高墩T構橋梁施工技術

1、鐵路大跨高墩T構橋0號塊施工技術1 工程概況新建級鐵路宜（昌）萬（州）鐵路馬水河大橋位于湖北省建始縣境內，橋址位于U型峽谷地形中，跨馬水河谷及既有紅建公路，地勢陡峻，峭壁林立，橋面與河面高差約125m，是宜萬線25個重點控制工程之一。馬水河大橋全長281.66m，中心里程DK174+786.85，全橋共計4個墩臺，孔跨類型為：雙線（116+116）m T型剛構+1-32m后張梁，箱梁全長233.6m（含兩側梁端至邊支座中心各0.8m）。采用道碴橋面，橋面頂寬10.7m，底寬6.0m。大橋為全橋位于平坡、直線上，設計時速160公里/小時。該橋1#墩（剛構主墩）采用矩形厚壁空心墩，墩高108m，最

2、大建筑高度約145m，與梁部按空間框架形式相接；T構單側懸臂長度98m，其跨度在同類型橋梁中居世界之首，主梁為C60變截面預應力高強混凝土箱梁，單箱單室直腹板，墩頂截面梁高為12.2m，邊支點梁高為4.7m，其底緣按R=631.017m的圓曲線進行過渡變化。箱梁頂板寬10.7m，底寬為6.0m，道碴槽寬8.4m。頂板厚34cm，靠近主墩中心處頂板厚加厚至44cm。腹板寬由4555708090cm，局部加厚至110cm。底板厚32150cm，主墩中心處加厚至250cm。其中0號塊高12.2m，長16.0m，設計方量884.73 m3。0號塊的縱向預應力束共126束，采用19-75鋼絞線，錨具采用

3、VLM15-19型；頂板橫向預應力筋采用5-75鋼絞線，張拉端采用VLM15B-5型錨具，錨固端采用VLM15B-5P型錨具錨固，沿縱橋向每隔50cm左右分布一道；腹板豎向預應力筋及底板橫向加強預應力采用32精軋螺紋粗鋼筋。0號塊預應力管道集中、鋼筋密集。全橋示意圖及斷面如圖1所示。2 方案選擇0號塊是箱梁與墩身聯結的關鍵部位，也是箱梁懸臂灌筑法施工的首道工序，由于0號塊斷面高、混凝土體積大、鋼筋、波紋管交錯密集，結構受力復雜，是箱梁懸臂灌筑法施工周期最長，施工技術難度最大的一個節(jié)段，因此，保證0號塊施工質量是箱梁施工的關鍵。0號塊施工的灌筑方案的選擇主要考慮一次還是兩次灌筑的問題，實踐中主要

4、從技術保證措施上進行分析。0號塊需設置臨時托架作為支撐系統完成施工，臨時支撐的作用，一是作為0號塊施工的作業(yè)平臺和受力支撐結構；二是在有支座的預應力連續(xù)梁懸臂灌筑法施工時，臨時支撐可以承受懸灌過程中產生的部分不平衡彎矩。臨時托架形式的選擇與橋梁的結構形式（有無支座）、橋墩高度、河床條件（是否有條件做到落地支架）、經濟合理的器材等諸因素有關。對高橋墩從托架布設上來看，托架可以分成3種形式：（1）懸臂扇形式托架，即在墩身內預埋型鋼牛腿，用萬能桿件拼裝成扇形托架；（2）懸臂三角式托架，即在墩身內預埋型鋼牛腿，由型鋼焊接桿件組成三角形托架；（3）懸臂平臺式托架，即在墩身內預埋型鋼牛腿，由萬能桿件或貝雷

5、架拼裝成施工平臺。采用一次性灌筑方案托架受力較大，各種桿件、構件要求截面尺寸大且結構復雜，而兩次性灌筑方案則可以用比較小一點的支架，第一次灌筑的混凝土可以承受部分兩次灌筑時的混凝土的壓力。從等效加載的角度考慮，在進行0號塊施工時，預先加載，然后邊灌筑混凝土邊卸載。采取一次性灌筑方案，在高空進行大重量的加載和卸載有相當大的難度，而且，由于各個托架受力不均，給等效加載造成更大的困難；而采取兩次灌筑方案，第一次灌筑荷載相對小了很多，比較容易實現，第二次的重量由托架和第一次灌筑的混凝土承受，不用等效加載。但兩次灌筑會出現混凝土收縮時差和水平向施工縫的問題，采取改變混凝土配比（加粉煤灰）和豎向預應力筋的

