陳永祥

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

高烈度抗震設(shè)防區(qū)域高速鐵路橋墩密布鋼筋施工控制技術(shù)

陳永祥

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

以滬昆鐵路客運(yùn)專線（云南段）高烈度抗震設(shè)防區(qū)域橋梁墩身施工為對(duì)象，分析了此類地區(qū)橋梁墩身結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)的特征，提出了大直徑密布鋼筋橋梁墩身的鋼筋基底連接、空間拉結(jié)定位和混凝土澆筑與保護(hù)層控制等施工技術(shù)措施，有效地解決了墩身主筋、墩身箍筋及拉筋精確下料和定位安裝，以及主體鋼筋幾何形位和墩身混凝土保護(hù)層厚度控制等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了橋梁下部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化了高速鐵路橋梁墩身施工工法。

高速鐵路；高烈度地震帶；墩身鋼筋；定位安裝技術(shù)

1 工程概況

滬昆鐵路客運(yùn)專線云南段站前3標(biāo)段位于昆明市嵩明縣境內(nèi)，標(biāo)段線路長(zhǎng)16.04 km，設(shè)計(jì)大中小橋18座，長(zhǎng)8 711.457 m，其中16座橋梁位于高設(shè)防烈度（9度）地震區(qū)域。建造于高烈度地震區(qū)域的橋梁墩身共273個(gè)，墩身混凝土總量達(dá)45 270 m3，最高墩身為29 m。設(shè)計(jì)方面，為提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，墩身主筋采用Φ32未經(jīng)高壓穿水處理的HRB400帶肋鋼筋，沿墩身截面環(huán)形布置，沿主筋橫向布置 Φ14HRB335帶肋鋼筋做箍筋，在主筋與箍筋相交點(diǎn)沿線路縱橫向布置拉筋；墩身順橋向側(cè)面設(shè)置45∶1收縮坡面，橋墩立面與結(jié)構(gòu)配筋見(jiàn)圖1?？梢?jiàn)，高烈度地震區(qū)域的橋墩較低烈度地震區(qū)域在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面得到顯著加強(qiáng)的同時(shí)，也給工程施工技術(shù)提出了新的問(wèn)題。

圖1 墩身截面及配筋圖

2 高烈度地震區(qū)域橋墩構(gòu)造設(shè)計(jì)

2.1 墩身主筋

除橋墩截面外形設(shè)計(jì)略有不同外，9度抗震設(shè)防烈度地震區(qū)域（Ag=0.4 g）高鐵橋墩墩身主筋設(shè)計(jì)為HRB400的Φ32螺紋鋼，而6度及以下抗震設(shè)防烈度地震區(qū)域（Ag≤0.05 g）高鐵橋墩墩身主筋設(shè)計(jì)為HRB335的Φ14螺紋鋼。兩者不僅鋼筋直徑存在較大差異，而且前者的鋼筋分布間距相對(duì)較小，導(dǎo)致墩身主筋的定位綁扎需要較高的控制精度和可靠的控制措施。若主筋定位誤差較大，則影響墩身的配筋設(shè)計(jì)效果；如果在鋼筋綁扎過(guò)程中對(duì)墩身主筋進(jìn)行強(qiáng)制定位調(diào)整，則會(huì)導(dǎo)致墩身鋼筋出現(xiàn)較大內(nèi)應(yīng)力，對(duì)墩身后期工作狀態(tài)存在不利影響［1-2］。見(jiàn)圖2。

圖2 墩底截面配筋圖

2.2 墩身拉筋

由于高鐵橋梁墩身截面較大，且墩身高度較高，為保證沿墩身周邊布置的鋼筋網(wǎng)的穩(wěn)定性，在橫橋向及順橋向均設(shè)置對(duì)拉筋，且同向拉筋的布置間距僅為91 mm，這也是9度抗震設(shè)防烈度區(qū)域所特有的，6度及以下抗震設(shè)防烈度地震區(qū)域的墩身僅在順橋向設(shè)置拉筋，且設(shè)置間距多為500 mm。因?qū)钤O(shè)置間距較密，導(dǎo)致墩身在澆筑過(guò)程中不能讓作業(yè)人員進(jìn)入混凝土澆筑面搗固，每次混凝土澆筑高度需要根據(jù)振搗設(shè)備的長(zhǎng)度來(lái)決定，較為繁瑣。

