桥墩与横系梁同步施工工法

1、桥墩与横系梁牛腿托架同步施工工法中铁二局第一工程何寿海 刘汉龙 唐 江 唐丽茹 周 莉1. 前言桥梁高墩设计时，需要在两墩柱间设置横系梁以增加墩身横向刚度，防止墩身横向失稳。高墩 横系梁传统的施工方法有支架法、钢棒法和抱箍法等。钢棒法和抱箍法需要先将墩柱施工完毕，在 墩柱上穿设钢棒或安装抱箍后安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与横系梁按两道工序分开组织 施工；支架法可采取墩柱与横系梁分开或同步施工，需将墩柱模型或墩柱混凝土施工完成前方能搭 设支架。横系梁传统施工方法存在施工周期长、施工速度慢、施工工序繁琐等缺点，不能到达墩柱 与横系梁同步、快速、简便的施工。在汕昆高速公路贵州境板坝桂黔界至江底

2、黔滇界第一合同段桥梁下构施工中，课题小 组通过对墩身及横系梁施工工序、模型结构进行深入研究，总结形成桥墩与横系梁牛腿托架同步施 工技术，实现桥墩与横系梁同步、快速施工，加快桥梁下构施工进度，提高施工效率。通过该工程 成功应用，总结形成此工法。2. 工法特点2.0.1 墩柱与横系梁同步施工横系梁利用墩柱模型作为支撑柱，改变传统方法依靠墩柱支撑的方式，实现墩柱和横系梁混凝 土同步施工。2.0.2 操作简便、施工进度快牛腿事先焊接在墩柱模型上，墩柱模型安装到位后，在牛腿上安装型钢搭设系梁施工平台，然 后安装系梁底模、钢筋、侧模，同步施工墩柱、系梁混凝土，减少传统方法穿设钢棒、搭设支架安 装系梁施工平

3、台时间，操作简便、施工进度快。2.0.3 施工本钱底牛腿托架法施工横系梁从材料的投入上分析，较传统施工方案投入的材料费用低，同时横系梁 平台材料可全部倒用于盖梁施工，材料的周转利用率高，施工本钱底。3. 适用范围本工法适用于公路和市政桥梁桥墩设有横系梁的施工。4. 工艺原理双柱式桥墩与横系梁牛腿托架同步施工工法原理为：墩柱模型即作为墩身混凝土施工的外模又 作为横系梁施工的支撑柱，同时承受墩柱混凝土、系梁及施工平台的施工荷载。事先在墩柱模型上 焊接牛腿，墩柱模型安装就位后在牛腿上安装横系梁施工平台，安装系梁钢筋、模型，系梁混凝土 和墩身混凝土同步浇筑；砼到达设计强度后，撤除系梁模型、托架平台、墩

4、柱模型倒用至该墩位上 一节墩柱和横系梁，同样方法完成上一节墩柱和上一道横系梁的施工，直至该墩位施工完成。5. 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程见图 5.1模型撤除图5.1施工工艺流程图5.2操作要点牛腿施工牛腿设计：牛腿采用两根长500mm、200mm的20a槽钢焊接成“口字型；槽钢顶部安放垫板， 采用200 X200mm、3=20mm钢板制作并与槽钢焊接，用来搁置千斤顶；焊缝间满焊。牛腿设计见图 。牛腿与墩身模型连接：牛腿与墩柱模型连接采取焊接方式，焊接在半圆形墩柱中间位置，竖向距模型顶1170mm 焊接位置由系梁托架平台千斤顶、工字钢、槽钢及系梁底模厚度确定;牛腿长边与墩身模型竖向

