李 景 山

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

1 概述

黃鴨河大橋位于天池水電站下水庫壩址下游約640 m處，主要用于水電站建設(shè)期間溝通左右兩岸交通。大橋設(shè)計(jì)為6×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡支梁橋，全橋總長256.17 m。大橋下部結(jié)構(gòu)施工內(nèi)主要包括2座橋臺(tái)(承臺(tái)及基礎(chǔ)、臺(tái)身、臺(tái)帽)及5座橋墩(承臺(tái)、墩柱、系梁、蓋梁)。1號～5號橋墩墩身采用雙柱式墩柱，墩底設(shè)置承臺(tái)，墩頂設(shè)置蓋梁，蓋梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋墩蓋梁結(jié)構(gòu)長10.7 m，寬2.5 m，高度2.3 m。

橋墩蓋梁底面距離橋下承臺(tái)位置高度最高為30.5 m，最低為25.5 m，為了滿足蓋梁施工時(shí)的支撐承重要求及便利施工，橋墩蓋梁施工采用了柱頂預(yù)埋圓鋼作為支撐的方法，即“穿鋼棒法”。

2 技術(shù)原理

在橋墩墩柱上預(yù)留孔，利用墩柱自身的支撐能力，結(jié)合鋼棒的支撐性能，兩者相互結(jié)合，并在其上面搭設(shè)支撐平臺(tái)，滿足聯(lián)系梁、蓋梁模板支撐體系承力要求，減少搭設(shè)施工排架工程量，快速安裝模板，以達(dá)到快速施工的目的。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 施工程序

墩身上測量放線→安裝鋼棒→安裝托梁→鋪設(shè)底?！鷾y量標(biāo)高放線→綁扎鋼筋→預(yù)埋墊石、擋塊鋼筋→安裝側(cè)模→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆除鋼棒與托梁。

3.2 施工方法

3.2.1墩柱頂預(yù)埋鋼棒孔

蓋梁以及聯(lián)系梁支撐體系中需要在柱頂垂直于蓋梁軸線預(yù)埋安裝圓鋼的孔洞，墩柱澆筑混凝土前預(yù)埋φ110 PVC管，管內(nèi)填充干燥細(xì)砂，模板安裝前管口封口，避免混凝土充填，并用井字形定位鋼筋焊接固定到墩柱鋼筋上，安裝位置準(zhǔn)確，預(yù)埋PVC管位置為：蓋梁底標(biāo)高—底模模板厚度—10×10 cm方木厚度—Ⅰ16工字鋼厚度—Ⅰ50C縱梁高度—機(jī)械式千斤頂—鋼板厚度—鋼棒半徑。

本工程使用的機(jī)械千斤頂型號為QL型螺旋千斤頂，額定起重量為50 t，最低高度為452 mm，起升高度250 mm，為了便于上部托梁水平高程的調(diào)整，機(jī)械式千斤頂起升高度定位為200 mm，穿柱鋼棒采用φ100 mm鋼棒，則穿柱鋼棒軸向中心安裝位置距蓋梁底面距離：

H=(12+100+160+500+452+200+16×2+50)mm=1 346 mm。

3.2.2鋼棒支撐系統(tǒng)

鋼棒支撐體系為鋼棒+托梁+工字鋼(縱橫布置)+方木+模板的模板支撐體系，如圖1～圖3所示。

1)穿鋼棒。

在墩柱上預(yù)留的φ110的孔中穿入φ100的鋼棒，鋼棒安裝位置要準(zhǔn)確，誤差不大于5 mm，兩端外露長度相等，均為50 cm，鋼棒安裝時(shí)，人工配合25 t汽車吊吊裝至預(yù)留孔內(nèi)。

2)托梁安裝。

托梁套在外露的剛棒上，首先將寬200 mm、厚度為16 mm鋼板鐵盒套在外露的鋼棒上，鐵盒內(nèi)徑為110 mm，比鋼棒直徑大10 mm，以利于穿入，鐵盒套上鋼棒后四個(gè)角空隙用三角木塊塞牢敲緊，防止鋼棒在鐵盒內(nèi)移動(dòng)。鋼板鐵盒上安置機(jī)械式千斤頂，鐵盒鋼板與千斤頂?shù)c(diǎn)焊固定，機(jī)械千斤頂頂端上焊接16 mm厚20 cm×20 cm鋼板，機(jī)械式千斤頂可調(diào)整支撐體系高度。

