山岭重丘区高墩桥梁施工方案探讨

　　摘要：本文着重对山岭重丘区高墩桥梁的施工中应注意的问题作了简要的探讨。

　　关键词：高墩桥梁,液压提升托架,爬升模板,徐变

　　在山岭重丘区修建高等级公路，因山高路陡，通常要选择较高的线位才能满足线形的要求，在跨越河谷时免不了要修建大量的高架桥梁，这样七八十米高、甚至上百米高的墩柱都有可能碰到，这么高的墩柱施工是不能按以往的普通办法处理了。故高墩柱的施工成为山区桥梁施工的重要研究课题，本文就此问题浅谈一下个人的意见。

　　1、施工方案的选择

　　高墩施工往往带有各种因素同时存在。由于墩柱越高，施工难度相对加大，施工安全因素同时会增加了很多。无论是从钢筋加工和运输、模板的搬运和爬升、砼的施工、施工人员的上下走动都带有各种安全因素，故高墩施工方案的选择可以从几个方面进行选择：

　　1.1采用钢管支架施工：

　　墩高≤30米时，一般采用抱墩钢管支架施工(即满堂支架施工)比较经济，且相对快速、安全，且验算起来比较简单。采用抱墩钢管支架施工时，首先要验算支架钢管的强度，计算支架钢管的间距、根数，检测地基的承载力，验算整个结构本身的重量以及模板的重量是否满足支架的要求。

　　1.2采用爬升模板施工：

　　爬升模板是一种将混凝土浇入固定模板内，待混凝土硬化到一定强度后，将模板拆离墙面，然后利用爬升设备进行模板提升，或自行爬升一端高度，采用逐段爬升的一种模板施工工艺。它适用于现浇混凝土竖向或倾斜结构的模板施工。它是直接利用建筑物的混凝土墙体作为支承主体来进行模板提升的。这种施工方法对于公路桥梁上来说，主要利用于墩柱结构截面为等截面的高墩施工。

　　其施工要点：

　　⑴安装程序一般为：测量放线→安装支架、模板系统→安装爬升装置和设备→布置操作平台和测量控制→调整固定好模板准备浇筑施工

　　⑵一般整体爬模施工操作工艺流程为：弹线→内架限位→升内架→升外架→升外模→绑扎钢筋→升内模→水平结构工程施工→降内模、校正→搭平台→浇筑砼

　　⑶拆除程序与安装程序相反，必须注意爬模一般在结构到顶后拆除，其安全措施、施工操作要求类似于滑模拆除方法。

　　爬升模板施工应符合以下要求：

　　①进入现场的爬升模板系列应按施工组织设计及有关图纸验收合格后方可使用。

　　②模板按安装程序安装完毕后，应马上进行测量校对合格后对所有的连接螺栓进行紧固检查，并进行试爬升验收合格后才能投入使用。

　　③正式爬升前，应先拆除与相邻大模板及脚手架的连接杆件，使爬升模板各个单元体分开。

　　④爬升时应先收紧钢丝绳，然后拆除螺栓。同时检查卡环和安全钩，调整好大模板或爬升支架的重心，使其保持垂直，防止晃动和扭转。

　　⑤操作人员应站在安全位置，不准站在爬升件上爬升，应站在固定件上爬升。

　　⑥爬升应稳起稳落，平衡就位。防止大幅度摆动和碰撞。注意防止爬升模板被其他构件卡住。发现卡住时，应立即停止爬升，排除故障后方可继续爬升。

　　⑦每个单元的爬升应在一个工作班内完成，不准中途交接班，更不允许隔夜再爬升，爬升完毕后应及时固定。

　　⑧高墩作业如遇五级以上大风时应停止施工。

　　⑨爬升完毕后，应将小型机具及螺栓全部收拾干净，不得遗留在操作架上。

　　1.3采用液压提升系统托架施工：

　　当墩高超过30米时，从节省经济方面考虑可以采用托架施工方案。采用托架施工时，首先要选择好支撑面，根据实际需要情况进行预埋件的布置和加固处理，然后再根据已设计好托架结构形式进行托架底座和排架的施工。

