周囿圓

(中鐵五局集團(tuán)第五工程有限公司,湖南郴州 423000)

宜萬鐵路卷橋河特大橋雙線空心橋墩封頂施工設(shè)計(jì)

周囿圓

(中鐵五局集團(tuán)第五工程有限公司,湖南郴州 423000)

結(jié)合宜萬鐵路W3標(biāo)卷橋河特大橋工程實(shí)例,介紹了鐵路雙線空心橋墩封頂部分混凝土施工的方案設(shè)計(jì),對滿堂腳手架方案和利用通風(fēng)孔埋設(shè)支點(diǎn)搭設(shè)底模方案進(jìn)行比選,選定利用通風(fēng)孔埋設(shè)支點(diǎn)搭設(shè)底模方案。對該施工方案的工藝和步驟進(jìn)行介紹。實(shí)踐表明:按該方案施工空心橋墩的實(shí)體段,不僅可大量節(jié)省材料的使用量,而且可大大提高施工工效,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

宜萬鐵路;鐵路橋;雙線空心橋墩;封頂施工;施工

1 工點(diǎn)概況

新建宜萬鐵路W3標(biāo)設(shè)計(jì)為一次復(fù)線(并行)。該標(biāo)段的控制工程為卷橋河特大橋,該橋共有41個(gè)橋墩,其中有29個(gè)橋墩為圓端形薄壁空心墩(位于直線上),墩身外坡為35∶1,內(nèi)坡為65∶1。空心橋墩墩身下部設(shè)置有3m高的實(shí)體段,上部設(shè)置了1m的實(shí)體段,托盤高度為1.4m。設(shè)計(jì)要求托盤和墩頂實(shí)體段一次連續(xù)澆筑?？招亩斩丈砀叨仍?1.1～44.1m,空心墩只是在墩頂以下4.5m處設(shè)置了1道凈空為70cm×140cm的進(jìn)人洞門。直線上雙線空心橋墩頂部的具體構(gòu)造情況見圖1。

該橋空心橋墩施工采用廠制大鋼模,自升式塔式起重機(jī)進(jìn)行模板吊運(yùn)拼裝,混凝土采用混凝土罐車運(yùn)輸,自升式塔式起重機(jī)吊裝入模。卷橋河特大橋的施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全控制的關(guān)鍵在于空心橋墩的施工控制,空心橋墩施工控制的關(guān)鍵點(diǎn)在于空心橋墩封頂實(shí)體段和托盤的施工控制。

圖1 雙線空心橋墩頂部構(gòu)造示意(單位:cm)

2 方案選擇

目前建筑施工解決豎向承重的常規(guī)辦法是搭設(shè)滿堂腳手架的方式。但是該工點(diǎn)的雙線空心橋墩封頂施工中存在以下幾個(gè)問題:(1)空心墩內(nèi)部空間狹小;(2)要求搭設(shè)的滿堂腳手架很高(最高達(dá)40m),技術(shù)上很難把握;(3)材料進(jìn)出只能通過很小的空間(進(jìn)人洞),施工很不方便;(4)施工周期長,塔機(jī)利用率不高,同時(shí)模板的周轉(zhuǎn)率很低,施工很不經(jīng)濟(jì);⑤設(shè)計(jì)要求墩頂實(shí)體段和托盤連續(xù)灌注,一次澆筑混凝土方量大(達(dá)93.1m3),對支架要求很高。

基于上述原因,如果采取上述的傳統(tǒng)辦法解決雙線空心橋墩墩頂實(shí)體段豎向承重問題,很不現(xiàn)實(shí),必須尋求更經(jīng)濟(jì)可靠的辦法解決上述問題。