3 大截面實(shí)心墩身施工方法

3.1 墩身模板制作與安裝

由于墩身順橋向外側(cè)面為45∶1斜面，為保證墩身混凝土外觀質(zhì)量及混凝土施工速度，墩身模板采用工廠化生產(chǎn)的整體鋼模板。單節(jié)模板設(shè)計(jì)高度按一次澆筑混凝土高度及模板節(jié)段循環(huán)調(diào)節(jié)需要配置，每節(jié)段高度1 m，每三個(gè)節(jié)段拼裝為一個(gè)單元，施工過(guò)程中周轉(zhuǎn)使用。模板用料：面板6 mm，邊框

12 mm×100 mm鋼板，豎向加勁肋采用10#槽鋼，橫向加勁肋采用10 mm×100 mm扁鋼，保證模板縱橫向剛度和吊裝穩(wěn)定性。此外，為約束模板在澆筑混凝土后幾何形狀和尺寸要求，采用14#槽鋼做縱橫向背架，并設(shè)置Φ20穿墻拉桿與背架拉結(jié)，控制背架的撓曲變形。施工過(guò)程中分節(jié)段安裝并澆筑混凝土［3-5］。

3.2 墩身主筋制作及安裝

墩身主筋設(shè)計(jì)采用未經(jīng)高壓穿水處理的Φ32HRB400帶肋鋼筋，與普通高速鐵路墩身鋼筋施工相同，可根據(jù)墩身高度、底部承臺(tái)尺寸以及鋼筋焊接要求，在鋼筋加工基地配置墩身主筋的下料長(zhǎng)度并按使用數(shù)量和部位統(tǒng)一編號(hào)堆碼存放。同一橋墩，因順橋方向設(shè)置45∶1收縮坡率，使得順橋方向的墩身主筋較橫橋向的墩身主筋較長(zhǎng)，墩身越高差別越大，因此，在墩身主筋加工時(shí)對(duì)橫橋方向的主筋與順橋方向的主筋采取分別加工捆綁與運(yùn)輸措施。與普通高速鐵路墩身鋼筋施工不同，高烈度設(shè)防區(qū)域高速鐵路橋墩主筋，其鋼筋直徑大、間距小為保證施工精度，墩身主筋與承臺(tái)豎向鋼筋的連接與定位應(yīng)采取嚴(yán)格的措施。主筋定位采用全站儀對(duì)每根主筋預(yù)埋位置放樣、定位，并設(shè)置預(yù)埋定位筋，以保證主筋的基底平面位置正確；主筋長(zhǎng)度控制，先行設(shè)置墩臺(tái)底面基準(zhǔn)高程，焊接前，準(zhǔn)確測(cè)量主筋的有效長(zhǎng)度和焊接搭接長(zhǎng)度，保證主筋的墩頂平面位置正確；由于墩身存在收縮坡率和墩頂橫橋方向擴(kuò)展墩帽，主筋安裝過(guò)程中，在墩頂位置通過(guò)腳手架設(shè)置定位箍筋，并按編號(hào)，標(biāo)注和定位主筋，以保證主筋的豎向形位正確［6-8］。墩身主筋連接，在準(zhǔn)確定位后，先用點(diǎn)焊固定，待整個(gè)墩身鋼筋定位、數(shù)量與位置檢查合格后，再進(jìn)行雙面焊滿焊，焊接時(shí)盡量在對(duì)稱位置同步施焊。墩身主筋安裝效果見(jiàn)圖3。施工中應(yīng)注意，墩身主筋須插入承臺(tái)墊塊或承臺(tái)1.6 m，并保證接頭相錯(cuò)量和數(shù)量比例；墩身主筋接長(zhǎng)時(shí)每次在接長(zhǎng)主筋頂部設(shè)置定位箍筋，保證墩身主筋各次接長(zhǎng)時(shí)的安裝質(zhì)量與精度。

圖3 墩身主筋安裝效果圖

3.3 墩身箍筋、拉筋制作及安裝

由于墩身順橋向有45∶1的放坡，墩身箍筋及拉筋從底部到頂部存在逐漸變短的過(guò)程，為保證箍筋及拉筋的加工、安裝質(zhì)量及實(shí)際施工可操作性以及合理控制鋼筋的損耗，在墩身箍筋及拉筋加工時(shí)將墩身高度按1 m為一個(gè)區(qū)段進(jìn)行劃分，各個(gè)區(qū)段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的箍筋周長(zhǎng)以及拉筋的長(zhǎng)度結(jié)合理論計(jì)算長(zhǎng)度進(jìn)行下料加工，各區(qū)段的箍筋及拉筋分別進(jìn)行捆綁運(yùn)輸，且對(duì)不同區(qū)段的鋼筋進(jìn)行編號(hào)，保證在現(xiàn)場(chǎng)施工中準(zhǔn)確安裝［9］。墩身主筋綁扎設(shè)置拉筋，對(duì)鋼筋綁扎成型質(zhì)量具有顯著影響，其工程效果見(jiàn)圖4。

