高墩T构桥梁施工技术

1、铁路大跨高墩T构桥0号块施工技术1 工程概况新建级铁路宜（昌）万（州）铁路马水河大桥位于湖北省建始县境内，桥址位于U型峡谷地形中，跨马水河谷及既有红建公路，地势陡峻，峭壁林立，桥面与河面高差约125m，是宜万线25个重点控制工程之一。马水河大桥全长281.66m，中心里程DK174+786.85，全桥共计4个墩台，孔跨类型为：双线（116+116）m T型刚构+1-32m后张梁，箱梁全长233.6m（含两侧梁端至边支座中心各0.8m）。采用道碴桥面，桥面顶宽10.7m，底宽6.0m。大桥为全桥位于平坡、直线上，设计时速160公里/小时。该桥1#墩（刚构主墩）采用矩形厚壁空心墩，墩高108m，最

2、大建筑高度约145m，与梁部按空间框架形式相接；T构单侧悬臂长度98m，其跨度在同类型桥梁中居世界之首，主梁为C60变截面预应力高强混凝土箱梁，单箱单室直腹板，墩顶截面梁高为12.2m，边支点梁高为4.7m，其底缘按R=631.017m的圆曲线进行过渡变化。箱梁顶板宽10.7m，底宽为6.0m，道碴槽宽8.4m。顶板厚34cm，靠近主墩中心处顶板厚加厚至44cm。腹板宽由4555708090cm，局部加厚至110cm。底板厚32150cm，主墩中心处加厚至250cm。其中0号块高12.2m，长16.0m，设计方量884.73 m3。0号块的纵向预应力束共126束，采用19-75钢绞线，锚具采用

3、VLM15-19型；顶板横向预应力筋采用5-75钢绞线，张拉端采用VLM15B-5型锚具，锚固端采用VLM15B-5P型锚具锚固，沿纵桥向每隔50cm左右分布一道；腹板竖向预应力筋及底板横向加强预应力采用32精轧螺纹粗钢筋。0号块预应力管道集中、钢筋密集。全桥示意图及断面如图1所示。2 方案选择0号块是箱梁与墩身联结的关键部位，也是箱梁悬臂灌筑法施工的首道工序，由于0号块断面高、混凝土体积大、钢筋、波纹管交错密集，结构受力复杂，是箱梁悬臂灌筑法施工周期最长，施工技术难度最大的一个节段，因此，保证0号块施工质量是箱梁施工的关键。0号块施工的灌筑方案的选择主要考虑一次还是两次灌筑的问题，实践中主要

4、从技术保证措施上进行分析。0号块需设置临时托架作为支撑系统完成施工，临时支撑的作用，一是作为0号块施工的作业平台和受力支撑结构；二是在有支座的预应力连续梁悬臂灌筑法施工时，临时支撑可以承受悬灌过程中产生的部分不平衡弯矩。临时托架形式的选择与桥梁的结构形式（有无支座）、桥墩高度、河床条件（是否有条件做到落地支架）、经济合理的器材等诸因素有关。对高桥墩从托架布设上来看，托架可以分成3种形式：（1）悬臂扇形式托架，即在墩身内预埋型钢牛腿，用万能杆件拼装成扇形托架；（2）悬臂三角式托架，即在墩身内预埋型钢牛腿，由型钢焊接杆件组成三角形托架；（3）悬臂平台式托架，即在墩身内预埋型钢牛腿，由万能杆件或贝雷

5、架拼装成施工平台。采用一次性灌筑方案托架受力较大，各种杆件、构件要求截面尺寸大且结构复杂，而两次性灌筑方案则可以用比较小一点的支架，第一次灌筑的混凝土可以承受部分两次灌筑时的混凝土的压力。从等效加载的角度考虑，在进行0号块施工时，预先加载，然后边灌筑混凝土边卸载。采取一次性灌筑方案，在高空进行大重量的加载和卸载有相当大的难度，而且，由于各个托架受力不均，给等效加载造成更大的困难；而采取两次灌筑方案，第一次灌筑荷载相对小了很多，比较容易实现，第二次的重量由托架和第一次灌筑的混凝土承受，不用等效加载。但两次灌筑会出现混凝土收缩时差和水平向施工缝的问题，采取改变混凝土配比（加粉煤灰）和竖向预应力筋的

