薄壁空心高墩封顶施工工艺

摘要：本文结合窄沟岩特大桥施工情况，对桥梁的下部结构――薄壁空心高墩封顶施工工艺进行了介绍及总结，为该工艺在今后的合理使用提供了借鉴。

关键词：薄壁空心墩 封顶 施工工艺

中图分类号：U215文献标识码： A

1工程概况

沪昆客专云南段2标由中铁二十局集团承建。我标段项目经理部四分部施工段内共有特大桥2座，大桥5座，其控制分部工程为38个圆端形薄壁空心桥墩。直曲线空心墩墩身外坡率均为40:1，内坡率均为50:1，墩身下部设置有1.5m(25m＜H

图1 D型(30m＜H

空心桥墩施工采用厂制大块钢模，运用汽车吊进行模板吊运拼装，混凝土采用混凝土罐车运输，汽车泵泵送入模。我标段桥梁工程的施工进度、质量和安全控制的关键在于空心桥墩的施工控制，空心桥墩施工控制的关键点在于托盘封顶实体段的施工控制。2施工方案选定

目前建筑施工解决竖向承重的常规办法是搭设满堂脚手架或预埋工字钢牛腿的方式。但我标段的薄壁空心桥墩封顶施工中存在以下几个问题：①空心墩内部空间狭小；②要求搭设的满堂脚手架很高（最高达47m），技术上要求高；③材料进出只能通过的空间很小（进人洞），施工很不方便；④施工周期长，同时模板的周转率很低，施工很不经济；⑤若分两次浇筑时，第二次浇筑前砼表面无法进行凿毛并容易留下施工缝。⑥施工一次浇注混凝土方量大（C型模板达74m³，D型模板达96m³），对支架要求较高；⑦若采用预埋工字钢牛腿，需要对墩柱模板进行切割，耗工耗时，而且其上面所铺的竹夹板不能拆除循环利用。

基于上述原因，如果采取上述的传统办法解决空心桥墩墩顶实体段竖向承重问题，较不现实，必须寻求更经济可靠的办法解决上述问题。

通过比较分析，空心桥墩顶部施工时利用墩顶实体段下的倒角部分搭设施工平台，在倒角高度的空心墩壁预埋B16螺纹钢的钢筋网片，然后墩顶实体段下部浇筑一层20cm钢筋混凝土（与墩顶砼同标号）底层，作为墩顶混凝土底模的方案进行封顶施工（钢筋详细布置见图2、3）。

图2混凝土层设置立面图 （单位为cm）

图3Ⅰ-Ⅰ截面图 （单位为cm）

3具体施工方法

3．1预埋钢筋网片

在浇筑最后一段墩身部分前预埋的网片筋采用Φ16 HRB335钢筋，纵横间距均为0.4m，预埋部分保证露出混凝土面长度为30cm以便钢筋搭接焊接，与墩身外侧主筋连接端做成直角弯钩，并与主筋焊接成一体，每根预埋筋与主筋相连数不得少于2根。钢筋网片布置见下图4。

图4预埋钢筋布置图

3.2浇筑最后一段墩身砼

墩身上倒角部分及空心墩壁宽度共为100cm，防止墩身外侧出现施工缝，浇筑墩身最后一段砼时倒角部分及空心墩壁预留60-70cm宽、20cm高留封底时与中间空心部分一次浇筑，且中间预留部分用三合板隔开。

