牛角坪特大桥2号墩薄壁、高墩施工技术.pdf

5 6 桥梁建设 2 0 0 7年第 4期 文章 编号 ： 1 o 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 0 7 ) 0 4 0 0 5 6 0 3 牛角坪特大桥 2号墩薄壁、 高墩施工技术 张剑 啸 ( 中铁大桥局集团第 四工程有限公司， 江苏 南京 2 1 0 0 3 1 ) 摘 要 ： 牛 角坪特 大桥 2号主墩 高 9 8 m， 除底 部 6 m、 墩 顶 1 2 m 范 围为 实体段 外 ， 其余 部 分 均为空心薄壁结构 ， 混凝土量 1 5 2 2 2 m。 。该墩 身具有截面面积大、 墩高、 单次混凝土浇筑方量大以 及混凝土级别高、 泵送高度高等特点。介绍 2号主墩墩身施工技术。 关键词 ： 连 续 梁桥 ； 薄壁 高墩 ； 桥 梁施 工 中图分 类号 ： u4 4 8 2 1 5 u4 4 5 5 5 9 文献 标识 码 ：a co n s t r u c t i o n te c h n i q u e s f o r thi n 。 w a l l a nd hi g h ri s e p i e r no 2 o f ni u j i a o p i n g b r i d g e zhang j i a n - x i a o ( th e 4 t h en g i n e e r i n g c o ，l t d ，ch i n a z h o n g t i e ma j o r b r i d g e en g i n e e r i n g gr o u p，na n j i n g 2 1 0 0 3 1 ，ch i n a ) ab s t r a c t ：th e ma i n p i e r no 2 o f ni u j i a o p i n g br i d g e i s 9 8 m h i g h a n d a l l p a r t s o f t h e p i e r a r e o f h ol l o w t hi n wa l 1 s t r u c t u r e wi t h t he e x c e pt i on t h a t t he pa r t s o f t he 6 - m he i g ht a t t he b ot t o m a nd 2 - m he i gh t a t t he t op o f t he p i e r a r e o f s o l i d s t r u c t ur e wi t h t ot a l c on c r e t e v o l ume of a l l t h e p i e r u p t o 15 2 2 2 m 。 the p i e r i s c ha r a c t e r i s t i c of l a r g e c r os s s e c t i on a r e a，g r e a t he i g ht ，ma s s i v e c onc r e t e v o l u me o f on e t i m e c a s t i n g，h i g h gr a d e c o nc r e t e a n d hi gh c o nc r e t e p umpi ng a l t i t ud e i n t hi s p a pe r ，t he c on s t r u c t i