6、张拉措施可解决。综上所述，从施工难度、安全、施工过程的有效控制、托架布设、混凝土浇筑工艺、等效加载等的角度考虑，本桥采用在墩身上部预埋托架分两仓浇筑0号块的方案进行施工。3 施工方案3.1 墩旁托架设计及施工 墩旁托架设计托架横梁采取I40b工字钢，斜支撑采用228b槽钢，托架横梁上铺3根I45b工字钢，托架预埋件采用型钢、钢板组合件，如图2所示。由于托架杆件的连接采用现场焊接，所以在受力计算时，假设构件与构件之间与预埋件之间为铰接。当分两次浇筑时，取第一层混凝土（461m3）产生的静荷载作为主要静荷载即可。经过 图1 马水河全桥示意图（单位：cm）图2 托架设计图（单位: cm）对最大承力杆

7、件托架横梁、斜撑和预埋件的验算可知，托架受力满足要求。 托架的检算（1）荷载的确定托架预压的荷载包括：1）竖向荷载：0号块梁体悬臂端自重；模板、平台、托架自重；施工荷载、临时设计荷载。2）水平荷载：施工中振动冲击荷载，不均匀荷载，施工误差，风力等。3）特殊荷载：施工中可能发生的荷载对托架的作用，如混凝土灌筑时因跑模而引起的水平分力，非对称灌筑混凝土时的偏心力等。（2）托架的检算托架检算包括：1）各杆件的受力分析与检算；2）墩身预埋件的承重、抗剪验算；3）托架的整体稳定验算；4）预埋件锚固筋检算等。 托架安装托架横梁及斜撑、连杆均为现场施焊。方法是利用塔吊以及墩顶施工平台在施焊处架设临时吊篮，施

8、焊步骤是横梁 斜撑 连杆。 托架加载试验预压的目的是准确测定托架的非弹性变形和弹性变形，以验证理论计算值的正确性，考查托架设计的合理性、安全性，消除非弹性变形，确定模板预拱度值，为模板支立提供参考数据。对安装完毕的托架进行预压，预压的荷载组合：浇筑6.0m梁高悬臂端砼自重+模板支架重量+人群荷载和机具设备重+风荷载。预压采用分片预压的形式，即采用千斤顶同时对两片端模托架进行顶压。施加的荷载利用千斤顶顶压4根32精轧螺纹钢来实现，根据预压重量分3级逐级加压并测量其标高值。在托架预压及浇筑砼过程中，要随时观察托架变形。托架预压时测点布设每片托架2点，即托架悬臂端部和斜腿与横梁结合部。测量仪器采用D

9、SZ2型精密水准仪。3.2 模板设计及制安0号块模板分别由内模、外模、底模、端模组成。底模采用钢模（用墩身内模板改制），底模支撑在施工平台横梁上，并用楔木或钢板垫平，分配梁下设228b横梁托架；箱梁内腔选用组合钢模加木模，为便于模板的拆运，构件长度宜小于2m，进人洞模板采用木模；外侧模板用型钢和组合钢模板加工组拼，以螺栓定位，安装在施工平台上，翼板标高调整和拆模采用专用的调节支撑，其中部分外模在悬臂端施工时将用于挂篮模板；端模与堵头板是保证0号块梁端和孔道成形满足要求的措施，端模为钢模板，由于箱梁纵向预应力管道密集，堵头板预应力筋孔道集中，根据施工要求及制作条件，用钢板加工后组拼；外侧模、内模

10、、端模间用拉杆螺栓联结并用钢管做内撑，以制约施工时模板变位和变形；内模和外侧模支架采用钢管脚手架。3.3 钢筋作业普通钢筋的绑扎、焊接与一般钢筋工程作业程序相同，本工程的难点在于准确定位分布在横隔板的8道水平预应力粗钢筋，准确定位分布在腹板和横隔板的232根竖向预应力粗钢筋，准确定位分布在腹板和顶板的130（含4束备用孔道）束纵向预应力孔道。为保证在混凝土浇筑过程中预应力孔道不偏位，采取了多种手段：一是先将预应力孔道定位网用8钢筋焊成刚性骨架，再将定位网骨架焊接在竖向主筋上，为保证波纹管的圆顺，定位网的间距按50cm布设一道；二是在波纹管内部穿上直径略小的聚乙烯塑料管来增强波纹管的整体刚度。3