在機(jī)械千斤頂端鋼板上焊接兩條Ⅰ50C工字鋼縱梁，工字鋼縱梁安裝必須平穩(wěn)，高度通過機(jī)械千斤頂進(jìn)行調(diào)整。兩組工字鋼縱梁之間用20@200 mm鋼筋在底部進(jìn)行焊接，以提高工字鋼縱梁的整體穩(wěn)定性。工字鋼上單排放置Ⅰ16工字鋼橫梁，橫梁間距30 cm，Ⅰ16工字鋼與Ⅰ50C工字鋼采用點(diǎn)焊連接，其上進(jìn)行模板安裝。

3)支撐體系施工注意事項(xiàng)。

a.鋼棒必須對稱，孔洞位置必須置于與蓋梁縱向中心線垂直的軸線上，預(yù)埋PCV管要保持水平，安裝準(zhǔn)確，鋼棒伸出墩柱不少于50 cm。

b.機(jī)械式千斤頂安裝時(shí)必須安裝平穩(wěn)，千斤頂伸長到等高位置，頂面鋼板四個(gè)鋼板控制在同一水平高度。

c.縱梁下掛安全防護(hù)網(wǎng)，防止落物傷人。

3.2.3鋪設(shè)底模

蓋梁施工利用12 mm膠合板作為施工模板進(jìn)行施工，在鋼棒支撐體系的Ⅰ16工字鋼橫梁上滿鋪10 cm×10 cm方木，方木中心間距30 cm，方木上鋪膠合板，膠合板與方木用鐵釘加固牢固，作為底模。

3.2.4操作平臺(tái)施工

橋墩墩柱四周搭設(shè)施工操作平臺(tái)，作為人員上下通道及安裝支撐體系平臺(tái)。操作平臺(tái)采用抱柱方式將腳手架與橋墩墩柱連成整體，抱柱采用腳手架鋼管與扣件搭設(shè)，與滿堂腳手架連接至少一跨兩個(gè)扣件，抱柱時(shí)在墩柱與鋼管間放置20 mm厚木板，保護(hù)已澆筑完成的墩柱混凝土。操作平臺(tái)搭設(shè)1.2 m防護(hù)欄桿并掛安全網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。

3.2.5測量標(biāo)高放線

測量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙利用現(xiàn)場木樁或鋼筋樁側(cè)放出蓋梁的結(jié)構(gòu)邊線及高程，現(xiàn)場施工人員做好標(biāo)記并保護(hù)好測量樁。

3.2.6鋼筋制安

鋼筋原材料進(jìn)場要進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可投入使用。鋼筋下料嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙開具鋼筋下料單，鋼筋加工安排在鋼筋加工廠集中加工成型，并按鋼筋長度、規(guī)格分類擺放，注意防雨雪、防銹。最后運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行綁扎安裝，蓋梁底面、側(cè)面的保護(hù)層利用墊塊來保證，控制鋼筋保護(hù)層厚度為30 mm，鋼筋安裝時(shí)注意橋墩支座墊石的鋼筋預(yù)埋，預(yù)埋位置要準(zhǔn)確定位，嚴(yán)格按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)量安裝預(yù)埋鋼筋。

鋼筋制安要注意以下幾點(diǎn)：

1)鋼筋的表面要求潔凈、無損傷，使用前要將表面的油漬、漆皮、鱗銹等清除干凈，帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。

2)鋼筋焊接時(shí)存留的焊渣要清除，單面焊縫長度為10d，雙面焊縫長度為5d，焊接處與鋼筋彎曲處的距離不小于10d。

3)要避免在鋼筋的最大受力處設(shè)置接頭，鋼筋接頭要交錯(cuò)排列，接頭間距相互錯(cuò)開的距離不小于35d且不小于50 cm。

4)蓋梁鋼筋施工時(shí)，鋼筋彎曲要符合規(guī)范要求，盡量避免在接頭處彎起鋼筋。蓋梁底面、邊側(cè)的保護(hù)層利用墊塊來保證。主筋、箍筋間距要依據(jù)圖紙要求進(jìn)行。