on t e c hn i q ue s f o r t he p i e r a r e de a l t wi t h ke y wo r d s ：c o nt i nu ou s gi r de r br i dg e；t hi n wa l l a nd hi g h r i s e p i e r ；br i d ge c on s t r uc t i o n l 工 程概况 牛 角坪双线 特大桥 为襄 渝线增 建二线 工程 中的 控 制性 工程项 目， 主桥 采用 1 0 0 m- i- 1 9 2 m+ 1 0 0 m 预应力 混凝土 连续 刚构 ， 其 1 9 2 m 铁 路 双线 t形 刚 构跨度 位居 同类型桥 中亚 洲第 一 。牛 角坪 特大 桥 2 号墩位于 3 1 0省道上， 为牛角坪特大桥 的控制工期 项 目， 受前期道 路改 移 及 墩旁 山体 加 固工 程施 工 影 响 ， 工期严重滞后 ， 因此优化 2号墩施工方案 ， 缩短 节段施 工周期 ， 对 牛角 坪 桥 总体 工期 实 现有 着重 要 意义 。 2号墩 墩身高 9 8 m， 墩底截 面尺 寸 3 6 8 m1 1 m， 墩顶 截面 尺寸 9 2 m1 1 m； 除墩身底 部 6 0 m、 顶部 1 2 m范围为实心段外 ， 其余墩身中部均为空 心结构 ， 空 心截面 尺寸 6 8 m8 0 m。为便 于检查 在距 墩顶 7 4 m 处 设 一 圆端 形 进 人 洞 ， 进 人 洞 宽 0 7 m， 高 1 4 m； 在墩 内侧每隔 1 5 m 设一检查平 台 ， 检 查平 台宽 6 0 c m， 厚 3 0 c m， 采 用现浇混 凝土 ， 2 层检查平台间依靠爬梯连通。墩身外侧顺桥 向为垂 直坡 度 ， 横 桥 向 2次 变坡 后 至墩 顶 ， 底 部 3 2 m 为 r 一 9 7 3 4 c m 圆曲线 ， 其余 6 6 m采用 1： 1 2的坡度收 坡 ； 墩身 内侧横 、 顺 桥 向均 为直 坡 。2号 墩 墩 身结构 见 图 1 。 2号墩墩 身混凝 土量 1 5 2 2 2 m。 ， 钢筋 重 7 1 1 t 。 钢筋 分 2 5 、 1 6 、 1 2三 种规 格 ， 混 凝 土共 有 3种类 型 ： 墩身底 部至地 面线 以上 1 m 部 分采 用 c 4 0抗侵 蚀混 凝土 ， 地面线 以上 1 m 至墩 顶往 下 4 m 部 分采 用 c 4 o普通 混凝土 ， 墩顶 至墩顶 以下 4 m 部 分采 用 c 5 5高强 混凝土 。 收稿 日期 ：2 0 0 7 0 4 0 3 作者简介：张剑 啸( 1 9 6 7 一) ， 男， 高级工程师 ， 1 9 9 0年毕业于长沙铁道学院土木系铁道工程专业 ， 工学学士 。 维普资讯 牛角坪特大桥 2 号墩薄壁 、 高墩施工技术 张剑啸 5 7 a - a 3 6 8 0 图 1 牛角坪特大桥 2号墩墩 身结构 2总体 施工方 案选定 2号墩墩身具有墩高、 截 面面积大 ， 横桥向圆曲 线 、 斜线 2次变坡 ， 单次 混凝土 浇筑方量 大 以及混 凝 土级别高， 泵送高度高等特点。因此对模板刚度、 拼 装和拆卸方便度 、 混凝土配置、 泵送等提出了很高的 要 求 。 墩身采用无动力式爬模分 2 1 节逐节浇筑施工 ， 具体分节组成为 ： 4 7 i n+1 9 4 5 5 m +4 3 5 m。 其 中底部 3 2 m 圆弧段 由 7次折 线代替 曲线 过渡 ， 上 部 6 6 m 分 1 4次逐 节浇 筑施工并 预 留 2 5 m 与 0号 块一 同浇筑 。