11、.4 混凝土浇筑 高强泵送混凝土配合比的选定（1）配合比构成由于高强混凝土的配合比设计必须满足强度要求。按现行规范的规定，混凝土的实际强度对设计强度的保证率应超过95%。由于高强混凝土一般都用于重要工程或工程结构的关键部位，所以进行高强混凝土配合比设计时应使混凝土强度有更高的保证率。马水河大桥梁体混凝土为C60，故C60混凝土的配制强度应不低于强度等级值的1.15倍，即不低于69MPa。经多次反复试验选定了表1中的配合比，设计坍落度为180220mm。C60高强混凝土配合 表1材料种类材料产地材料型号用量（kg）材料种类材料产地材料型号用量（kg）水泥宜昌华新490水马水河145砂洞庭湖黄砂中

12、砂667粉煤灰汉川级98碎石建始福冈520mm连续级配1042减水剂北京科奥HZ8.232经试配C60高强泵送混凝土7d平均强度达到63.6MPa，28d平均强度达到73.8MPa。（2）配合比的特点为确保本配合比高强指标的实现，结合工作性能指标，采取如下技术路线进行高强混凝土配合比设计：a、掺配高效减水剂 配制高强混凝土，水灰比是控制混凝土强度的重要参数。相同情况下水灰比越低则强度越高，但随之而来的水灰比越低施工越困难。为了达到降低水灰比又满足施工和易性的目的，掺配高效减水剂是一个简便可行的办法，高效减水剂掺量大小与强度增长率有关，掺量越大，减水效果越好。但由于减水剂都是表面活性剂，由表面活

13、性剂的共性可知，当掺量超过某一极限值时，强度增长率会由于减水剂过量而降低，而且高效减水剂用量过大还容易造成混凝土离析泌水，另外也不经济。配制中将主要选用性能较稳定的聚羧酸系高效减水剂，其掺量通过试验来确定，马水河大桥C60混凝土掺入1.68% 的HZ聚羧酸系高效减水剂。b、掺配磨细矿物掺合料 根据我国工程实践经验，泵送混凝土掺入适量粉煤灰或其它活性掺合料能使混凝土流动性加大，并在输送流动过程中不易产生离析泌水现象，大大改善了混凝土的可泵性。根据设计要求该桥采用C60泵送混凝土，因此配制中采用的矿物掺合料主要为I级粉煤灰，掺量为水泥用量的20% ，用于改善泵送混凝土工作性能和降低水化热。 混凝土

14、搅拌过程中的质量控制（1）细骨料应采用级配良好的中砂，细度模数在2.62.9之间，含泥量小于1%；粗骨料使用坚硬、级配良好的当地产碎石，骨料的抗压强度高于120MPa，含泥量小于1%，针片状颗粒含量小于6%，骨料最大粒径小于20mm。（2）施工拌合加料严格控制配合比，各种原材料称量误差不应超过以下规定：水泥±2%，活性矿物掺合料±1%，粗细骨料±3%，高效减水剂±0.1%。（3）搅拌时投料顺序合理，高效减水剂不能直接投入干料中与水泥接触，可采用二次投料的方法，即在已投入搅拌机斗内的拌合物加水搅拌12min后掺入或将高效减水剂加入水中搅匀后同拌合水一起掺入

15、混凝土拌合物中；搅拌时间可适当延长，但不能过长，尽量缩短运输时间，以免搅拌和运输时间过长会增加混凝土的含气量，对C60以上混凝土每增加1%含气量，其强度将降低5%，时间过短不易搅拌均匀影响和易性。（4）每盘混凝土的搅拌时间控制在3分钟以内，保证混凝土的均匀。混凝土机口坍落度控制在180200mm之间，仓位泵口坍落度在170190mm之间，试验室派人全程监控，每半小时左右做一次坍落度，混凝土变化大时，加大频率，坍落度不合格的混凝土不得进入混凝土输送泵。 布料和振捣（1）第一层a、底板 由于梁段较高，在灌注底板混凝土时，混凝土通过挂设串筒下料，以免混凝土离析。混凝土分层灌注，层厚控制在3040cm

16、以内。对称布料，首先从中间开始，先浇墩身范围内底板，然后浇悬臂端，最后浇隔墙，分层循环浇筑。与底板相连的倒角以及腹板部分的混凝土，用插入式震捣器捣固。但由于振捣时会引起倒角下部翻浆，致使此处混凝土质量欠佳，易出现麻面、露筋等缺陷，振捣要均匀，一次到位。b、横隔板、腹板 防止混凝土通过底角向外（底板）溢出，并考虑对底板开裂的影响程度，横隔墙、腹板内浇筑，从中央向两边推进。即墩身悬臂端由外向里方向浇筑，墩内由中间向两边浇筑。砼浇筑完毕后，顶面必须确保在同一平面上，否则将影响外观质量。（2）第二层第二层浇筑前，必须将接茬处砼仔细凿毛，清净碴石、杂物，确保两层砼浇筑时接茬处的施工质量。先浇横隔板、腹板