6、張拉措施可解決。綜上所述，從施工難度、安全、施工過程的有效控制、托架布設、混凝土澆筑工藝、等效加載等的角度考慮，本橋采用在墩身上部預埋托架分兩倉澆筑0號塊的方案進行施工。3 施工方案3.1 墩旁托架設計及施工 墩旁托架設計托架橫梁采取I40b工字鋼，斜支撐采用228b槽鋼，托架橫梁上鋪3根I45b工字鋼，托架預埋件采用型鋼、鋼板組合件，如圖2所示。由于托架桿件的連接采用現場焊接，所以在受力計算時，假設構件與構件之間與預埋件之間為鉸接。當分兩次澆筑時，取第一層混凝土（461m3）產生的靜荷載作為主要靜荷載即可。經過 圖1 馬水河全橋示意圖（單位：cm）圖2 托架設計圖（單位: cm）對最大承力桿

7、件托架橫梁、斜撐和預埋件的驗算可知，托架受力滿足要求。 托架的檢算（1）荷載的確定托架預壓的荷載包括：1）豎向荷載：0號塊梁體懸臂端自重；模板、平臺、托架自重；施工荷載、臨時設計荷載。2）水平荷載：施工中振動沖擊荷載，不均勻荷載，施工誤差，風力等。3）特殊荷載：施工中可能發(fā)生的荷載對托架的作用，如混凝土灌筑時因跑模而引起的水平分力，非對稱灌筑混凝土時的偏心力等。（2）托架的檢算托架檢算包括：1）各桿件的受力分析與檢算；2）墩身預埋件的承重、抗剪驗算；3）托架的整體穩(wěn)定驗算；4）預埋件錨固筋檢算等。 托架安裝托架橫梁及斜撐、連桿均為現場施焊。方法是利用塔吊以及墩頂施工平臺在施焊處架設臨時吊籃，施

8、焊步驟是橫梁 斜撐 連桿。 托架加載試驗預壓的目的是準確測定托架的非彈性變形和彈性變形，以驗證理論計算值的正確性，考查托架設計的合理性、安全性，消除非彈性變形，確定模板預拱度值，為模板支立提供參考數據。對安裝完畢的托架進行預壓，預壓的荷載組合：澆筑6.0m梁高懸臂端砼自重+模板支架重量+人群荷載和機具設備重+風荷載。預壓采用分片預壓的形式，即采用千斤頂同時對兩片端模托架進行頂壓。施加的荷載利用千斤頂頂壓4根32精軋螺紋鋼來實現，根據預壓重量分3級逐級加壓并測量其標高值。在托架預壓及澆筑砼過程中，要隨時觀察托架變形。托架預壓時測點布設每片托架2點，即托架懸臂端部和斜腿與橫梁結合部。測量儀器采用D

9、SZ2型精密水準儀。3.2 模板設計及制安0號塊模板分別由內模、外模、底模、端模組成。底模采用鋼模（用墩身內模板改制），底模支撐在施工平臺橫梁上，并用楔木或鋼板墊平，分配梁下設228b橫梁托架；箱梁內腔選用組合鋼模加木模，為便于模板的拆運，構件長度宜小于2m，進人洞模板采用木模；外側模板用型鋼和組合鋼模板加工組拼，以螺栓定位，安裝在施工平臺上，翼板標高調整和拆模采用專用的調節(jié)支撐，其中部分外模在懸臂端施工時將用于掛籃模板；端模與堵頭板是保證0號塊梁端和孔道成形滿足要求的措施，端模為鋼模板，由于箱梁縱向預應力管道密集，堵頭板預應力筋孔道集中，根據施工要求及制作條件，用鋼板加工后組拼；外側模、內模

10、、端模間用拉桿螺栓聯結并用鋼管做內撐，以制約施工時模板變位和變形；內模和外側模支架采用鋼管腳手架。3.3 鋼筋作業(yè)普通鋼筋的綁扎、焊接與一般鋼筋工程作業(yè)程序相同，本工程的難點在于準確定位分布在橫隔板的8道水平預應力粗鋼筋，準確定位分布在腹板和橫隔板的232根豎向預應力粗鋼筋，準確定位分布在腹板和頂板的130（含4束備用孔道）束縱向預應力孔道。為保證在混凝土澆筑過程中預應力孔道不偏位，采取了多種手段：一是先將預應力孔道定位網用8鋼筋焊成剛性骨架，再將定位網骨架焊接在豎向主筋上，為保證波紋管的圓順，定位網的間距按50cm布設一道；二是在波紋管內部穿上直徑略小的聚乙烯塑料管來增強波紋管的整體剛度。3