　　液压提升系统托架是主要利用于墩柱为四方形截面的结构且截面变化不大(最好是有一对称面尺寸保持不变)的情况下，利用墩柱混凝土结构作为固定支撑面(支撑面主要靠预埋好的插梢套筒和插梢完成)，然后在支撑面上作一固定支撑平台，再在支撑平台上搭设工作排架和安装液压提升系统，这样就形成了托架整体。

　　其工作要点：

　　1、液压提升系统托架操作工艺流程为：选位预埋插梢套筒→建立固定支撑平台→利用插梢将平台安设到插梢套筒上→搭设合适的工作排架→在工作平台上利用数个液压千斤顶和足够强度的钢铰线(钢丝绳)组成提升系统→等本施工段已完成达到强度要求后将钢铰线的一端固定在竖向主筋上，另一端穿在液压千斤顶的工作锚上→需要提升时可同时开动液压千斤顶使工作平台可以取出插梢，后让托架缓慢上升直至到达另一预埋插梢套筒位置进行固定。

　　2、注意事项：

　　(1)提升过程中应设专人检查各独立的提升高度，以保持托架的平稳性。

　　(2)托架上应控制存放重量，最好不要出现偏压。

　　(3)提升过程中应有人随时检查托架上的物件，注意防止提升过程中被其他构件卡住。发现卡住时，应立即停止提升，排除故障后方可继续提升。

　　(4)每个提升过程应在一个工作班内完成，不准中途交接班，更不允许隔夜再提升，提升完毕后应及时固定。

　　(5)高墩作业如遇四级以上大风时应停止施工。

　　液压提升系统托架工程实例：某大桥最高墩高为77.5米，墩柱结构为双柱式空心薄壁墩，空心墩截面尺寸为顺桥向为5米，横桥向墩顶尺寸为2.5米，墩底尺寸为4.05米，其壁厚为30cm，双墩柱间每隔25米设一横系梁，墩柱横系梁部分为1米厚的实心结构，其余部分为空心结构，其中空心部分每7.5米设一道横隔板。该桥使用了液压提升系统托架施工后，由于多个墩可以平行施工，减少了施工间歇现象，远远提高了施工的进度，比原来设计要求的时间提前了三分之一强;因这种施工方法直接在墩上施工它只需开始进行墩柱施工时制作操作平台，以及后来在墩上往上进行攀升而已，这样大大减少了因墩柱高度增加而需加高加密排架所增加的费用，经过核算在采用这种施工方法后总的投入比原来预算的投资费用减少了约60%，而且这种施工方法对于墩柱高度越高节约成本的效果越明显。

　　2、影响高墩施工的各种因素

　　2.1从结构方面考虑：

　　1、砼的徐变影响：

　　(1)砼收缩引起的墩顶高程的变化：砼收缩变形等于收缩率与墩高的乘积。砼收缩率为

　　εy(t)=3.24×10-4ΠMi (1-e-0.1t)

　　式中，t为时间，Mi为非标准条件的修正系数，可取为1.0;收缩变形等于收缩率乘以墩高的积。砼徐变变形的影响：安装上构和进行桥面铺装后，高墩将发生徐变变形，影响最后的桥面标高。

　　(2)砼徐变除受以上的因素影响外，还应考虑以下方面因素：

　　① 施工时的配合比不同会所产生砼应力也会不同;

　　② 施工过程中砼的振捣的密实程度也会影响到应力不同

　　2、温度变化引起的墩顶高程的改变，温度变形等于变形率与墩高的乘积，其变形率为εT=α1ΔT;其中α1为热膨胀系数：α1=1.0×1.0-5(1/°C)，ΔT为分析时段的温差。

　　对于一般的高墩，亦可将砼收缩变形作为温度降低来考虑。对整体浇筑的铪结构，相当于降低温度15°C~20°C;分段浇筑的砼或铪结构，相当于降低10°C~15°C;同时，考虑到砼徐变的影响，砼收缩的内应力应乘以0.45的系数。