17、，再浇顶板部分。a、腹板混凝土施工 腹板混凝土分层厚度为3040cm，因腹板厚度较大，高度较高，混凝土振捣采取在内模开窗作业人员进入腹板作业的方法，施工时振动棒要垂直插入混凝土中，避免振捣模板，同时要注意混凝土布料均匀，以保证混凝土表面水平，预应力锚垫板部位要特别注意加强振捣确保砼密实。b、顶板混凝土施工 顶板混凝土厚度为44cm，由于纵、横、竖三向预应力管道密集，上下左右交错布置，在混凝土入模过程中，要随时保护管道不被碰瘪。混凝土未振实前，切忌操作人员在混凝土上面走动，否则，不但会引起管道下垂，还会促使混凝土“搁空”、“假实”现象的发生。混凝土灌注时首先将腹板承托处灌注平整，而后从顶板翼缘板

18、两侧向桥轴线同时推进，混凝土振捣采用插入式振捣器，混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面，顶板混凝土应进行二次抹面。第二次抹面应在混凝土近初凝前进行，以防早期无水引起表面干裂。顶板混凝土的厚度采用焊接临时竖向钢筋，在钢筋上作顶面混凝土高程标记，浇筑时严格控制。3.5 混凝土防裂引起箱梁开裂的原因是极为复杂的，主要可分为两大类作用，即外荷作用和内应力作用。国内外大量调查说明，由于变形荷载引起的裂缝约占80%以上。变形荷载主要包括气温（日温差）、生产热源、水泥的水化热引起的温度变形作用；湿度变形作用（收缩和膨胀变形）；地基和托架的非弹性不均匀变形作用（水平和竖直变形）等。如何控制砼变形作用产生的裂缝，

19、提高结构的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是高标号预应力混凝土箱梁浇筑需要解决的一个关键问题。根据实践经验，箱梁0号块高强混凝土裂缝应着重从以下几点进行控制： 消除托架的非弹性变形托架安装后，进行加载试验，按照0号块施工时产生的竖向等效荷载的1.3倍进行预压，消除托架结构的非弹性变形，检验托架的安全度，避免因托架变形而使箱梁砼开裂。 进人洞防裂多数0号块施工的端横隔板出现过明显的裂纹，在横隔板上加设预应力束，在进人洞的两侧各1m范围内加设钢筋网，可以基本消除横隔板上的裂纹。 高温天气施工防裂在高温天气灌注0号块砼时，为克服砼的温度应力，避免产生裂纹，可以采用的措施：1）在不改变砼强度的前提下，降低水灰

20、比，掺用高效减水剂和粉煤灰、减少水泥用量，降低水化热；2）用冷水喷洒碎石降温；3）在波纹管内灌注循环水散热；4）加强覆盖、保湿保温养护。 低温天气施工防裂在低温天气进行0号块砼施工时，为减少砼的温度应力，避免产生裂纹，要严格按照砼冬季施工规范办理，确保砼内外温差15，并推迟拆模时间。 钢筋安装钢筋的规格、等级、加工尺寸必须符合设计及规范要求；钢筋连接搭接长度符合规范要求；钢筋必须严格按设计尺寸和位置进行绑扎，确保其位置准确。 混凝土施工箱梁高标号混凝土必须采用经试验合格的原材料；严格按试验室提供配合比进行配料，确保配合比准确；混凝土制备与灌筑间，搅拌时间不得过长；严格控制水灰比（控制用水量）和坍落度；混凝土凝固后要及时进行良好养护；冬期施工，采取必要保温措施，确保新浇混凝土不被冻结。4 施工技术重点（1）墩旁托架设计及预压。墩旁托架应能满足强度和稳定性要求，刚度适中，自重较小，整体性较强。托架焊制完成后必须对托架进行预压，其目的是准确测定托架的非弹性变形和弹性变形，以验证理论计算值的正确性，考查托架设计的合理性、安全性，消除非弹性变形，确定模板预拱度值，为模板支立提供参考数据。（2）配合比试验。由