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        橋梁高墩關(guān)鍵工序施工技術(shù)

        2022-06-02 08:37:14黃瑞珊徐大義
        廣東土木與建筑 2022年5期
        關(guān)鍵詞:系梁墩身高墩

        黃瑞珊,李 鍇,徐大義

        (廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司 廣州 510500)

        0 引言

        《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范:JTG∕T 3650—2020》新增“高墩high pier”術(shù)語(yǔ),將高度大于或等于40 m 的橋墩界定為“高墩”,高度小于40 m 的橋墩墩身,一般可采用常規(guī)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工,當(dāng)墩身高度達(dá)到或超過(guò)40 m 時(shí),通用的機(jī)械設(shè)備已較難于滿足施工的要求,而需要采用一些特殊的方法、手段及機(jī)械設(shè)備方能進(jìn)行作業(yè)[1]。

        對(duì)于高墩來(lái)說(shuō),截面面積小、墩身高,墩頂無(wú)約束時(shí)在風(fēng)荷載的作用下,墩身會(huì)產(chǎn)生一定的撓度,墩身設(shè)計(jì)中心點(diǎn)位置不是處于一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài),高墩施工定位很難準(zhǔn)確控制,施工測(cè)量是一個(gè)難點(diǎn),這是一步關(guān)鍵工序。

        最近幾年公路和鐵路橋梁在橋墩施工過(guò)程中,因模板失效、支架坍塌而造成事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,究其原因,其中模板安裝的固定與支撐是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要因素[2],所以,模板安裝在高墩施工各工序中甚為關(guān)鍵。

        1 工程概況

        某大橋橋長(zhǎng)192 m,上部結(jié)構(gòu)采用6~30 m 簡(jiǎn)支箱梁,下部構(gòu)造采用單排雙柱式橋墩,橋墩間設(shè)有系梁,墩頂設(shè)蓋梁,墩身直徑為1.8~2.8 m,墩身高17.5~48.0 m,其中3#橋墩高48.0 m,墩間間距3.2~4.2 m,蓋梁尺寸為8.2 m×2.2 m×1.6 m。3#橋墩位于地勢(shì)較平坦的山(河)谷,其余1#、2#、4#、5#墩位于35°~45°的陡坡上。橋型布置如圖1所示,橋墩設(shè)計(jì)主要數(shù)據(jù)如表1所示。

        圖1 橋型布置Fig.1 Bridge Layout

        表1 橋墩設(shè)計(jì)主要數(shù)據(jù)Tab.1 Main Data of Pier Design

        2 橋墩總體施工方案

        本大橋位處山谷,因受項(xiàng)目概算的制約,橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇的是6~30 m 跨徑的簡(jiǎn)支梁橋,結(jié)構(gòu)形式多種多樣。確定施工方案時(shí),施工成本是考慮的主要因素,經(jīng)過(guò)施工方案比選,橋墩與橋墩之間采取平行作業(yè),各個(gè)橋墩流水作業(yè)。利用鋼棒托架法施工墩間系梁和墩頂蓋梁,同步施工墩身;模板材料選擇組合鋼模板,廠家定制,現(xiàn)場(chǎng)拼裝;搭設(shè)人行安全爬梯用作施工作業(yè)人員和小型機(jī)具、操作工具往返作業(yè)面,爬梯高度超過(guò)40 m 要采取特殊措施;采用汽車吊、塔吊垂直起吊物料。以墩間系梁為節(jié)點(diǎn),分節(jié)段施工,墩身、系梁施工依順序進(jìn)行,最后施工蓋梁。

        3 高墩施工關(guān)鍵工序

        高墩施工有2 個(gè)關(guān)鍵工序:①墩身的施工定位;②墩身模板安裝的固定和支撐。

        3.1 墩身的施工定位

        文獻(xiàn)[1]規(guī)定:高墩施工前應(yīng)編制測(cè)量控制方案,施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)墩身的平面位置和垂直度進(jìn)行監(jiān)控,條件具備時(shí)宜采用激光鉛垂儀進(jìn)行監(jiān)控。施工測(cè)量中應(yīng)考慮日照對(duì)墩身扭轉(zhuǎn)的影響,當(dāng)日照影響較大時(shí),測(cè)量宜在夜間氣溫相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行。

        在橋墩施工放樣測(cè)量時(shí),需對(duì)各墩的控制性里程樁號(hào)、基礎(chǔ)坐標(biāo)、設(shè)計(jì)高程等數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算,確認(rèn)無(wú)誤后方可實(shí)施測(cè)量。數(shù)據(jù)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)施測(cè)需由不同的測(cè)量技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)核和復(fù)測(cè),減少或避免人為錯(cuò)誤,最大限度地防止出現(xiàn)差錯(cuò)[1]。

