大准铁路黑岱沟特大桥空心薄壁高墩施工技术

摘 要：以神华集团大准铁路黑岱沟特大桥为例，着重阐述空心薄壁高墩施工技术特点，线形控制方法及技术措施，钢筋、混凝土的施工工艺及如何保证施工质量，并且分析所获得的经济效益。

关键词：空心薄壁高墩 质量控制 施工要点

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1、概述

高墩整体模板塔吊施工与滑模施工技术相比，既具备滑模施工快速、简单的特点，又克服了滑模工艺造成的桥墩表面粗糙、组装复杂等缺点，其施工工艺安全可靠，适用于旱桥高墩的施工。笔者以黑岱沟特大桥墩柱施工为例，介绍空心薄壁高墩的施工技术。

2、工程概况

新建神华集团大准铁路黑岱沟特大桥，该桥位于准格尔境内，施工桩号为改DK13+336.22，全长1258.19m。孔跨为38×32m预制简支箱梁，墩身最高57米。桥台采用矩形空心桥台，桥墩采用圆端型空心墩。全桥墩台采用钻孔灌注桩基础，桩基按摩擦桩设计，桥墩桩基直径为φ1.0m、1.25m和1.5m钻孔桩。桥梁固定支座（GD类型）及纵向活动支座（ZX）类型支座均置于线路左侧。

2.1主要工程量：钻孔桩318根，钻孔桩C35砼1153m³，承台C40砼225m³，墩台身C40砼2489m³。

2.2主要技术标准：铁路等级：货运专线一级；正线数目：单线；设计速度：客运160km/h，货运120 km/h；设计荷载形式：重载。

2.3施工特点。（1）墩身混凝土强度高，要求配置较大能力的混凝土施工设备；（2）桥墩施工周期短、高空作业安全隐患多，施工效率低。

综合考虑以上特点和空心高墩施工中墩身的垂直度以及施工中的安全和混凝土外观质量要求等问题。

2.3模板控制方法。施工中采用采用普通翻模施工，外模采用大块钢模，内模用组合钢模。混凝土上料采用泵送，其他材料用提升架输送。墩柱施工全过程用激光铅直仪监控垂直度，保证高墩精度。

3、空心薄壁墩施工

3.1钢筋施工。主筋为∮20mm、∮25mm的Ⅱ级钢筋，其搭接采用套筒连接。施工中，搭接套筒由工厂加工，钢筋套丝在工地地。将钢筋两端用液压设备镦粗2～3cm长，用车丝机进行车丝，然后在主墩上用长度4～5cm的套筒进行连接。上下钢筋拧入套筒的长度应相等，保证受力均匀。对该道工序应注意的问题是套筒内对接钢筋要顶死，不能有空隙；两根钢筋进入套筒深度应对称相等；钢筋端头要顺直，且丝口表面要光滑。箍筋、辅助筋为∮12mm的Ⅱ级钢筋，在钢筋制作场内的搭接采用钢筋对焊机。

实践证明：将主筋的连接改为套筒螺栓连接，强度符合规范要求，施工工艺简单，改善了工人工作条件，降低了大量焊接的劳动强度，提高了工作效率，施工质量易于控制。

3.2模板施工。高墩施工的突出问题是模板和材料的垂直运输。起初，经过技术、经济比较，主要采用满堂支架提模施工，个别高墩采用液压提模施工，墩顶盖梁采用托架法施工，确保工程进度和施工安全。

整个施工过程中采用8～10套满堂腿手架、2套液压设备以及整体模板塔吊施工3种方法。

3.2.1支架提模施工。满堂支架沿墩周设置2排，间距分别为1.2m和0.9m。在同排墩中部布设一个提升架解决钢筋、机具及杆件的提升问题。该桥墩为等截空心矩形墩，3m为1节。其外模和内模均采用新加工的大块钢模板。模板每节高3m，外模在横桥向分为10块，顺桥向分为2块（包括圆角），一个墩每节共10块外模。内模呈轴对称方向分为4块，则一个墩每节共8块内模，每块内模在拐角外设一个活动边，即以拐角为轴可以转动，以方便内模拆除。模板的提升通过设在支架顶的横梁固定手动葫芦，然后通过葫芦提升模板，并支立稳固。模板最大块质量约750kg。模板的拼接以M20螺栓连接，接缝外夹海绵条以防漏浆，同时，为了提高桥墩混凝土面的平整度、垂直度，内外模板用拉模钢筋拉紧。为了确保墩身混凝土外观质量，模板加工要符合《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）的基本规定，其表面不允许有孔洞（拉筋孔除外）、毛刺、缝隙及熔渣等；模板接缝采用建筑双面胶带；模板的组装应符合组装精度要求。