模板选 用某 专业 公 司设 计 的 z lc b 一 2 4 0型爬 升模 板 ， 由平 面模 板 系 统 、 爬 架 系 统 、 工 作平台系统和锚固系统 4部分组成。墩身 2 5主筋 采用直螺纹接头接长， 每节长度 4 5 m， 其余 1 6 、 1 2斜向钢筋、 水平筋 、 箍筋、 架立筋在钢 筋加工 厂 成 型合 格 后运 送 至 现 场 ， 采 用 搭 接 绑 扎 接 头 接 长 。 混凝土采用混凝土工厂 2台 1 5 0 0 l大型拌和站生 产 ， 通过 3台 8 m。 混 凝 土搅 拌 车 运送 至 墩 位处 ， 再 由 2台 9 0 m。 h高压混凝 土输送 泵泵送 施工 。由于 该墩身截面巨大 ， 为加快施工进度， 在墩身对角共安 装 2台 1 4 0 t m塔 吊和 1台 1 t 建筑电梯负责模板 提 升 、 材料输 送及作 业人员 上下 。 第 1 5 节 墩身单 次混凝 土浇 筑量均 超过 1 0 0 0 m 。 ，按大体积混凝土施工要求布设冷却水管循环系 统 ， 以降低混凝土强度形成期间产生的大量水化热 。 墩内检查平台现浇混凝土采用满堂支架法进行 施工 ， 第 1 层检查平台施工时支架落在墩身实体段 混凝土顶面， 从第 2层开始支架落在已浇筑的检查 平 台混 凝土上 进行施 工 。 3 模 板 系统 3 1 模板组 成 z l c b 一2 4 0 爬 升模 板 主要 由平 面模板 系 统 、 爬架系统、 工作平台系统和锚 固系统组成( 见图 2 ) 。 面板采用芬兰进 口的 一2 1 mm维 萨板 ， 竖肋采用 h2 0木工字 梁 ， 背带采 用 1 4 槽 钢 组 ， 该模 板 自带安 全操作平台、 下挂修补平台， 内外模共由 2 8个单元 组成 ， 具有重量轻 、 安拆 调节方便 、 快捷 、 刚度大等 优 点 。 操作 笛 羹 锚固系 壳 平面模板系统 。 j _ 拉杆 内筒平台 毒 1 i i l 。 j 图 2 z lcb一2 4 0墩 身 模 板 系 统 立 面示 意 ( 1 )平面模板系统 。平面模板系统包括 2 1 mm 厚 胶 合 板 、 h2 0木 工 字 梁 、 钢 背 楞 、 连 接 爪 、 吊钩 。 其 中木工字梁选用长度为 4 5 7 m， 其布置的最大间 距 为 3 0 0 mm， 水平 钢 背 楞 的最 大 间距 为 1 2 5 0 m m l 1 ，最底 端 水 平 钢 背 楞距 离 模 板 底 边 缘 为 3 0 0 mm； 面板与 木工字 梁 通过 铁钉 或 木 螺丝 固定 ， 钢背 楞与木 工字 梁之 间通 过 连接 爪 相 连 接 ， 有 机 地将 三 者联结牢固； 模板之 间主要通过板 间芯带将相邻钢 背楞定位联 结， 从 而使桥墩 各分块 模板连 成一个 整 体 。 ( 2 )爬架系统。爬架系统包括挑架、 主背楞、 斜 撑 、 主梁 三 角架 、 吊平 台 。 ( 3 )平 台系 统 。平 台 系统 包 括 爬架 主平 台、 内 筒平台、 上部操作平 台、 下挂平台、 防风拉杆。 ( 4 )锚 固系统 。锚 固 系统 包括 m3 6 d 2 0爬 锥 、 d 2 0高强螺 杆 、 埋 件板 、 m3 6 受力 螺栓 、 平垫 圈 。 3 2 模 板施 工 ( 1 )第 1 节墩身施工仅安装模板平 面系统和锚 固系统预埋件 ， 第 2节墩身施工时安装爬架系统， 待 第 3 节施工时安装下挂修补平台 ， 此时全套模板系 统 安装完 毕 ， 见 图 2 。 ( 2 )第 1 、 第 2节墩身 为实体 段 ， 不 安装 内模 板 ， 施 工采用 通 长内拉杆 ， 拉杆 规格 为 2 2 mm 圆钢 ， 水 平 问距 1 0 m， 竖向间距 1 2 m。第 3节墩身施工时 安 装 内模 板 。 维普资讯 5 8 桥梁建设 2 0 0 7年第 4期 ( 3 )每 个 单 元 模 板 通 过 1个 m3 6 d 2 0爬 锥 、 m3 6 6 0受力螺栓等锚固系统 固定在 已浇筑墩身 上 ， 上节 墩身施 工时 预埋锚 固埋件 系统 ， 埋件 系统包 括 m3 6 d 2 0爬锥 、 d 2 0高强 螺杆 、 埋件板 ， 混凝 土浇 筑后 ， 模板后移， 将 m3 6 6 0受力螺栓安装在 m3 6 d2 0爬锥上 。吊机将模板连同爬架、 吊挂平 台分单 元 吊装 就位 ， 支架 卡 在受 力 螺栓 上 ， 并 插 上保 险 销 。 锚固埋件系统预埋 、 模板安装顺序见图 3 。 埋件板 一 高强螺杆 步骤1 ：埋件系统预埋 步骤2 ：模板后移 亳 座受 力 螺 栓 白 步骤3 ：支座及受力螺栓安装 步骤4 ：模板拼装 、对位 图 3 模板锚 固埋件 系统预埋、 模板安装顺序 ( 4 )为便 于拆模 ， 在 内模 上设置 了 1 块宽 5 2 c m 的小单元模板 ， 拆模时先拆除该单元模板 ， 再拆除其 他 单元 。该模板 系统通 过爬架 上 的可调斜 撑调整 模 板的垂直度； 通过微调装置将模板下沿与上次浇筑 完的混凝土结构表面顶紧 ， 确保不漏浆、 不错台。 ( 5 )墩 身底部 3 2 m 范 围两 侧面 采用 r一9 7 3 4 c m圆弧段 ， 经过优化 ， 将该部分圆弧段采取 8次折 线进行过渡 ， 与圆弧相 比， 墩身截面尺寸最大偏差 2 1 c m， 线形满足设计要求 ， 并节约 了 1套 圆弧段 模板 。 4 钢 筋加工 、 安装 ( 1 )墩 身 2 5主筋 沿 内外 壁 均 匀布 置 ， 问距 1 o c m， 净 保 护 层 5 c m。 2 5主 筋 采用 直 螺 纹 接 头 接 长， 第 1 -2节施工时 9 0 m 接长 1 次 ， 由于该墩身 截面巨大 ， 在钢筋骨架形成前 ， 容易发生失稳， 后改 为 4 5 m接 长 1 次 。 其 余 1 6、 1 2 斜 向 钢 筋 、 水 平 筋、 箍筋、 架立筋在钢筋加工厂成型合格后运送至现 场 ， 采用 搭接 绑扎 接 头 接长 。接 头 搭 接 长度及 2层 接头间错开间距和数量应满足规范要求 j 。 ( 2 )主筋两端在钢筋加工厂提前车丝， 每端车 丝长 3 3 c m， 1 1 个丝距 ， 待验收合格后运送至墩身 上安装， 螺纹套筒长 6 5 c m， 主筋每端伸入套筒 内 的长度应为套筒长度的一半， 套筒接头按照规范要 求进行抗拉试验。 ( 3 )墩身斜面主筋不能 自稳， 直面及斜面主筋 根 据 内外 层 主筋 问 距设 计 专 用定 位 支架 进 行 定位 ， 定 位支架 由钢管 脚 手组 拼 成 单元 ， 定 位 支架 与 上节 混凝土内预埋件焊接固定 ， 待钢筋骨架形成后， 再拆 除定位支 架 。 ( 4 )钢筋 保 护 层采 用 定 制 的塑料 垫 块 实 现 ， 以 提 高混凝 土外 观质量 。 5 混凝 土配 合 比设 计及施 工 5 1 原 材料 选用 由于桥位 地处 山 区 ， 周 围地材 极度 匮乏 ， 砂 石料 均选用 自行破 碎 的 机制 砂 、 碎 石 。