        本項(xiàng)目采用全站儀坐標(biāo)法與激光鉛垂儀投測(cè)豎向軸線雙控方法對(duì)墩身的平面位置定位,同時(shí)對(duì)墩身垂直度進(jìn)行監(jiān)控。具體方法如下:

        ⑴用全站儀放出首級(jí)墩身平面中心點(diǎn)位和墩身平面縱橫軸線,這是橋墩的基礎(chǔ)軸線,對(duì)其平面位置要嚴(yán)格控制,反復(fù)核對(duì)。每向上施工一級(jí),均需用全站儀測(cè)出墩身的中心點(diǎn)位和軸線。

        ⑵在首級(jí)墩身平面縱橫軸線上選擇6 個(gè)比較合適的位置作為激光鉛垂儀工作的控制點(diǎn),如圖2所示。施工中用激光鉛垂儀將橋墩的基礎(chǔ)軸線準(zhǔn)確地向墩身的上一級(jí)引測(cè),并保證各級(jí)相應(yīng)軸線位于同一豎直面內(nèi),即保證墩身的垂直度。在每一級(jí)系梁(或蓋梁)頂面用墨線標(biāo)記出橋墩的縱橫軸線,方便與墩身坐標(biāo)中心點(diǎn)相校核[3-4]。

        圖2 地面橋墩軸線控制點(diǎn)設(shè)置Fig.2 The Ground Pier Axis Point Setting

        ⑶墩身施工到一定高度時(shí),受風(fēng)荷載的作用,墩身會(huì)有微小擺動(dòng),由于高墩的這一特殊性,在施測(cè)時(shí)需選擇良好的天氣狀況,減少溫差、陽(yáng)光、風(fēng)速等氣候因素的影響。這一階段的施測(cè)要選擇風(fēng)力較小的狀況下進(jìn)行,避免大風(fēng)天氣施測(cè)作業(yè)。對(duì)同一級(jí)墩身中心點(diǎn)位要多次放樣,取其幾何形心作為墩身的中心點(diǎn)位,并用激光鉛垂儀引測(cè)的軸線進(jìn)行校核,確定的中心點(diǎn)位測(cè)量誤差在允許范圍以內(nèi)。

        3.2 墩身模板安裝的固定

        3.2.1 墩身模板下口的固定

        結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的“四點(diǎn)限位法”來(lái)確定模板下口的位置,即沿墩身混凝土面縱橫軸線的方向,以軸線交點(diǎn)為圓心,以墩身橫截面設(shè)計(jì)尺寸為直徑,在墩身混凝土表面的前后左右4 個(gè)點(diǎn)位對(duì)稱焊接短鋼筋對(duì)模板下口限位,確定模板的平面位置,如圖3所示。利用模板底部四周預(yù)埋的短鋼筋,對(duì)模板下口進(jìn)行固定。當(dāng)模板初步安裝后,對(duì)模板上口的位置,則通過(guò)吊錘球來(lái)慢慢調(diào)整和確定。

        圖3 橋墩模板定位Fig.3 Bridge Pier Template Positioning

        3.2.2 墩身模板上口的固定

        對(duì)墩身模板上口的固定,通常的施工方法是在墩身縱橫方向采用4根纜風(fēng)繩對(duì)稱固定。本項(xiàng)目編制的專項(xiàng)施工方案最初也是采用此方法,纜風(fēng)繩在蓋梁高度處的最大長(zhǎng)度達(dá)70 m,在專家論證過(guò)程中,對(duì)其安全可靠性提出質(zhì)疑,要求專項(xiàng)方案對(duì)此施工方法進(jìn)行驗(yàn)算與完善。通過(guò)對(duì)模板固定方案的再次深入研究,對(duì)原施工方法進(jìn)行改良,通過(guò)施工實(shí)驗(yàn),確定采取“拉與撐”相結(jié)合的施工技術(shù)。

        縱橋向固定沿用常規(guī)方法,對(duì)稱設(shè)置2 根纜風(fēng)繩固定墩柱模板,纜風(fēng)繩一端連接模板上口螺栓孔,另一端連接在地面或相鄰系梁頂面預(yù)埋地錨,如圖4?所示。

        橫橋向固定則采用改良施工技術(shù),采取“拉與撐”相結(jié)合的方法對(duì)墩身模板上口進(jìn)行固定。當(dāng)墩身施工到蓋梁位置時(shí),墩身高度達(dá)到48 m,纜風(fēng)繩的長(zhǎng)度達(dá)到70 m左右,長(zhǎng)距離操作調(diào)整模板平面位置與垂直度不便捷,地面地錨的位置也要相應(yīng)變換,洪水暴發(fā)時(shí)對(duì)地錨和纜風(fēng)繩造成很大影響,所以本項(xiàng)目使用1 根長(zhǎng)6.46 m 的φ102×3 鋼管來(lái)抵抗墩身由外向內(nèi)的橫向風(fēng)荷載,其一端支撐在墩模板的

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