5、肋墩身模型设计采用80槽钢焊接，焊接长度不小于400mm，焊缝厚度不小于5mm 经验算焊缝长度 200mm能满足设计要求，平安系数按2倍考虑；为加强模型结构的稳牛腿与墩柱模型连接见图5.2.1-2 。固，对牛腿连接处的一节墩柱模型的竖向肋与面板焊缝满焊处理。图521-1 牛腿设计图图521-2牛腿与墩柱连接图墩柱钢筋模型安装1钢筋安装：墩柱钢筋在钢筋加工场集中加工，采用平板运输车运至施工现场，再采用吊车起 吊安装就位；钢筋吊装前，在钢筋笼四周布设砼垫块，垫块按梅花形、不少于4个/m2布置。2模型制作与安装1模型设计：墩柱模型设计为大块钢模、分节制作节段长1.5m和2.0m，每节由两个半圆形组合

6、。面板采用3 5mm钢板、横向连接法兰采用12mm钢板气割而成、竖向连接法兰采用 75 X8mm 角钢、竖向加强筋采用 80 X8mm扁钢和8号槽钢间隔设置、水平筋板采用80 X8mm扁钢；周边 设置©18mm、间距200mm螺栓孔，通过$ 16mm螺栓连接。焊接要求：水平筋板双面焊接，筋板与面板之间断焊，距离150-200mm、焊接长度40-50mm。2模型安装：按照墩柱设计高度，对模型进行现场组拼；墩柱模型按半圆形方式组拼，采用汽车吊车一次起吊安装就位。墩柱模型组拼时，根据系梁设计高程推算组拼模型高度，然后确定所需 组拼模型模数节数及节长度，并将事先焊接有牛腿的一节墩柱模型置于顶

7、部。3模型固定：墩柱模型采取缆风固定，在模型上部拉设三处模型周边均分布设，设置角度4560 °以保证模型稳定。墩柱模型安装完成后，在墩柱一侧安装定制的平安爬梯作为操作人员上下通行通道。平安爬梯沿墩柱竖向搭设，采用0 10钢筋、每间距5m在墩柱上固定一道，以保证爬梯稳定性；同时爬梯四 周挂设平安密目网， 采用扎丝严实绑扎在爬梯上，爬梯底部四脚采用10 X10cm方木支垫，方木安放在实地上，以保证架体的稳定。现场平安爬梯搭设见图。考前须知：必须在中部位置布设一道8号槽钢作竖向加强筋，利于牛腿焊接；模型每处螺栓孔图522-1 平安爬梯搭设图523系梁托架平台安装托架平台由QLD50螺旋千斤

8、顶最大顶伸长度150mm，经验算32吨螺旋千斤顶能满足设计要求、145a工字钢长度12m 和14b槽钢长度4m，考虑了两侧操作平台所需宽度组成。 系梁施工完后，千斤顶、工字钢和槽钢可用于盖梁施工，系梁托架平台兼做工人操作平台。墩柱模型按照设计位置校正后，安装系梁托架平台。具体操作步骤及要点如下：1千斤顶安装：先旋出千斤顶的螺旋杆，旋出长度710cm，然后将千斤顶安放在牛腿上；测量千斤顶螺旋杆顶部高程是否满足设计要求，假设与设计高程有偏差，那么调节千斤顶使螺旋杆顶部高 程满足设计要求。2工字钢安装与加固：采用汽车吊车起吊工字钢，并将其安放在墩柱模型两侧的千斤顶上。工 字钢的固定措施为分别在距工字

9、钢两端3.9m位置采用$ 20mm拉杆将其紧固在墩柱模型上。将工字钢固定完毕后，方能进行下道工序施工。3槽钢安装：槽钢采用汽车吊车起吊安装，在工字钢上按间距45cm均匀安放。系梁托架平台设计见图，现场系梁托架平台安装见图523-2 。图523-1系梁托架平台设计图图523-2现场系梁托架平台安装图524系梁模型钢筋安装托架平台安装完毕后，对高程、平面位置等进行检测，检查合格后进行下道工序施工。具体施 工顺序为：横系梁底模安装t横系梁钢筋安装t横系梁侧模安装。系梁底模、侧模设计成大块钢模。底模安装完成后测量放样，进行系梁钢筋和侧模安装。具体见图所示。横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台。托架平