3.3布置中间预留部分网片

墩身部分浇筑完成后，先拆除墩身内模模板，然后补全中间部分钢筋网片（图5），并在空心部分采用竹夹板吊模，最后浇筑一层同标号混凝土梁，作为墩顶混凝土底模。

图5空心部分钢筋网片布置图

3.4绑扎墩顶钢筋、浇筑墩顶砼

待墩顶底模混凝土达到一定强度后，在墩身顶部的砼底模平台上绑扎墩顶钢筋，然后对墩顶砼进行一次性浇筑。

4施工检算

空心桥墩封顶实体段底模的支撑系统检算的关键部位是封底的钢筋混凝土系统。支撑钢筋混凝土底层需要检算，需要对其强度和整体稳定性进行检算。

4.1 荷载统计

载荷统计见表1。

表1荷载统计表

序号

荷载类别

荷载大小

备 注

1

墩顶钢筋混凝土容重

1857 KN

按26 kn/m3计

2

泵送混凝土产生的冲击荷载

107 KN

按4 kn/m2计

3 振捣混凝土产生的荷载 107 KN 按4 kn/m2a计

4.2荷载计算及效应组合

荷载计算及效应组合见表2。

表2荷载计算表

序号 荷载类别 荷载大小 分项系数γ1 调整后荷载大小

1 新浇钢筋砼自重 1857 KN 1.5 2785.5 KN

2 泵送砼时产生的竖向荷载 107 KN 1.4 149.8 KN

3 振倒砼时产生的竖向荷载 107 KN 1.4 149.8 KN

合计 3085.1 KN

4.3钢筋砼凝土底模抗压检算

墩身顶部底模支撑部分浇筑砼后已经与墩身连成一体，其承受墩顶的压力经ANSYS软件分析得出：墩顶所产生的压力全部分散到墩身四周的壁厚上，即其只产生沿墩身壁厚的轴压力（见下图6）。

图6墩顶压力分析

故只需直接验算把荷载加载到墩身顶部上所产生的应力，然后与混凝土强度值对比即可；墩身顶部接触面积只考虑墩身顶部壁厚50cm部分，考虑混凝土的龄期较长现将混凝土强度按60%计算。

=0.332 MPa＜35×60%=21 MPa

即底模支撑钢筋混凝土抗压强度满足要求。

5施工注意事项

（1） 预埋钢筋网片时必须严格按方案设计的高程和平面位置及间距进行埋设,同时预钢筋端侧必须与空心墩的双层主筋钢筋焊接牢固；

（2）钢筋网片中间搭接焊接时时焊缝长度不小于20cm且必须饱满，封口严密。

（3）搭设好支撑系统在进行封顶混凝土施工前，埋设有钢筋网片的混凝土的强度必须达到75%以上。

（4）由于空心墩内部比较潮湿，中间空心部分外露钢筋容易发生锈蚀，在浇筑墩身最后一段砼之前必须将钢筋外露部分涂水泥浆作防锈处理。

（9）封顶实体段施工完毕后必须要其混凝土强度达到75%以上方可拆除支撑系统。

6施工成本分析

因钢筋网片下吊模的竹夹板可以循环重复利用故不再计算其成本，本方案只考虑计算所用钢筋网片与墩身顶部空心部分20cm厚混凝土的成本。

顺桥向钢筋量：m1=【11*3.75+2*（3.73+3.45+2.97）】*1.58=97.249 kg

横桥向钢筋量：m2=2*(7.89+7.59+7.21)*1.58=71.7 kg

空心底模砼量：V=（4.2*1.75+3.14*1.75*1.75/4）*0.2=1.95 m³

墩顶封底底模所预埋钢筋均为制作承台及墩身钢筋下料时所剩下的废料，钢筋与砼（C35）分别按市场价2000元/吨、400元/m³计算：

总材料费用$=(97.23+71.7)*2000/1000+1.95*400=1117.86 元

7施工效果

目前我分部已完成薄壁空心桥墩4个，从方案设计的使用效果来看，取得了较为明显的工期效益和经济效益。

本方案设计中采用的钢筋全是预先按设计中的尺寸和要求制作，支撑系统安装非常方便；埋设有钢筋网片的墩身壁厚混凝土浇注完毕后需拆除空心墩内部的内钢模，待这些工作完成后混凝土的强度已能满足要求，可以搭设墩身顶部的空心部分支撑系统了。封顶施工完毕后，就可以处理施工缝、绑扎顶帽钢筋、设置顶帽预埋件等。到可以浇注墩顶混凝土时，封底底模混凝土的强度也已经达到规定要求。所以本方案设计中没有单独安排其安装时间，而是利用工艺工期之间的间隔时间，大大缩短了施工周期。

本方案与传统的满堂脚手架及埋设工字钢牛腿比较大大节约了周转材料的使用量，且本方案中所用钢筋均为废料，同时节约了材料费与人工费用，封底竹夹板能重复使用，取得了明显的经济效果。

从本方案设计的使用情况来看，安全性能得到保证，作为一个施工经验对类似工程具有一定的借鉴意义。

参考文献

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