水 泥选 用 四川 广 安腾辉水泥厂生产的 p 04 2 5级， 掺二级粉煤灰， 外加剂选用 hl 一2防腐剂和 f ac聚羧酸型高效减 水剂 。 5 2 混凝土配合比设计 墩身混凝土共有 c 4 0抗侵蚀混凝土、 c 4 0普通 混凝 土 、 c 5 5高强 混凝土 3种类 型 ， 施 工前 分别 设计 3种混凝土配合比( 见表 1 ) 。墩身施工横跨冬季和 夏季 ， 根据 季节 、 气 温不 同对配 合 比进 行相 应 调 整 川 。 5 3 第 1 -5节墩身大体积混凝土施工 5 3 1 冷 却水 管布置 第 1 5节墩身单次混凝土浇筑量均超过 1 0 0 0 m 。 ，其 中第 1节 实体 段 混 凝 土浇 筑量 达 1 7 9 0 m。 ， 按大体积混凝土施工 ， 在墩身内埋设循环冷却水管， 冷 却管为 4 2 mm 焊管 ， 水平 间距 1 0 m， 高 度方 向 间距 1 2 m， 每节布置 4层 ， 冷却管通水时间不少于 7 d 表 1混 凝 土 配合 比设 计 ( 下转 第 7 4页) 维普资讯 7 4 桥梁建设 2 0 0 7 年第 4期 本工程仿真分析表明该桥主梁除修补混凝土底 板外 ， 其他各 处应力 均在安 全范 围 内， 而 修补混 凝土 部分在成桥状态下是安全的， 但在其最不利工况下 出现 较大 的拉 应力 ， 应 采 用 特种 材 料对 修 补混 凝 土 部分 进行填 补 。 目前 ， 该 桥修 补加 固施 工 已经完 成 并通 过 成桥 动静 载试验 ， 从 施 工现 场 的情况 看 ， 效 果 良好 ， 未 再 出现类 似 问题 ， 证 明修 补加 固措施 是正确 可行 的 。 参考文献 l e l l 韩大建 ， 梁立农 ， 徐郁 峰 ， 等珠江 大桥有限元仿 真分 析 j 桥梁建 设 ， 2 0 0 4 ， ( 3 ) ： 3 4 3 7 2 华南理工大学城市建设研 究中心新光 大桥有限元仿 真分析报告 r 2 0 0 5 3 郑凯锋 ， 陈宁， 张晓翘桥梁结构仿真 分析技术 研究 i- j 桥梁建设 ， 1 9 9 8 ， ( 2 ) ： 1 0 1 5 ，mmmmmmmmlmmmm，mmm，m，mmmmm，m，m， m， m，m ( 上接 第 5 8页) 5 3 2混凝 土浇筑 混凝土采 用混凝 土工 厂 2台 1 5 0 0 l大 型拌 合 站生 产 ， 通过 3台 8 m。混 凝 土 搅 拌 车 运 送 至 墩 位 处， 再 由 2台 9 0 m。 h高压混凝土输送泵泵送施工。 由于墩身截面巨大 ， 以桥中线为界 ， 左右对称布置 2 台布料 机配合 施工 ， 混 凝 土采用分 层浇 筑 ， 分层 厚度 控制在 3 0 c m 以下， 5 0 、 7 0棒插入式振捣， 施工坍 落度 1 6 1 8 c m， 混 凝土初 凝时 间不小 于 1 0 h ， 以保 证不 出现施工 缝 。 5 3 3防止 大体积 混凝 土开裂 的措施 ( 1 )优 化混凝 土配 合 比设计 。通 过试 验合 理选 用低热水泥及其用量， 掺用适量粉煤灰 ， “ 超量” 取代 部分水泥， 降低水泥水化热； 掺适量缓凝剂， 控制混 凝土浇筑速度 ， 以推迟水泥水化热释放 ， 从而降低混 凝土 的温升值 。 ( 2 )严 格选择 与控 制粗 、 细骨 料 的规格 和质 量 ， 选用 级配 良好 的粗 骨料 。 ( 3 )布设循环冷却水管， 降低内部温升 。 ( 4 )采 用 薄层 浇 筑 方 法 ， 严格 控 制 分 层厚 度不 大于 3 0 c m， 保证在初 凝 时间 内上层混凝 土必须 覆 盖 下层混凝土 ， 并加强混凝