　　根据以上的分析，在浇筑墩身砼时，应注意控制温度和时间，统一基准，以消除固有变形的影响。

　　3、风力产生的应力可以根据以下的公式进行计算：

　　W=K1╳K2╳K3╳K4╳W0

　　式中：K1为设计风速频率换算系数，对特殊大桥及高等级公路上的大、中桥梁采用1.0，其它桥梁采用0.85。

　　K2为风载体型系数，圆柱墩为0.8。方墩为长宽比大于1.5时用0.9;长宽比小于或等于1.5时用1.4。

　　W0为基本风压值(Pa)，当有可靠风速记录时，按W0=v2/1.6计算;若无风速记录时，可参照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-85)所规定的《全国基本风压分布图》，并通过实地核实后采用。

　　2.2通过施工测量来控制轴线偏位：

　　1、考虑到连续施工的影响，应注意提高测量放样的精度。

　　2、考虑到向阳面与背阳面日照时间的差异，应在规定时间内准时测量。

　　3、考虑上构安装和约束的影响，在上构安装时，应采取有效措施避免产生偏位和失稳破坏。

　　2.3高墩施工时对砼性能的要求：

　　2.3.1对砼配合比的要求：

　　1、强度：R3≥30MPa，R28≥40MPa

　　2、流动性：坍落度18~22cm，2h坍落度损失≤2cm

　　3、缓凝性能：初凝时间：墩身部分≥8h，横梁部分≥16h

　　4、水泥水化热要求：砼掺外加剂后，要求干缩小、体积干缩缝少，比率不得大于同一配比的基本砼。

　　5、可操作性：水平泵送距离≥250m，垂直泵送高程≥200m。

　　6、外观：外观色泽保持稳定，各段均匀一致。

　　2.3.2对砼水化热引起的温度裂缝的控制：

　　1、砼配合比：采用低热水泥，控制水泥含量，保证水泥细度，控制骨料含量，合理掺早强剂、减水剂、改善砼性能。

　　2、砼的拌制、运输、浇筑：拌制、运输应遮盖，冬季浇筑温度≮50°C，夏季砼入模温度≯25°C。

　　3、砼的温度控制：空心墩内外温差≯20°C，(采用双控、即控制升温，控制表面砼温降，如采用蓄热法，盖草袋，塑料薄膜等)。

　　4、测温：施工时预先埋设足够多具代表性的测温点。

　　5、泌水处理：如发现较严重的泌水现象，可用泌水材料及时将泌水清除，或用水泵将泌水从集水坑中抽出。

　　6、砼养护及施工缝处理：用M09养护剂在砼表面涂两遍。施工缝处理：对水平施工缝，在支模前凿除浮浆皮，并用气泵吹净。然后浇水湿润24h。浇筑新砼前，先铺厚30cm的C50水泥砂浆一层，以确保接口良好。

　　3、高墩施工中的应注意以下问题

　　⑴注意初始偏差的影响：尺寸偏差、材料不均匀、钢筋位置偏差及墩顶在施工荷载作用下产生过大的变形均会严重影响桥墩的稳定性。初始弯曲降低桥墩稳定性影响较大。桥墩越高，初始弯曲越大，降低越多。初始偏心和初始弯曲的影响大致相同。

　　⑵钢筋位置偏差的影响：主要是影响结构抗力。由于高墩的结构横断面尺寸很薄，对钢筋位置偏差的影响十分敏感。应严格保证钢筋位置准确。

　　⑶钢筋残余应力的影响：钢筋残余应力对高墩的受力和变形影响都很大，应尽量减少焊接，采用机械连接，消除残余应力。

　　⑷注意保证墩身受力均衡，防止偏载。当采用箍身平台施工时，要考虑受力不均匀的影响。

　　⑸注意加强养生工作：防止砼结构产生初始裂缝及不均匀受力的影响。在浇筑砼时，注意振捣应均匀、密实，防止砼强度产生过大的变异性。

　　参考文献

　　⑴刘屹立、王剑钊、宋平. 《建筑业10项新技术应用》.南京：江苏科学工业出版社，2002.5

　　⑵李永珠 《桥梁工程(公路桥梁与工程专业用)》北京：人民交通出版社，1997.9

《山岭重丘区高墩桥梁施工方案探讨》

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