該橋的雙線空心橋墩存在以下特點(diǎn):(1)空心墩封頂實(shí)體段以下3m處設(shè)計(jì)有通風(fēng)孔(φ20cm);(2)雙線空心橋墩頂部結(jié)構(gòu)尺寸一致。通過比較分析,卷橋河特大橋空心橋墩頂部采取利用通風(fēng)孔搭設(shè)施工平臺,在空心墩壁預(yù)埋支點(diǎn),在支點(diǎn)上設(shè)置鋼橫梁,鋼橫梁上設(shè)傳力桿件支撐封頂實(shí)體段底模的方案進(jìn)行封頂施工,構(gòu)件詳細(xì)安裝見圖2。

圖2 封頂支撐構(gòu)件安裝(單位:cm)

3 施工方案

3.1 預(yù)埋件制作

支點(diǎn)預(yù)埋件作為支撐系統(tǒng)的主要構(gòu)件,制作要求較高。本方案設(shè)計(jì)中采用2根70cm長的I20a普通型鋼拼焊而成。支點(diǎn)預(yù)埋件加工制作過程中必須保證焊縫飽滿,同時(shí)外露端必須采用6mm厚鋼板封住。為了保證支點(diǎn)表面平整,在外露端上表面采用鋼板將焊縫墊平,同時(shí)端頭加焊_50×50×5型鋼作為鋼橫梁的卡子,防止鋼橫梁橫向移動。支點(diǎn)預(yù)埋件加工制作如圖3所示。

圖3 支點(diǎn)預(yù)埋件橫斷面(單位:cm)

3.2 預(yù)埋件安裝

混凝土施工到方案設(shè)計(jì)的高度前,在鋼模板上設(shè)置相應(yīng)的方孔,預(yù)埋件按設(shè)計(jì)埋入50cm,外露20cm,同時(shí)將埋入部分與兩層空心墩身護(hù)面鋼筋焊接牢固。

3.3 操作平臺搭設(shè)

利用墩身原有設(shè)計(jì)的通風(fēng)孔(φ20cm),在通風(fēng)孔內(nèi)橫穿鋼管(鋼管可以采用φ10cm的鋼管,也可以采用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(shè)支撐系統(tǒng)的工作平臺。

3.4 鋼橫梁安裝

埋設(shè)有支點(diǎn)預(yù)埋件的墩身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,墩身內(nèi)模和原來內(nèi)架拆除后,施工平臺搭設(shè)完畢后就可以進(jìn)行鋼橫梁的安裝(I20b)。

3.5 支撐系統(tǒng)安裝

鋼橫梁安裝完畢后即可按設(shè)計(jì)的位置搭設(shè)傳力桿件(圖4),在傳力桿件上搭設(shè)木橫梁,木橫梁上密鋪木縱梁。在木縱梁上滿鋪5cm木板作為底模,在底模上鋪設(shè)寶麗板作為底模面板,支撐系統(tǒng)安裝根據(jù)圖2和圖5進(jìn)行。

圖4 傳力桿件(可調(diào)螺栓式)

圖5 Ⅲ-Ⅲ截面(支撐系統(tǒng)安裝)(單位:cm)

3.6 主要材料

主要施工材料見表1。

4 施工檢算

雙線空心橋墩封頂實(shí)體段底模的支撐系統(tǒng)檢算的關(guān)鍵部位是支撐預(yù)埋件和搭設(shè)在支撐預(yù)埋件上支撐系統(tǒng)。支撐預(yù)埋件需要檢算其抗剪是否滿足要求,支撐系統(tǒng)比較復(fù)雜,需要對其的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性進(jìn)行檢算。支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性檢算用手算比較復(fù)雜,該方案采用同濟(jì)大學(xué)3D3S軟件進(jìn)行檢算,檢算結(jié)果支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性滿足要求。

表1 主要施工材料

4.1 荷載計(jì)算及效應(yīng)組合

荷載計(jì)算及效應(yīng)組合見表2。

表2 荷載計(jì)算

4.2 預(yù)埋支承件抗剪檢算

式中 Vj——作用于預(yù)埋件的剪切荷載,Vj= 3211.0/14=229.36kN(14個(gè)支點(diǎn)平均分配);

