薄壁空心高墩封頂施工方法
黃超中鐵十一局集團第三工程****安梁專案部四川達州 636151
【摘要】結合襄渝二線05標段橋梁施工，介紹電氣化鐵路單線空心高墩封頂部分混凝土的施工方法。詳細說明了施工方案的實施步驟和方案實施要點，並對方案進行了合理的檢算。最後通過方案實施效果，評價了方案的綜合效益。
【關鍵字】空心墩封頂施工方案
1 工程概況
襄渝鐵路增設二線工程安康至梁家壩段05標由中鐵十一局集團承建。我標段專案指揮部三分部施工段內共有單線大橋13座，單線中橋3座，其控制分部工程為10個圓端形薄壁空心橋墩。直曲線空心墩墩身外坡率均為40:
1，內坡率均為46:1，墩身下部設定有2m高的實體段，上部設定1m的實體段，托盤、頂帽高度分別為1.5m、0.
6m，設計要求托盤和墩身上部實體段一次連續澆注成型。空心墩高度在32m～40m之間，墩頸壁厚（指墩身內邊坡延長至墩頸時的壁厚）0.5m，在墩頂以下5m處設定了一道淨空為70cm×140cm的進人洞門。
直線上空心橋墩頂部的具體構造情況見圖1所示，曲線上空心橋墩墩身及托盤、頂帽構造尺寸與其一致。
圖1 薄壁空心橋墩頂部構造示意圖
空心橋墩施工採用廠製大塊鋼模，自公升式塔式起重機進行模板吊運拼裝，混凝土採用混凝土罐車運輸，自公升式塔式起重機吊裝入模。我標段橋梁工程的施工進度、質量和安全控制的關鍵在於空心橋墩的施工控制，空心橋墩施工控制的關鍵點在於封頂實體段和托盤的施工控制。
2 施工方案選定
目前建築施工解決豎向承重的常規辦法是搭設滿堂腳手架的方式。但我標段的薄壁空心橋墩封頂施工中存在以下幾個問題：①空心墩內部空間狹小；②要求搭設的滿堂腳手架很高（最高達40m），技術上很難把握；③材料進出只能通過的空間很小（進人洞），施工很不方便；④施工周期長，塔機利用率不高，同時模板的周轉率很低，施工很不經濟；⑤設計要求墩頂實體段和托盤連續灌注，一次澆注混凝土方量大（達56.
2m3），對支架要求較高。
基於上述原因，如果採取上述的傳統辦法解決空心橋墩墩頂實體段豎向承重問題，較不現實，必須尋求更經濟可靠的辦法解決上述問題。
我標段空心橋墩存在以下特點：①為了減少溫度公升降所引起的應力變化，空心墩設計離地面5m以上每隔5~10m高度在墩身周圍對稱交錯設定通風孔（φ20cm）；②各橋的空心橋墩頂部結構尺寸均一致。通過比較分析，空心橋墩頂部施工時利用墩頂實體段以下3m處通風孔搭設施工平台，在空心墩壁預埋支點，在支點上設定鋼橫樑，鋼橫樑上設傳力桿件支撐封頂實體段底模的方案進行封頂施工（構件詳細安裝見圖2）。
圖2 構件安裝圖圖3 支點預埋件橫斷面
3 具體施工方法
3．1 預埋件製作
支點預埋件作為支撐系統的主要構件，製作要求較高。本方案設計中採用兩根70cm長的20a普通工字鋼拼焊而成。支點預埋件加工製作過程中必須保證焊縫飽滿，同時外露端必須採用6mm厚鋼板封住。
為了保證支點表面平整，在外露端上表面採用鋼板將焊縫墊平，同時端頭加焊50角鋼作為鋼橫樑的卡子，防止鋼橫樑橫向移動（支點預埋件加工製作見圖3所示）。
3.2 預埋件安裝
混凝土施工到方案設計的高度前，在鋼模板上設定相應的方孔，預埋件按設計埋入50cm，外露20cm，同時將埋入部分與兩層空心墩身護面鋼筋焊接牢固。
3.3 操作平台搭設
利用墩身設計原有的通風孔（φ20cm），在通風孔內橫穿鋼管（鋼管可以採用φ10cm的鋼管，也可以採用3根φ6cm的普通腳手架管焊成鋼管束），在鋼管上滿鋪竹跳板形成搭設支撐系統的工作平台。
3.4 鋼橫樑安裝
埋設有支點預埋件的墩身混凝土達到一定強度後，墩身內模和原來內架拆除後，施工平台搭設完畢後就可以進行鋼橫樑的安裝。
3.5 支撐系統安裝