10、台设计时，已将14槽钢加长至4m，操作平台充分利用横系梁两侧的空余空间每侧1.3m 设置；在平台槽钢上铺设厚 12mm木板，槽钢端部竖向焊接长1.2m钢管，钢管中部、顶部横向焊接$ 16钢筋，外侧挂设平安密目网。施工考前须知：为了便于上一节墩柱模型的定位连接及系梁模型的倒用，在系梁模型上再增加一节长度1.0m或1.5m的墩柱模型。增加一节墩柱模型的长度需根据施工的上一节墩柱的长度确定，同时注意墩柱钢筋下料时也随之加长。图5.2.4-1横系梁模型安装图墩身系梁砼浇筑对模型垂直度、中线位置、墩柱模型加固、系梁平台加固等检验合格后，进行下道工序混凝土 施工。混凝土在拌和站集中拌制，罐车运至现场，吊车

11、起吊入模。模型内挂设串筒，混凝土对称、 水平分层浇筑，层厚控制 50cm，采用插入式振捣器捣固。混凝土采用土工布覆盖洒水养生，模型撤除后缠裹塑料薄膜养生，养护时间不少于14天。施工考前须知：为减小混凝土入模时产生的冲击荷载对托架平台的影响，系梁混凝土从两侧墩 柱位置入模，并保证对称施工。模型撤除待混凝土强度到达设计强度后进行模型撤除。模型撤除采取人工配合汽车吊车进行撤除，按照 后支先拆、先支后拆的原那么顺序进行，具体为横系梁侧模t横系梁底模及托架平台t墩柱模型。撤除后的系梁、墩柱模型就近倒用到该墩位上一节墩柱和横系梁的施工。横系梁、墩柱模型的 倒用见图526-1，现场墩柱及横系梁施工完成图片见

12、图526-2 。施工考前须知：横系梁顶增加的一节墩柱模型保存不撤除，便于上一节墩柱模型的定位连接。图5.2.6-1横系梁、墩柱模型倒用图526-2现场墩柱及横系梁施工完成图5.3劳动力组织本工法需要的劳动力按钢筋制安、模型托架安装、混凝土施工等工序划分，需要劳动力见表 5.3.1 劳动力配置表。表5.3.1劳动力配置表序号工种人数人工作内容备注1现场负责人1现场指挥、协调2技术贝1施工技术指导序号工种人数人工作内容备注3试验员1试验检测4平安员1现场平安检查5吊车指挥员1吊车操作指挥6钢筋工6钢筋制作安装7模型工6模型、托架平台的安装及撤除8混凝土工4混凝土浇筑合计216. 设备与材料6.1主

13、要设备本工法需要的设备主要有：钢筋加工设备、模型托架平台安拆设备、砼拌制运输设备、砼捣固 设备等。需要设备见 6.1主要设备配置表。表6.1主要设备规格数量表序号设备名称规格单位数量台备注1砼拌和设备套12钢筋加工设备套13汽车吊车25吨台14砼罐车12m3台25插入式振捣器ZDN80台31台备用6.2主要材料本工法无特殊材料，使用的工程材料主要有：Q345钢筋，钢模型，QLD50螺旋千斤顶、145a工字钢、14槽钢。7. 质量控制7.1质量控制标准双柱式桥墩与横系梁牛腿托架同步施工质量控制执行?公路桥涵施工技术标准?JTGTF50-2021 相关规定标准。7.2质量控制要点经现场施工总结，双

14、柱式桥梁墩身与横系梁牛腿托架同步施工质量控制要点有几个方面：7.2.1 牛腿长边与墩身模型竖向肋 80 槽钢焊接，焊接长度不小于 400mm ，焊缝厚度不小 于 5mm ；肋筋与面板焊缝满焊处理只针对牛腿连接处的一节墩柱模型 ，以加强模型结构的稳固。7.2.2 必须在中部位置布设一道 8 号槽钢作竖向加强筋，利于牛腿焊接；模型每处螺栓孔位置 必须按照设计采用的螺栓进行连接，严禁漏连。7.2.3 千斤顶安装完成后测量螺旋杆顶部高程满足设计要求，偏差控制在± 10mm 范围内。8. 平安措施8.0.1 墩柱系梁施工属高空作业，整个施工过程操作工人仍应按规定要求配戴平安帽、平安绳 等平安设

