铁路桥梁高墩施工专项方案

中铁十四局向莆铁路指挥部新建向塘至莆田铁路工程 FJ-3A 标段京山特大桥高墩施工专项方案福建·尤溪2009-10-1京山特大桥高墩施工专项方案1 工程概况京山特大桥位于福建省永泰县长庆镇梅楼村境内，紧接长庆站，主要为跨越山间河流、洼地和道路而设。

中心里程为DK453A+280.688，桥全长1149.855m，本桥的两座桥台设计为空心桥台，1#墩和30#墩高墩设计采用圆端形实心墩、其余2#-29#墩身设计均采用圆端型空心墩，墩高32m~73.5m，平均54m，4#墩最高73.35m。

京山特大桥的重点工程、控制性工程。

本专项施工方案主要针对于圆端形双向收坡空心墩施工。

计划工期为30个月。

2 施工重难点和关键技术①高墩模板设计及主要施工工艺、方法②在复杂条件下，墩身线性控制③墩身混凝土外观质量控制④高墩施工风险控制3 模板设计及主要施工工艺和施工方法3.1 模板设计总体方案经过施工方案比选，京山特大桥空心墩施工采用类翻模施工工艺，即空心墩外模以顶口圆端半径尺寸最小处作为模板顶口，以底口圆端半径最大尺寸为模板底口1.5m为一节做全套模板，根据各个桥墩顶、底口尺寸调整模板节段长度，保证每个桥墩顶、底口处尺寸单独成节。

施工时圆端采用定型模板，中间平模向上翻升工艺，同时将施工完毕的的圆端模板转移到其他墩施工，模板设计自带支架。

各墩之间形成自带支架模板流水法施工作业。

确保墩身基本保持同时施工。

3.1.1模板设计京山特大桥空心墩设计基本上分为3个部分，下部为桥墩的实体部分；中间采用空心薄壁设计，外壁35：1，内壁1：70、1：80、1：55三种坡比形式；顶部为实体部分和墩帽。

京山特大桥墩身外坡比均设计为35∶1，考虑便于模板进行施工，外模以顶口圆端半径尺寸最小处作为模板顶口，以底口圆端半径最大尺寸为模板底口1.5m为一节做全套模板，根据各个桥墩顶、底口尺寸调整模板节段长度，保证每个桥墩顶、底口处尺寸单独成节。

根据计算结果，京山特大桥不同直径的圆端模共计加工105米，平面模板共加工6套，数量完全能够满足施工需要。

模板拼装图见下图：3.1.1.1 外模板构造的设计由于墩身高，模板倒用次数多，确定面板使用纵肋采用[12槽钢，后横梁采用2[16槽钢，纵肋和横梁组焊而成，模板法兰采用1.5cm钢板，连接螺栓采用Φ20螺栓，间距20cm。

模板外侧设置工作平台，工作平台宽80cm，工作平台采用螺栓每1m间距与模板进行铰接。

工作平台为施工提供较为宽阔的操作平台,同时工作平台通过螺栓连接后组成空间桁架保证了工人的施工安全。

模板拉杆采用Φ20精扎螺纹钢，拉杆孔只设置在墩身平面位置，横向间距1m，纵向间距90cm。

模板具体参数见下面模板圆端模及平面模板设计图：3.1.1.2 内模设计考虑到内模施工空间较小，墩身内部平面部分模板设计与外模一样，分割成高度1.5m的小块模板进行组合，将两端圆模制作成两块大模板进行组合。

面板使用5mm厚钢板制作，模板纵肋采用[8槽钢，圈肋采用[16槽钢，纵肋和横梁组焊而成，模板法兰采用1.0cm钢板，撑杆采用[16槽钢。

内模板拉杆采用Φ20精扎螺纹钢，拉杆孔与外模相对应。

共加工内模板板6套。

模板具体参数见下面模板圆端模及平面模板设计图：3.1.1.3 工作平台外模的工作平台，考虑墩身较高，墩台外采用搭设脚手架形式难以满足要求，同时支架的稳定性也得不到保证，同时工程量较大，投入的成本较高。