3.2.7側(cè)模安裝

為了使混凝土澆筑蓋梁外光內(nèi)實(shí)，蓋梁模板要涂刷優(yōu)質(zhì)脫模劑，蓋梁鋼筋安裝定位后，支立側(cè)模，側(cè)模采用12 mm膠合板，模板外側(cè)橫豎采用10 cm×10 cm方木進(jìn)行固定，墩柱頂部混凝土澆筑完成后在其上預(yù)埋地錨，地錨連接拉條拉桿對蓋梁兩端模板進(jìn)行加固，蓋梁兩側(cè)模板使用對拉桿定位并加固。

3.2.8蓋梁混凝土澆筑

1)蓋梁混凝土澆筑前，要將模板倉號內(nèi)的泥土、碎石屑、雜物清理干凈，模板涂刷脫模劑，模板底側(cè)與橋墩墩柱連接處用水泥砂漿封口。

2)混凝土倉號清理完、模板加固牢固，振搗棒等澆筑設(shè)備準(zhǔn)備到位，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后，開倉澆筑。

3)混凝土澆筑要連續(xù)進(jìn)行，拌合站要保證混凝土的供應(yīng)用量，采用分層澆筑的方式進(jìn)行澆筑，每層混凝土澆筑厚度為50 cm?；炷帘仨氄駬v密實(shí)，振搗棒移動(dòng)距離不得超過振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗上層混凝土?xí)r振搗棒要插入下層混凝土5 cm左右，要注意控制振搗時(shí)間，要做到不欠振，不漏振，不過振，合適的振搗時(shí)間可從以下現(xiàn)象判斷：振搗混凝土無明顯下沉，混凝土不再持續(xù)冒出氣泡，混凝土表面泛出灰漿呈水平狀態(tài)，并將模板邊角填滿充實(shí)。每處混凝土振搗完畢后振搗棒要徐徐提出，要避免振搗棒碰撞模板、鋼筋和其他預(yù)埋件。

4)蓋梁混凝土采用37 m汽車泵進(jìn)行建筑入倉，混凝土澆筑過程中，要派專人檢查看護(hù)蓋梁模板，主要觀察蓋梁模板支架有無下沉、鼓突、脹模、傾倒等情況，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停止?jié)仓炷?，及時(shí)處理，在模板支撐及模板加固好并檢查無其他安全隱患后再進(jìn)行澆筑。

5)混凝土澆筑完成后8 h或終凝后，混凝土表面用土工布或黑棉氈覆蓋并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。冬季施工時(shí)若天氣溫度太低或遇到負(fù)溫天氣，則不再進(jìn)行灑水，僅用土工布或黑棉氈進(jìn)行覆蓋蓄熱養(yǎng)護(hù)。

6)混凝土澆筑完成12 h后可以拆除蓋梁側(cè)面模板，拆模時(shí)要避免重撬、硬砸，以避免損傷混凝土表面。底模板及穿柱鋼棒支撐體系的拆除需要蓋梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上，在冬季一般混凝土養(yǎng)護(hù)齡期不少于14 d以后方可拆除底模。

3.2.9拆除鋼棒與托梁

當(dāng)蓋梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求并可以進(jìn)行底模拆除時(shí)，同時(shí)進(jìn)行鋼棒支撐體系的拆除，首先由不少于4名施工人員同時(shí)控制千斤頂同步緩緩向下放落，千斤頂降落到最底位置，降落過程要保持降落速度緩慢進(jìn)行并且要使各處千斤頂同時(shí)同步降落，最重要的是要保持鋼棒支撐體系的平穩(wěn)。 拆除順序按照從上到下依次拆除，先拆除底模膠合板，再依次為方木、Ⅰ16工字鋼、Ⅰ50C工字鋼、千斤頂、圓柱鋼棒。拆除工字鋼時(shí)利用25 t汽車吊進(jìn)行吊裝，切割工字鋼焊縫采用角磨機(jī)安裝上切割片進(jìn)行切割。

