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1、空心桥墩封顶施工工艺1 工程简介连接郑州至西安的郑西铁路客运专线是我国首批开工建设的铁路客运专线。设计中普遍采用双线箱梁。由中铁三局承建的郑西铁路 ZQ04 标,桥梁桥墩高度超过 7 m 大多采用矩形空心桥墩。矩形空心桥墩墩顶长 680 cm、宽 300 cm,墩顶实心部分高 300 cm,空心薄壁墩壁厚顶部最小为 50 cm,在与实体部分衔接过渡段采用 30 cm90 cm 的倒角。2 工艺概述采用在实心段底部空心墩侧壁预留孔,孔内插入 A3 钢棒,在钢棒上面安装横向和纵向上下两层工字钢分配梁形成底模支撑系统。为了减轻支撑系统的重量、减少空腔内型钢和模板的安装拆卸工作量,顶部实心段 3 m
2、分两次浇注。首先浇注 1 m 高的实心段,待已浇注段混凝土达到一定强度后,再浇注顶部 2 m 高实心段。后浇注 2 m 高墩身混凝土重量依靠已浇注 1 m 高段形成的钢筋混凝土结构支撑。先浇注段与后浇注段混凝土经过养护后形成一个整体共同作用,施工完成后堵塞预留孔。3 施工工艺3.1 预留孔施工施工至实体段以下最后一节空心薄壁墩身时,在距离该节顶面一定高度的位置,两侧横桥向墩身墩壁上,各预埋 4 根内径 100 mm 的硬质 PVC 管,管两端采用聚乙烯胶带封堵,管内填塞接近最佳含水量能够拍实的土,以防局部漏浆堵塞孔道。PVC 管预埋深度以管顶距该节混凝土顶部高度为:下分配梁高+落架木楔高+上分
3、配梁高+模板高+10 mm。高度为 160 mm+55 mm+126 mm+55 mm+10 mm,总高为 406 mm。PVC 管采用在墩身钢筋内焊接井字形钢筋骨架定位,靠桥墩空腔一侧切割成与墩身变截面倒角相同的倾斜度,并紧贴内模固定。PVC 管长度以距墩壁外侧 10 cm 为宜,既保证了钢棒的锚固深度,又不致使预留孔贯通。混凝土浇注完毕拆模后,侧壁凿出预埋 PVC 管,并掏净孔内砂土。3.2 模板安装安装牛腿钢棒,钢棒直径不宜过大或过小,以略小于预留孔直径为宜,选用 90 mm 的 A3 钢。每根牛腿钢棒重约 35 kg,采用人工安装。为吊装方便,在每根牛腿钢棒及每根上下分配梁上,焊接钢筋
4、吊钩。将牛腿钢棒插入预留孔内,然后在牛腿上安装上下分配梁及落架木楔。上分配梁采用 12.6 号的普通工字钢,下分配梁采用 16 号普通工字钢。在上分配梁上安装底模。3.3 支撑材料拆除根据实体段混凝土配筋情况及混凝土早期强度的发展情况确定底部 1 m 高实体段的最短养护时间。混凝土浇注完毕,强度养护至设计强度的 50%以上时,即可拆除底模及底部支撑体系。在铁路客运专线混凝土施工中,普遍采用掺有粉煤灰等掺合料的高性能混凝土,其早期强度较低(一般气温不高时,5 天达到设计强度的 50%),养护时间定位 5 天。施工人员通过空心墩设计的入孔进入墩身空腔内,拆除落架木楔,使顶模脱离墩身后,拆除其余上下
5、分配梁,最后抽出钢棒牛腿。将预留孔清扫干净,采用掺有膨胀剂的同标号混凝土将预留孔堵塞密实。3.4 支撑系统荷载计算3.4.1 钢筋混凝土自重荷载 P1混凝土分两次浇注,支撑系统只承受 1 m 高的混凝土自重荷载。P1=1.5565.356125=208 kN。3.4.2 模板及支撑型钢自重 P(2 分为 P21、P22、P23 三部分)底模为建筑组合钢模板,单位面积质量为 34 kg/m2,P21=1.5565.3563410-2=2.83 kN。上分配梁为共 12 根单根长为 1.56 m 的工 12.6 的普通工字钢,单位长度质量为 14.22 kg/m,P22=14.221.561210
6、-2=2.66 kN。下分配梁为共 4 根单根长为 2.7 m 的工 16 的普通工字钢,单位长度质量为 20.51 kg/m,P23=20.512.7410-2=2.22 kN。3.4.3 人员,振捣设备重 P3荷载集度取 2.5 kN/m2,P3=1.5565.3562.5=20.83 kN。3.4.4 震动器振捣产生荷载 P4荷载集度取 2 kN/m2,P4=1.5565.3562=16.67 kN。3.4.5 倾倒混凝土产生荷载 P5采用混凝土泵车泵送入模,荷载集度取 4 kN/m2,P5=1.5565.3564=33.34 kN。3.5 钢棒牛腿检算钢棒选用 90 mm 的 A3 钢。=170 MPa,=85 MPa。面积 A=92/4=63.62 cm2。抵抗拒 W=93/32=71.57 cm3。容许抵抗剪力Q=2/3A=2/363.628510-1=360.5 kN。容许抵抗弯矩M=W=71.5717010-3=12.17 kNm。单根钢棒承受荷载 P=1/8(P1+P21+P22+P23+P3+P4+P5)=(208+2.83+2.66+2.22+20.83+16.67+33.34)/8=35.82 kN。Mmax=PL=35.820.254=9.10 kNm13 m)时,采用预留孔牛腿支架法施工较为经济、合理。