签于以上原因，京山特大桥外模工作平台主要靠在设计外模上利用预留螺栓孔，在竖向加劲肋上安装吊篮式三角支架，施工人员通过工业电梯和空心墩内部内爬梯进入工作平台。

内模工作平台内模考虑施工方便和人员操作安全和施工空间问题。

在墩中心搭设钢管支架，顶部设置横杆，放置厚度3cm 的脚手板，作为操作平台。

工作平台宽80cm ，工作平台采用螺栓每1m 间距与模板进行铰接。

工作平台为施工提供较为宽阔的操作平台,同时工作平台通过螺栓连接后组成空间桁架保证了工人的施工安全。

工作平台图见下图：3.1.1.4 模板的抗风设计福建地处沿河，受季风和台风的影响，同时墩身模板迎风面积较大。

模板设计和施工时应充分考虑模板的抗风性能。

从单块模板的刚度足够满足当地最大风力的要求。

施工过程中主要从模板的整体性进行考虑加固。

从工况最不利时考虑风力组合影响最大的时候在两层模板全部安装和翻升工作平台大样图 单位：cm完毕后。

施工过程中要求当风力超过6级时禁止模板翻升和拆除作业。

当模板翻升到位后立即组装成型，形成环形闭合体。

在模板的四个平模角分别设置四个吊环，利用已经施工下部混凝土Φ32的拉杆孔和通气孔设置为作为临时约束，采用Φ20钢丝绳利用紧线器（或其他类似工具）将模板进行预拉紧，必要的时候可以暂时利用钢筋直接临时焊接处理。

3.2 工艺原理空心墩分节施工，每节施工高度3 m，模板分定位导向模板与混凝土施工模板。

每个桥墩对应使用模板4．5 m，前一节模板预留1．5m模板保持紧固状态，作为导向模板，再向上顺接内外模板3 m，成为混凝土施工的模板体系。

墩身模板不同对应高度均采用不同的模板型号，同一型号模板在每个桥墩仅使用一次，然后拆除移到下一个桥墩对应工作面上，这样各个桥墩依次阶梯状使用模板，形成一种流水节拍倒用模板，每一节段模板向前流动使用。

墩身的中心对位和平面尺寸通过外模螺栓调整和承台上的锚桩调整。

施工上一模时，已施工的下一模的最上一节段的模板作为导向模板，由于墩身的内外壁均有坡度，因此在施工过程中应注意模板使用的排列顺序以保证墩身的线形平顺。

在施工过程中各墩身施工高度相差一模(3 m)以上，使一整套流水钢模板分节段应用于相邻若干桥墩上，拆除前一墩身的模板在地面进行打磨、涂油后，直接吊装下一墩身进行施工。

由于墩身施工自然环境相同，在进行空心墩流水法施工时，应重点解决施工空心墩不同部位时模板的配套以及施工机械和人员的现场调配工作，使每节段模板在各墩身之间形成不问断循环向前使用的流水效应。

其施工示意图和工艺流程图见下图。

3.3 主要施工方法3.3.1 钢筋连接作业工艺依据墩身的设计资料，墩身钢筋主要采用双层钢筋，钢筋施工快慢直接影响墩身的施工速度。

而影响钢筋施工速度关键钢筋接头的连接时间。

传统的连接方式无非两种形式，一钢筋提前预弯，形成单面搭接焊工艺；二采用双面搭接焊。

不管采用那一种均是采用现场连接，需要投入一定的人力、物力和花费大量的时间。

现场焊接尤其是立焊工艺质量很难达到施工技术要求，同时为了避免长时间施工安全发生的几率。

为此结合目前高墩施工，京山特大桥拟采用钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术。

（1）该技术和工法的特点钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接技术是钢筋等强度直螺纹连接技术的一种新形式，此技术已在建筑工程中应用广泛。