鋼棒支撐體系拆除時(shí)應(yīng)注意：

1)拆除前檢查支撐體系是否存在損壞、連接松動(dòng)、焊接斷開等安全隱患，若發(fā)現(xiàn)這些安全隱患則必須進(jìn)行處理，處理完成后方可進(jìn)行拆除施工。

2)進(jìn)行鋼棒支撐拆除工作的人員，必須按照規(guī)范及安全作業(yè)規(guī)則佩戴好安全帽、安全帶，腳穿軟底鞋，設(shè)置安全網(wǎng)，且拆除工作人員必須身體健康，有恐高等不適合高空作業(yè)施工的人員禁止上崗施工。

3)利用汽車吊進(jìn)行拆除吊裝作業(yè)時(shí)，必須有專人指揮，汽車吊吊臂作業(yè)范圍內(nèi)禁止人員逗留，并設(shè)立明顯的作業(yè)及進(jìn)入標(biāo)志。汽車吊操作人員必須持證上崗，無證人員或非汽車吊操作人員不得進(jìn)行汽車吊吊裝作業(yè)。

4)利用25 t汽車吊拆除鋼棒、工字鋼支撐時(shí)，要安排專職安全員全程跟蹤監(jiān)控，糾正和消除施工中出現(xiàn)的不安全因素。

5)拆除的模板、方木、工字鋼及其他零部件嚴(yán)禁向下拋落，應(yīng)先將拆卸下的方木、模板平穩(wěn)放置在施工操作平臺(tái)上，使用25 t汽車吊分次吊裝，吊裝卸下的材料要擺放整齊，嚴(yán)禁亂堆亂放施工材料，保持現(xiàn)場文明施工。

4 鋼棒支撐體系安全性復(fù)核

對蓋梁支撐體系進(jìn)行受力驗(yàn)算，黃鴨河大橋5個(gè)蓋梁結(jié)構(gòu)完全相同，故本計(jì)算書取其中的單個(gè)橋墩蓋梁作為驗(yàn)算對象。

4.1 荷載分析

蓋梁尺寸：長×寬×高=10.7 m×2.5 m×2.3 m。

混凝土方量：63.2 m3，鋼筋混凝土蓋梁單位容重γ=26 kN/m3，則蓋梁自重G=γ×V=26×63.2=1 643.2 kN，蓋梁模板重6.9 kN。

蓋梁荷載：g1=G/S=1 643.2 /26.75=61.43 kN/m2。

模板荷載：gm=Gm/S=6.9/26.75=0.26 kN/m2。

施工人員荷載：gr=2.0 kN/m2。

S為蓋梁垂直投影面積。

傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載和振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載均按2.0 kN/m2考慮。

A3鋼材容許彎曲應(yīng)力:[σw]=145 MPa。

容許剪應(yīng)力:[τ]=85 MPa。

彈性模數(shù):E=2.1×105MPa。

4.2 分配梁受力驗(yàn)算

分配梁采用Ⅰ16工字鋼，工字鋼長3.5 m，跨徑2.5 m，中對中間距30 cm，Ⅰ16工字鋼自重：0.205 kN/m。

分配梁線荷載為：

q=(g1+gm+gr+2.0×2)×0.3+0.205=(61.43+0.26+2+2×2)×0.3+0.205=20.52 kN/m。

分配梁跨中彎矩：

計(jì)算得，Mmax=20.52×2.5×2.5/8=16.03 kN·m。

Ⅰ16工字鋼截面參數(shù)：截面慣性矩I=1 130 cm4，截面抵抗矩W=141 cm3。

彎曲應(yīng)力計(jì)算：

最大正應(yīng)力:σmax=M/W=16.03×106 N·mm/141=113.67 MPa≤145 MPa，滿足要求。

撓度計(jì)算：

由f=5ql4/(384EI)=5×20.52×103N/m×2.54 m/(384×2.1×105×106N/m×1 130×10-8)=4.4 mm。

f≤l/400=2 500/400=6.25 mm (容許撓度值)，滿足要求。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分配梁滿足受力要求。