3.4 墩身混凝土澆筑

墩身混凝土采用集中拌合，混凝土輸送車運(yùn)輸，混凝土泵車入模的施工方法施工。因墩身拉筋布置較密，墩身混凝土坍落度、澆筑入模方式與振搗，成為控制其施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素［10］。

為保證混凝土的泵送流動(dòng)性和和易性，混凝土坍落度要經(jīng)常保持在180 mm左右。墩身澆筑混凝土采用串筒引導(dǎo)，串筒可沿墩身橫橋方向布置左中右三處，澆筑時(shí)按從墩身兩側(cè)向中間順序澆筑?？紤]到單次混凝土澆筑高度為3～4 m，為防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，應(yīng)合理控制混凝土入模時(shí)自由下落的高度，通常控制在1 m以內(nèi)。

混凝土振搗，可根據(jù)手提式振搗棒長(zhǎng)度和澆筑高度控制在3～4 m，振搗半徑和插入點(diǎn)應(yīng)均勻合理?？紤]到混凝土泵送速度和墩身澆筑工作面，每次澆筑配置4臺(tái)插入式振搗棒。另外，因施工工藝原因，承臺(tái)、承臺(tái)墊塊及墩身混凝土必須分別澆筑，并從四個(gè)方向均勻泵送入模，以免預(yù)埋墩身主筋受混凝土擠壓而導(dǎo)致變形。

圖4 墩身拉筋安裝效果圖

4 結(jié) 語(yǔ)

高烈度設(shè)防地震區(qū)域，高速鐵路實(shí)體橋墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為滿足抗震設(shè)防要求，在墩身主筋規(guī)格、數(shù)量和布置密度等方面均得到顯著的加強(qiáng)，在原有施工工藝條件下，鋼筋施工難度和質(zhì)量保證成為關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)施工實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)研究，在設(shè)計(jì)上應(yīng)增加主筋定位鋼筋（以1.5 m/道為宜）和墩頂處定位箍筋（以2 m/道為宜）；同時(shí)，為解決此類問(wèn)題，所采用的墩身主筋定位安裝技術(shù)、箍筋和拉筋節(jié)段加工技術(shù)以及混凝土澆筑控制輔助技術(shù)等要綜合運(yùn)用，從而有效地解決了墩身主筋、墩身箍筋及拉筋精確下料、定位安裝、主體鋼筋幾何形位和墩身混凝土保護(hù)層厚度控制等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了橋梁下部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化了高速鐵路橋梁墩身施工工法。

［1］ 丁明波. 鐵路重力式橋墩抗震加固方法研究［D］.蘭州∶蘭州交通大學(xué)，2013.

［2］ 夏修身. 鐵路高墩抗震設(shè)計(jì)方法研究［D］.蘭州∶蘭州交通大學(xué)，2012.

［3］ 白琦成. 山區(qū)高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)幾個(gè)問(wèn)題探討［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011（2）∶50-54.

［4］ 屈愛(ài)平，高淑英. 梁-墩-樁基的動(dòng)力特性研究［J］. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，36（36）∶641-644.

［5］ 姚君芳，盛興旺，羅勁松. 鐵路剛架系桿拱橋拱、墩剛結(jié)點(diǎn)局部應(yīng)力分析［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011（2）∶55-53.

［6］ 陳敦，田杰，田大業(yè). 新型柱板式高墩施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2015，4（44）∶77-84.

［7］ 曹生學(xué)，黃宏斌，張駿. 變截面圓形空心高墩爬模施工技術(shù)［J］. 鐵道建筑，2004（3）∶3-5.

［8］ 賈康田. 橋梁高墩施工線形控制技術(shù)［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）∶44-47.

［9］ 李龍安. 地震災(zāi)害對(duì)鐵路橋梁的影響及其抗震設(shè)計(jì)與減隔震控制研究［J］. 西南公路，2010（2）∶12-22.

［10］ 高宗余，李龍安，屈愛(ài)平. 汶川大地震對(duì)鐵路橋梁抗震設(shè)計(jì)的啟示與建議［J］. 鐵道工程學(xué)報(bào)，2008（增刊2）∶183-189.

Construction and Constrol Technology of The Densely Covered Steel in Bridge Piers on the High—Speed Railway in the High Intensity Seismic Reigon

CHEN Yongxiang

U445.55+9

B

1008-3707（2016）08-0040-04

2016-04-20

陳永祥（1982—），男，浙江德清人，工程師，從事工程施工技術(shù)管理工作。