鋼橫樑安裝完畢後即可按設計的位置搭設傳力桿件（傳力桿件加工製作見圖4所示），在傳力桿件上搭設木橫樑，木橫樑上密鋪木縱樑。在木縱樑上滿鋪5cm木板作為底模，在底模上鋪設寶麗板作為底模面板，支撐系統安裝根據圖2和圖5進行。
4 施工檢算
圖4 傳力桿件（可調螺栓式圖5 ⅲ-ⅲ截面（支撐系統安裝）
空心橋墩封頂實體段底模的支撐系統檢算的關鍵部位是支撐預埋件和搭設在支撐預埋件上支撐系統。支撐預埋件需要檢算其抗剪是否滿足要求，支撐系統比較複雜，需要對其的強度和整體穩定性進行檢算。支撐系統的強度和整體穩定性檢算用手算比較複雜，本方案採用的是同濟大學3d3s軟體進行檢算，檢算結果支撐系統的強度和整體穩定性滿足要求。
4.1 荷載統計
載荷統計見表1。
表1 荷載統計表
4.2 荷載計算及效應組合
荷載計算及效應組合見表2。
表2 荷載計算表
4.3 預埋支承件抗剪檢算
k1vj≤μ(as1+as2)fsv
vj——作用於預埋件的剪下荷載，vj=1947.0/14=139.07kn(14個支點平均分配)
k1——抗剪強度設計安全係數，設計k1=2.0
μ——摩擦係數,取μ=1.0
as1+as2——預埋件的橫截面積，對20a普通工字鋼，as1+as2=35.5×2=71cm2
fsv——鋼材在混凝土中的抗剪強度設計值,取fsv=0.7 fst，fst=106mpa
μ(as1+as2)fsv÷vj=1.0×71×10-4×0.7×106×106÷139.07÷1000=3.8＞2.0
支撐預埋件抗剪滿足要求。
5 施工注意事項
（1） 預埋件埋設時必須嚴格按方案設計的高程和平面位置進行埋設,同時預埋件必須與空心墩的雙層鋼筋網焊接牢固；混凝土施工時隨時觀察預埋件的位置是否移動，如果與設計不相符必須及時調整。
（2）預埋件製作時焊縫必須飽滿，封口嚴密。
（3）搭設好支撐系統在進行封頂混凝土施工前，埋設有預埋件的混凝土的強度必須達到85%以上。
（4）支撐系統中的木橫樑不允許截斷，使用前必須檢查木橫樑的狀態，觀察是否有裂紋存在。
（5）傳力桿件作為支撐系統的重要部件，安裝必須仔細，安裝時必須旋動螺桿，保證傳力桿件全部頂緊木橫樑，不允許部分傳力桿件不受力的現象。
（6）考慮到鋼橫樑受力後會產生一定的撓度，沿底模長度方向設定2cm的預拱度。
（7）為了加強鋼橫樑的整體性，用兩根l75×75×8角鋼將7根鋼橫樑點焊連成整體。
（8）封頂實體段及托盤施工完畢後必須要其混凝土強度達到75%以上方可拆除支撐系統。
（9）由於空心墩內部比較潮濕，外露預埋件容易發生鏽蝕，在拆除操作平台之前必須將外露預埋件作塗灰鉛油二度防鏽處理。
6 施工效果
目前我標段內的10個薄壁空心橋墩已全部完成，從方案設計的使用效果來看，取得了較為明顯的工期效益和經濟效益。
本方案設計中採用的構件全是預先按設計中的尺寸和要求製作，支撐系統安裝非常方便；埋設有預埋件的混凝土澆注完畢後需拆除空心墩內部的內鋼模和內腳手架，待這些工作完成後混凝土的強度已能滿足要求，可以搭設支撐系統了。封頂施工完畢後，就可以處理施工縫、綁紮頂帽鋼筋、設定頂帽預埋件等，到可以澆注頂帽混凝土時，封頂混凝土的強度也已經達到規定要求，可以拆除支撐系統了。所以本方案設計中沒有單獨安排其安裝時間，而是利用工藝工期之間的間隔時間，大大縮短了施工週期。
本方案與傳統的滿堂腳手架比較大大節約了周轉材料的使用量，加快了鋼模和自公升式塔式起重機的使用效率，同時節約了人工費用，同時本方案中很多材料和構件都是重複使用，取得了明顯的經濟效果。
從本方案設計的使用情況來看，安全效能得到保證，作為乙個施工經驗對類似工程具有一定的借鑑意義。
薄壁空心高墩封頂施工方法 secret
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