4.3 縱梁受力驗(yàn)算

縱梁采用2根Ⅰ50C工字鋼A3鋼材，每側(cè)1根，Ⅰ50C工字鋼自重109.354 kg/m。 縱梁荷載分布如圖4所示。

縱梁的荷載為：

q=(G+Gm+(gr+2.0×2)×S)/l蓋梁/2+0.205×3.5×1/0.3/2+1.093=(1 643.2+6.9+(2+2.0×2)×26.75)/10.7/2+0.205×3.5×1/0.3/2+1.093=86.9 kN/m。

Ⅰ50C截面參數(shù)：I=50 640 cm4，W=2 080 cm3。I/S=41.8 cm，d=16 mm。

彎曲應(yīng)力計(jì)算：

縱梁彎矩：

MA=MB=1/2×q×a×a=1/2×86.9×2.4×2.4=250.272 kN·m=250 272 N·m。

MC=(q×l×l/8)×(1-(4×a×a)/(l×l))=(86.9×5.9×5.9/8)×(1-(4×2.4×2.4)/(5.9×5.9))=127.852 kN·m。

所以，Mmax=MA=MB=250 272 N·m。

由圖4可知，縱梁最大彎曲正應(yīng)力：

σmax=Mmax/W=250 272×1 000 000/2 080=120 323 076 Pa=120.32 MPa。

安全系數(shù)取1.2，則1.2×120.32=144.38 MPa<145 MP，滿足要求。

剪力計(jì)算：

V1=qa=86.9×2.4=208.56 kN，V2=ql/2=86.9×5.9/2=256.36 kN。

即最大剪力:V=256.36 kN。

τ=VS/(ID)=256.56 kN/(41.8 cm×16 mm)=38.4 MPa≤85 MPa,滿足要求。

縱梁撓度計(jì)算：

f=(5-24a2/l2)×ql4/(384EI)=(5-24×2.4×2.4/5.9×5.9)×(86.9×103N/m×5.94 m)/(384×2.1×105×106N/m×50 640×10-8)=0.34 mm。

f≤l/400=2 400/400=6 mm，滿足要求。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，縱梁滿足受力要求。

4.4 鋼棒受力驗(yàn)算

查表知φ100鋼棒參數(shù)：截面面積A=78.5 cm2。

每根鋼棒在縱梁下部承擔(dān)豎向集中荷載，則主要計(jì)算其所受剪應(yīng)力即可：

縱梁支座反力(即鋼棒所受剪力)：

RA=RB=(q×l/2)×(1+(2×a)/l)=(86.27×5.9/2)×(1+(2×2.4)/5.9)=461.54 kN。

則鋼棒所受的最大剪應(yīng)力V=461.54 kN。

剪應(yīng)力計(jì)算：τ=V/A=461.54 kN/78.5 cm2=58.8 MPa≤85 MPa。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鋼棒滿足受力要求。

5 結(jié)語

近年來隨著我國建筑設(shè)施的不斷發(fā)展，橋梁工程的建設(shè)也逐漸增多，高墩施工技術(shù)將被越來越多地應(yīng)用在橋梁施工過程中。并且，為適應(yīng)工程建設(shè)的發(fā)展，橋梁高墩施工技術(shù)也必將隨之完善，為橋梁的施工建設(shè)發(fā)揮重要的作用。

橋梁高墩采用穿鋼棒法施工技術(shù)，充分利用混凝土等強(qiáng)時(shí)間，各墩柱平行作業(yè)，資源重復(fù)利用率高，也避免了大體量承重腳手架搭設(shè)，大大節(jié)約了成本，縮短了工期。穿鋼棒法施工技術(shù)為高墩蓋梁及聯(lián)系梁施工提供一個(gè)既節(jié)省成本，又能保證質(zhì)量的行之有效的施工方法，是一種非常好的值得廣泛推薦的施工方法。