鄧鵬舉/中鐵大橋局集團第四工程有限公司
大懸挑墩帽施工技術探討
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懸挑式墩帽施工,一般采用搭設支架的方案,而對于某些不能搭設支架的作業(yè)環(huán)境,可采用在墩身上搭設牛腿的施工方案。本文根據某鐵路橋梁墩帽懸臂大、施工作業(yè)環(huán)境差的特點,介紹其采用的牛腿支撐施工技術,可為同類墩帽施工提供參考。
大懸挑墩帽;墩帽施工;牛腿支架
橋梁墩帽的樣式各樣,施工方式也各不相同,有的墩帽和墩身是一體的,墩帽的模板和墩身模板為一體拼裝,墩身施工完成后直接在墩身模板上拼裝墩帽模板,即可進行墩帽的施工;有的墩帽是挑檐式的,墩身模板拆除完成后重新搭設施工平臺才能進行墩帽的施工。墩帽懸挑的尺寸也有大有小,對于懸挑小的墩帽,可通過在墩身施工時設置的預埋孔采用牛腿法施工,對于懸挑較大的墩帽,通常采用的是在承臺或地面上搭設支架,用以支撐懸臂部分的混凝土重量。本文結合實際工程案例,介紹其采用的牛腿支架施工大懸挑墩帽的施工技術。
某鐵路橋梁跨越河流,共6跨,分孔為19.53m×3+32.4m+19.53m×2,下部結構為鉆孔樁群樁方形承臺,墩身為圓端形實體墩身,墩帽均為懸挑式,上部結構為鋼板梁。該橋在旱季完成了鉆孔樁及墩身施工,為了不影響工期,墩帽施工在雨季照常進行。該橋共5個墩身,其中1、2、4、5四個墩帽懸挑0.5m,懸挑較小,采用牛腿方案施工,主墩3號墩墩身為6.5m×2m的圓端形實體墩,墩帽為11.375m×4.6m,墩帽高度為0.8m,墩帽縱橋向各懸挑1.3m,橫橋向右側懸挑1.3m,橫橋向左側設計有觀景平臺,該側墩帽伸出墩身的長度為3.575m,墩帽混凝土方量總計38m3,由于觀景平臺較大,僅平臺區(qū)域混凝土方量達11.5 m3。針對該類懸臂大的墩帽,一般考慮從承臺上搭設支架的施工方案,但由于該橋左側臨近既有鐵路線,加上雨季水位高漲,作業(yè)環(huán)境受限,從承臺上搭設支架的方案不能實施。施工時根據現(xiàn)場實際情況,采用在墩身施工時設置預埋板,再搭設牛腿支架的施工方案。
施工順序:預埋板及預埋孔施工(在墩身施工時進行)→安裝墩身縱橋向兩側的小牛腿并根據標高要求固定→整體拼接大牛腿并與預埋板固定→在大牛腿上安裝分配梁B1、B2、B3→安裝分配梁A1、A2、A3、A4、A5→鋪設底?!佋O側?!摻罱壴鷿仓炷痢炷琉B(yǎng)護→拆模。
大牛腿由HW300×300型鋼制作。分配梁A、B均采用HW300×300型鋼。小牛腿由[28b制作,橫桿采用雙拼成箱型,豎桿采用單根槽鋼,斜撐采用單根槽鋼。大牛腿水平桿長度4.084m,斜桿長度3.37m,根據懸臂端混凝土重心的位置,計算出斜桿與水平桿連接的位置,計算得出連接部位離大牛腿水平桿末端1.871m處。
對結構進行受力分析。該結構荷載的傳遞路徑為:墩帽混凝土自重通過模板傳遞至A類分配梁,A類分配梁傳遞至小牛腿及B類分配梁,B類分配梁傳遞至大牛腿,荷載傳遞方式簡單明了。采用結構力學求解器對該結構建模并進行受力計算,建模時預埋板處設定為固定端。計算結果顯示結構所受最大彎矩為48.13kN.m,彎矩最大處位于斜桿與水平桿連接處,大牛腿斜桿所受軸力最大,為166.42kN,斜桿受壓。彎矩和軸力均很小,HW300×300型鋼滿足結構受力要求。
通過設計計算,預埋板處所受彎矩最大值為34.95kN.m,軸力為166.42kN。查詢預埋件設計手冊并經計算,在墩身施工時預埋4塊鋼板,每塊鋼板通過9根?32mm鋼筋錨固在墩身內,鋼筋和鋼板之間采用塞焊,鋼板厚度為20mm,錨固鋼筋長度1m,末端設置90度彎鉤,彎鉤長度0.3m。
預埋板在墩身鋼筋綁扎時根據標高要求進行預埋,預埋板錨固筋與墩身鋼筋綁扎固定,確保澆筑墩身混凝土時預埋板位置不發(fā)生偏移。在小牛腿安裝位置共設置4個預埋孔,上下兩層,每層2個,預埋孔采用PVC管,PVC管內徑40mm,PVC管長度與墩身厚度一致,管內灌砂,兩端封堵,根據小牛腿豎桿開孔位置及標高要求固定在墩身鋼筋上,綁扎牢靠,確保澆筑墩身混凝土時預埋孔位置不發(fā)生偏移。
墩身施工完成后,把預埋孔清理疏通,通過預埋孔安裝小牛腿,豎向一組預埋孔兩側各設置1個小牛腿,用上下各1根共2根?32mm的精軋螺紋鋼對拉,精軋螺紋鋼用穿心頂張拉至35Mpa。大牛腿單片制作完畢,再將2片連接為整體,整體起吊安裝,大牛腿與預埋板之間采用現(xiàn)場焊接。大牛腿安裝完畢后,在上方縱橋向鋪設一層分配梁B1、B2、B3,在橋墩兩側橫橋向各鋪設2根分配梁A1、A2及A4、A5,并在A2及A4中間加設分配梁A3。分配梁A置于小牛腿和分配梁B上。在分配梁B上安裝墩帽底模及側模,然后綁扎墩帽鋼筋。
墩帽混凝土澆筑?;炷翝仓r從墩帽懸臂長度小的一端往懸臂大的一端進行,一次澆筑成型。
混凝土澆筑完畢后進行養(yǎng)護,達到拆模條件時進行模板的拆除。先拆除側模,然后將小牛腿精軋螺紋鋼放張,使小牛腿下落,底模則與墩帽脫開,逐步抽出底模及分配梁B、A,最后拆除小牛腿和大牛腿。
a.為了確保大牛腿標高一致,大牛腿分片制作完成后采用整體拼接再安裝,2片大牛腿之間用角鋼連接成整體;
b.大牛腿與預埋板連接處的焊接需確保焊接質量,增設加勁板,以確保該結構的安全性;
c.小牛腿豎桿穿精軋螺紋的孔應設置為豎向橢圓形,精軋螺紋安裝的位置應確保在橢圓孔的下部或中部,方便后期放張精軋螺紋后小牛腿有一定的距離下落,以便進行拆模;
d.為了底模拆除方便,在大牛腿上方A分配梁和B分配梁之間應進行抄墊,抄墊采用箱型結構制作,拆模時用割刀進行切割,使得分配梁下落。
針對大懸臂墩帽施工,除采用搭設支架的方案,本文結合實際案例,從設置預埋板,焊接牛腿的方案探討了另一種方法,可為同類施工案例提供參考,對條件受限的工程具有參考意義。
[1].嚴正庭,嚴捷.預埋件設計手冊,中國建筑工業(yè)出版社,1994.9.1.
[2].黃文莉,何雍容.預埋件設計探討,河北電力技術,2001,20 (4):47-49.