3.2.2提升模施工

（1）提模结构。

提模施工的基本原理是：将工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土上，以提升工作平台，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、钢筋绑扎等项作业，混凝土的灌注、捣固，吊架移位和中线控制等作业则在工作平台上进行。内外模板共设3节，循环交替翻升。当第3节混凝灌注完成后，提升工作平台，拆卸并提升第1节模板到第3节上方，安装、校正后，浇筑混凝土，依此周而复始。提模结构是由工作平台、提升架、内外吊架、模板系统、提升设备、抗风架、中线控制系统和附属设备等部件组成。模板系统是提模的重要组成部分，模板由外模和内模两部分组成（图1所示）内模采用

组合钢模板，外模采用钢制大模板。内外模共分3节，每节高度为1.5m。为保证桥墩施工质量，内外模板间用圆钢作拉筋并加撑木使之成为整体。模板拆装提升由人工借助倒链滑车完成。黑岱沟特大桥桥位处最大风速达18m/s，提模应设置抗风架。抗风架采用型钢组焊的门形结构，设置在桥墩4个墩柱之间，下端锚固在已成桥墩的预埋件上，在模板提升过程中始终对平台起约束作用，待提模平台提升到位提升模板时，解除下端锚固，提升1.5m重新锚固在已成桥墩上。

（2）提升模施工。提模施工的工艺流程：施工准备提模组装绑孔钢筋、立模浇筑混凝土平台提升模板翻升直到墩顶模板拆除平台拆除。模板翻升、绑扎钢筋、灌注混凝土和提升平台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。提模施工的桥墩质量与提模的设计、加工和施工控制密切相关。因此，在施工前要作好人员、机具设备、场地等的准备工作，编制施工工艺细则，进技术培训。提模在工厂制作完成后应检查测试其参数是否符合设计要求并编号，提模运到工地后，要进行试拼，液压提升设备各部件应提前进行调试。

3.2.3 整体模板塔吊施工。参照高桥施工中采用塔吊，尝试用塔吊辅助施工。在底节施工完成后，安装塔吊底座，用自动安平水准仪控制其平整度，确保塔吊升高后的垂直度符合规范要求。其施工过程和前两种相似，只不过用塔吊来翻模和提升所需的设备和材料，其效率大大提高。施工人员从塔吊中间的梯子上下，安全性尤为重要。不管是施工墩身还是覆盖梁，效率都提高很多。

整体模板塔吊施工工艺是一种组合施工技术，主要是把塔吊工作范围大与整体模板组装快速简单的特点结合，形成了一种高效的施工工艺。

烟坡山双线大桥塔身与墩身采用三杆式附着杆联系起来，确保了塔吊的稳定性，其第1节自由高度可达18m，第1节以上每9m布设一道附着杆，其最大伸臂长可达35m。在安装塔吊时要注意：（1）塔身的垂直度不好会影响塔吊的起重能力，并且非常危险；（2）安装塔吊时尽量使臂伸最短，这样可使起吊吨位增大。

3.2.4技术经济效果

桥墩施工中主要采用了3种施工工艺，确保了按期完工，减少了投资（表1所列均为单个桥墩施工）。采用整体模板塔吊施工节省了大量的钢管，大大降低了成本，提高了效率。采用支架施工1个墩需要6个月，采用塔吊后1个墩的施工周期缩短到3～4个月。液压翻模为一次投资，不管墩多高，不需要再投入，不象支架和塔吊每次提升都需要钢管和标准件，液压翻模适合高墩。钢筋主筋的连接采用套筒螺栓后，降低了工人的劳动强度，使复杂工艺变得很简单。