①接头强度达到行业标准JGJ 107-2003中接头性能要求。

②螺纹牙型好、精度高，连接质量稳定可靠。

③应用范围广：适用于直径14～50mm的钢筋在任意方向连接。

④施工速度快：螺纹加工提前制作，现场装配作业。

⑤施工安全可靠。

⑥节约能源。

（2）工艺原理将钢筋待连接部分剥肋滚压成螺纹，利用连接套筒进行连接，使钢筋丝头与连接套筒连接为一体，从而实现了等强度连接的目的。

钢筋加工和连接的工艺流程：①钢筋端面平头：平头的目的是让钢筋端面与母材轴线方向垂直，宜采用砂轮切割机或其他专用切断设备，严禁气割。

②剥肋滚压螺纹：使用钢筋剥肋滚压直螺纹机将待连接钢筋的端头加工成螺纹。

③丝头质量检验：操作者对加工的丝头进行的质量检验。

④带帽保护：用专用的钢筋丝头保护帽或连接套筒将钢筋丝头进行保护，防止螺纹被磕碰或被污物污染。

⑤丝头质量抽检：对自检合格的丝头进行的抽样检验。

⑥存放待用：按规格型号及类型进行分类码放。

钢筋连接工艺流程：①钢筋就位：将丝头检验合格的钢筋搬运至待连接处。

②接头拧紧：使用扳手或管钳等工具将连接接头拧紧。

③作标记：对已经拧紧的接头作标记，与未拧紧的接头区分开。

④施工检验：对施工完的接头进行的质量检验。

⑤绑扎其它钢筋。

（3）机具设备①钢筋剥肋滚压直螺纹机：钢筋剥肋滚压直螺纹机用于加工钢筋丝头，生产的JCBL-40型钢筋直螺纹剥肋滚丝机，该机构思新颖，性能优良，成型螺纹精度高，滚轮寿命长。

该设备集钢筋剥肋及螺纹滚压于一身，一次装卡即可完成两道工序，它主要由台钳、剥肋机构、滚丝头、减速机、冷却系统、电器系统、机座等组成。

②自控限位：对钢筋的夹持位置进行自控限位，型号划分与钢筋规格相同。

③螺纹环规：用于检验钢筋丝头的专用量具。

④力矩扳手及普通扳手：性能：100～350N．m。

⑤辅助机具:砂轮切割机。

用于钢筋端面平头。

（4）劳动组织①加工丝头每台设备3人，1人操作设备，2人搬运钢筋。

②连接钢筋每组3人。

（５）安全①参加丝头加工及连接施工的人员必须进行技术培训。

此项培训主要厂家现场进行指导。

②进行高处作业或带电作业的操作人员，应遵守国家颁布的《建筑安装工程安全技术规程》。

（６）墩身钢筋安装允许偏差钢筋安装允许偏差3.3.2 混凝土施工京山特大桥桥墩混凝土工程量比较大而且墩身比较高，为了便于混凝土质量控制，在京山特大桥12~14墩中间设置两台JS1000混凝土集中拌合站。

混凝土运输车运输到达现场，墩身高度小于30m时采用混凝土汽车泵灌注，墩身高度大于30m时采用塔吊配合HBT80A混凝土输送泵垂直运输入模。

A、混凝土的拌和：在对所有进场的水泥、砂、碎石、外加剂、掺合料进行试验检测，符合设计及规范要求的原材料才能用于墩身混凝土的拌和。

水泥、粉煤灰分别采用专用粒料罐进行储存，自动计量，每盘混凝土搅拌时间不少于2min。

B、混凝土的运输：混凝土运输采用混凝土运输车进行。

运输到现场后的混凝土必须进行坍落度、含气量的试验项目检测，各项指标符合要求方能由于墩身灌注，确保墩身灌注质量。

混凝土生产和运输时间主要在混凝土浇注速度的基础上进行，避免混凝土在罐车时间过长，应协调好拌和站搅拌混凝土和现场浇注混凝土的速度关系。

C、混凝土的垂直运输墩身砼浇采用塔吊和输送泵两套方案。

采用塔吊运输时，根据塔吊型号，选用合适的料斗，尽可能发挥塔吊工作能力，加快浇筑速度，本工程采用2t/40m型塔吊，根据不同的浇筑部位，每次起吊混凝土方量为0.8~1m3。

采用输送泵浇筑时，输送泵管附着于塔吊上，与翻模施工的平台支架完全分离。

D、混凝土灌筑砼配合选取的原则是：坍落度不易过大，早期强度相对较高，在浇筑速度允许的前提下尽量缩短混凝土初凝及终凝时间，以加快墩身施工速度。

根据现场情况，初凝时间控制在3―4小时，终凝时间控制在5―6小时为宜。

混凝土坍落度控制在14-18cm左右，采用输送泵垂直运输时，以满足泵送条件为宜。

本工程配合比主要由FJ-3A标中心试验室完成，施工单位依据现场混凝土工作性能，对混凝土各项指标进行控制。