15、施。施工工程中，搭设定制平安爬梯作为上下通行通道。平安爬梯沿墩柱竖向采用$10钢筋、间距 5m 在墩柱上固定一道，以保证爬梯稳定性;同时爬梯四周挂设平安密目网，用扎丝严实绑扎在爬梯上，爬梯底部四脚用 10 xiOcm方木支垫，方木安放在实地上。8.0.3 托架平台工字钢采用$ 20mm 拉杆紧固在墩柱模型上，未固定完毕之前，不能进行下道工 序施工。8.0.4 横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台，以保证后续工序的施工操作人员的平安。9. 环保措施9.0.1 施工便道采用洒水车洒水，防止扬尘。9.0.2 混凝土浇筑完成后假设有剩余，由拌和站调度人员统一安排处理，严禁随意倾倒在施工现场。9.0.

16、3 养护完成后，将覆盖的土工布、塑料薄膜集中收集堆放，防止其在施工现场随意飘散影 响环境。10. 效益分析10.1 经济效益本工法不仅为墩柱与横系梁同步快速施工提供了技术支撑，而且创造了良好的经济效益，具体分析情况如下：本工法与支架法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿、千斤顶加工字钢方式、支架法采用满堂架作方式，上部平台使用的材料槽钢均一样；从施工时间分析，支架法施工需要先安装墩柱模型，然后搭设支架安装系梁施工平台再施工系梁，但本工法能实现墩柱模型安装完成后立即进行系梁施工平台的搭设，经现场实施情况统计支架法施工循环周期为 9天，比照后一个

17、循环本工法较支架法减少施工时间2天。与支架法相比，本工法节约本钱费用 4.24万元针对本工程，节约施工时间约 30%，本钱费用分析见表 10.1 o 本工法与穿钢棒施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使 用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、穿钢棒法采用钢棒加千斤顶方式，上部平台使用的 型钢材料均一样工字钢、槽钢；从施工时间分析，穿钢板施工需要先将墩柱施工完毕后，再穿设 钢棒安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计本工法施工循环周期含砼养生期为7天，穿钢棒施工循环周期为

18、11天，比照后一个循环本工法较钢棒法减少施工时间4天。与穿钢棒法相比，本工法节约本钱费用 9.29万元针对本工程，节约施工时间约 50%，本钱费用分析见表 10.1 o 本工法与抱箍施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、抱箍法采用抱箍加千斤顶方式，上部平台使用的型钢 材料均一样工字钢、槽钢；从施工时间分析，抱箍施工需要先将墩柱施工完毕后，再安装抱箍安 装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少 一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计本工法施工循环周期含砼养生期为7天，抱箍施工

19、循环周期为11天，比照后一个循环本工法较抱箍法减少施工时间4天。与抱箍法相比，本工法节约本钱费用11.25万元针对本工程，节约施工时间约 50%，本钱费用分析见表 10.1 o表10.1本钱费用比拟表序号施工方案每道横系梁一套支撑 体系材料费用万兀拟投入数 量套费用万元备注1支架法1.601219.202钢棒法1.571421.983抱箍法1.711423.94按1.6m墩径计算4牛腿托架法1.41912.69本工法较支架法节约本钱费用6.51万兀、较穿钢棒法节约本钱费用9.29万兀、较抱箍法11.25万元。注：1以上费用计算根据本工程所在地材料价格计算，上表不含工期节约的本钱费用。2. 上表投入套数根据本工程工期安排计算。10.2社会效益采用墩身与横系梁牛腿托架同步施工方法平安、质量可靠，且施工工艺简便、施工进度快、成本低，效益良好。本工程桥梁多、工期紧、施工任务艰巨，采用此工法平