结构尺寸，墩身内钢筋布置情况，同时考虑形成的骨架要具有足够的施工刚度，计算出角钢的型号、竖向、横向间距，确定角钢具体位置。

三、施工方法

1、施工工艺流程

劲性骨架制作→测量放样→准确预埋首节劲性骨架并安装预埋墩身钢筋（在承台浇筑前）→浇筑承台→安装、校正第二节劲性骨架，安装墩身钢筋→安装、加固墩身内外钢模板→浇筑墩身砼→安装、校正第三节劲性骨架，安装墩身钢筋→……→墩身浇筑完成。

2、劲性骨架制作

首节钢筋视情况可制作2～6米高，为了使劲性骨架安装高度与竖向主筋连接安装高度能同步调进行，劲性骨架每节高度与竖向主筋每节连接长度一致，9米一节（一根9米长钢筋）或6米一节（12米长钢筋截两段）。

劲性骨架制作要保证劲性骨架制作形成六面体，每一面在同一平面上，交角互相垂直，对面互相平行。利用六面体几何性质来控制和校正制作精度，如对角线法可检验和校核角钢四边角钢是否在同一平面、四角是否直角。骨架制作尺寸允许偏差：长±10mm；宽、高±5mm。

为吊装方便，另制做一个通用吊装架。

3、测量放样

计算好每个墩劲性骨架四角坐标，在承台钢筋绑扎完后，放样出劲性骨架具体位置。

4、首节劲性骨架安装及预埋竖向主筋

根据放样的劲性骨架位置，预埋首节劲性骨架。安装时把吊装架钩在劲性骨架上，用塔吊或吊车吊到安装位置进行安装。劲性骨架与承台钢筋有干扰时适当挪动承台钢筋。竖直度控制用经纬仪或全站仪竖丝来控制竖直度。劲性骨架安装好后，紧靠劲性骨架外侧预埋墩身竖向主筋，主筋预埋要保证位置准确，间距均匀，竖向竖直，然后绑扎其它钢筋。

骨架安装允许偏差：长度方向±10mm;宽度方向、高±5mm；保护层厚度±5mm。

5、承台浇筑

劲性骨架及预埋钢筋预埋好后即可浇筑承台。浇筑承台时不要扰动骨架。

6、安装第二节劲性骨架和钢筋

放样出劲性骨架位置，复核首节劲性骨架顶端位置是否准确，有偏差时，在安装第二节时调整校正过来。两节劲性骨架对接用螺栓连接或直接焊接在一起，并保证其竖直度。竖向主筋接头采用机械连接法，机械接头的质量主要控制连接套筒、滚丝及连接质量。竖向主筋紧靠劲性骨架外侧点焊在骨架上，保证竖直，并安装横向水平筋和其他钢筋。于是钢筋与劲性骨架形成一个很稳定、刚性很强的整体。

7、立模浇筑墩身砼

钢筋安装完成后立模浇筑砼，模板安装和加固时可适当依附整体骨架。然后，依次循环作业，直至墩身施工完成。

四、劲性骨架技术关键控制

1、关键技术

⑴劲性骨架的设计。确定合理骨架结构尺寸及角钢间距，保证劲性骨架施工刚度。

⑵劲性骨架制作。劲性骨架制作形成六面体的制作精度，即保证交角互相垂直、对面互相平行的精度控制。

⑶劲性骨架安装竖直度控制。

2、主要技术指标

⑴骨架制作尺寸允许偏差：长±10mm;宽、高±5mm。

⑵骨架安装允许偏差：长±10mm;宽、高±5mm；保护层厚度±5mm。

劲性骨架技术解决了高墩钢筋安装定位及稳定性、竖直度及安全问题，能确保施工安全、质量和加快施工进度，总结出一套成熟的施工工艺，该技术能安全、优质、高效地完成高墩施工，能使竖向主筋不用剪断使用，保证了质量，加快了施工进度，为今后类似工程施工提供指导和依据。也给企业带来了显著的社会效益和经济效益。