K1——抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù),取2.0;

μ——摩擦系數(shù),取1.0;

AS1+AS2——預(yù)埋件的橫截面積,對I20a普通型鋼,

fsv——鋼材在混凝土中的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取

經(jīng)計(jì)算,μ(AS1+AS2)fsv/Vj=2.30＞2.0

支撐預(yù)埋件抗剪滿足要求。

5 施工要點(diǎn)

(1)預(yù)埋件埋設(shè)時(shí)必須嚴(yán)格按方案設(shè)計(jì)的高程和平面位置進(jìn)行埋設(shè),同時(shí)預(yù)埋件必須與空心墩的雙層鋼筋網(wǎng)焊接牢固;混凝土施工時(shí)隨時(shí)觀察預(yù)埋件的位置是否移動,如果與設(shè)計(jì)不相符必須及時(shí)調(diào)整。

(2)預(yù)埋件制作時(shí)焊縫必須飽滿,封口嚴(yán)密。

(3)搭設(shè)好支撐系統(tǒng),在進(jìn)行封頂混凝土施工前,埋設(shè)有預(yù)埋件的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到85%以上。

(4)支撐系統(tǒng)中的木橫梁不允許截?cái)?使用前必須檢查木橫梁的狀態(tài),觀察是否有裂紋存在。

(5)傳力桿件作為支撐系統(tǒng)的重要部件,安裝必須仔細(xì),安裝時(shí)必須旋動螺桿,保證傳力桿件全部頂緊木橫梁,不允許發(fā)生部分傳力桿件不受力的現(xiàn)象。

(6)考慮到鋼橫梁受力后會產(chǎn)生一定的撓度,沿底模長度方向設(shè)置2cm的預(yù)拱度。

(8)封頂實(shí)體段及墩身托盤施工完畢后,混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上方可拆除支撐系統(tǒng)。

(9)由于空心墩內(nèi)部比較潮濕,外露預(yù)埋件容易銹蝕,在拆除操作平臺之前必須將外露預(yù)埋件作涂灰鉛油二度防銹處理。

6 結(jié)語

該方案設(shè)計(jì)中采用的構(gòu)件全是預(yù)先按設(shè)計(jì)中的尺寸和要求制作,支撐系統(tǒng)安裝非常方便;埋設(shè)有預(yù)埋件的混凝土澆筑完畢后需拆除空心墩內(nèi)部的內(nèi)鋼模和內(nèi)腳手架,待這些工作完成后混凝土的強(qiáng)度已能滿足要求,可以搭設(shè)支撐系統(tǒng)了。封頂施工完畢后,就可以處理施工縫、綁扎頂帽鋼筋、設(shè)置頂帽預(yù)埋件等,到可以澆筑頂帽及支承墊石混凝土?xí)r,封頂混凝土的強(qiáng)度也已經(jīng)達(dá)到規(guī)定要求,可以拆除支撐系統(tǒng)了。所以該方案設(shè)計(jì)中沒有單獨(dú)安排其安裝時(shí)間,而是利用工藝工期之間的間隔時(shí)間,大大縮短了施工周期。

該方案與傳統(tǒng)的滿堂腳手架相比,大大節(jié)約了周轉(zhuǎn)材料的使用量,加快了鋼模和自升式塔式起重機(jī)的使用效率,同時(shí)節(jié)約了人工費(fèi)用,同時(shí)該方案中很多材料和構(gòu)件都是重復(fù)使用,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。

從該方案設(shè)計(jì)的使用情況來看,安全性能得到了保證,取得了良好的社會效益,對以后類似工程具有一定的借鑒意義。

[1] 周水興,何兆益,鄒毅松,等.路橋施工計(jì)算手冊[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2] 李慶華.材料力學(xué)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,1994.

1004 -2954(2010)08 -0182 -03

2010 -05 -17

周囿圓(1976—),男,工程師,2000年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士。

U445.55+9

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