11、.4 混凝土澆筑 高強泵送混凝土配合比的選定（1）配合比構成由于高強混凝土的配合比設計必須滿足強度要求。按現行規(guī)范的規(guī)定，混凝土的實際強度對設計強度的保證率應超過95%。由于高強混凝土一般都用于重要工程或工程結構的關鍵部位，所以進行高強混凝土配合比設計時應使混凝土強度有更高的保證率。馬水河大橋梁體混凝土為C60，故C60混凝土的配制強度應不低于強度等級值的1.15倍，即不低于69MPa。經多次反復試驗選定了表1中的配合比，設計坍落度為180220mm。C60高強混凝土配合 表1材料種類材料產地材料型號用量（kg）材料種類材料產地材料型號用量（kg）水泥宜昌華新490水馬水河145砂洞庭湖黃砂中

12、砂667粉煤灰漢川級98碎石建始福岡520mm連續(xù)級配1042減水劑北京科奧HZ8.232經試配C60高強泵送混凝土7d平均強度達到63.6MPa，28d平均強度達到73.8MPa。（2）配合比的特點為確保本配合比高強指標的實現，結合工作性能指標，采取如下技術路線進行高強混凝土配合比設計：a、摻配高效減水劑 配制高強混凝土，水灰比是控制混凝土強度的重要參數。相同情況下水灰比越低則強度越高，但隨之而來的水灰比越低施工越困難。為了達到降低水灰比又滿足施工和易性的目的，摻配高效減水劑是一個簡便可行的辦法，高效減水劑摻量大小與強度增長率有關，摻量越大，減水效果越好。但由于減水劑都是表面活性劑，由表面活

13、性劑的共性可知，當摻量超過某一極限值時，強度增長率會由于減水劑過量而降低，而且高效減水劑用量過大還容易造成混凝土離析泌水，另外也不經濟。配制中將主要選用性能較穩(wěn)定的聚羧酸系高效減水劑，其摻量通過試驗來確定，馬水河大橋C60混凝土摻入1.68% 的HZ聚羧酸系高效減水劑。b、摻配磨細礦物摻合料 根據我國工程實踐經驗，泵送混凝土摻入適量粉煤灰或其它活性摻合料能使混凝土流動性加大，并在輸送流動過程中不易產生離析泌水現象，大大改善了混凝土的可泵性。根據設計要求該橋采用C60泵送混凝土，因此配制中采用的礦物摻合料主要為I級粉煤灰，摻量為水泥用量的20% ，用于改善泵送混凝土工作性能和降低水化熱。 混凝土

14、攪拌過程中的質量控制（1）細骨料應采用級配良好的中砂，細度模數在2.62.9之間，含泥量小于1%；粗骨料使用堅硬、級配良好的當地產碎石，骨料的抗壓強度高于120MPa，含泥量小于1%，針片狀顆粒含量小于6%，骨料最大粒徑小于20mm。（2）施工拌合加料嚴格控制配合比，各種原材料稱量誤差不應超過以下規(guī)定：水泥±2%，活性礦物摻合料±1%，粗細骨料±3%，高效減水劑±0.1%。（3）攪拌時投料順序合理，高效減水劑不能直接投入干料中與水泥接觸，可采用二次投料的方法，即在已投入攪拌機斗內的拌合物加水攪拌12min后摻入或將高效減水劑加入水中攪勻后同拌合水一起摻入

15、混凝土拌合物中；攪拌時間可適當延長，但不能過長，盡量縮短運輸時間，以免攪拌和運輸時間過長會增加混凝土的含氣量，對C60以上混凝土每增加1%含氣量，其強度將降低5%，時間過短不易攪拌均勻影響和易性。（4）每盤混凝土的攪拌時間控制在3分鐘以內，保證混凝土的均勻?；炷翙C口坍落度控制在180200mm之間，倉位泵口坍落度在170190mm之間，試驗室派人全程監(jiān)控，每半小時左右做一次坍落度，混凝土變化大時，加大頻率，坍落度不合格的混凝土不得進入混凝土輸送泵。 布料和振搗（1）第一層a、底板 由于梁段較高，在灌注底板混凝土時，混凝土通過掛設串筒下料，以免混凝土離析。混凝土分層灌注，層厚控制在3040cm

16、以內。對稱布料，首先從中間開始，先澆墩身范圍內底板，然后澆懸臂端，最后澆隔墻，分層循環(huán)澆筑。與底板相連的倒角以及腹板部分的混凝土，用插入式震搗器搗固。但由于振搗時會引起倒角下部翻漿，致使此處混凝土質量欠佳，易出現麻面、露筋等缺陷，振搗要均勻，一次到位。b、橫隔板、腹板 防止混凝土通過底角向外（底板）溢出，并考慮對底板開裂的影響程度，橫隔墻、腹板內澆筑，從中央向兩邊推進。即墩身懸臂端由外向里方向澆筑，墩內由中間向兩邊澆筑。砼澆筑完畢后，頂面必須確保在同一平面上，否則將影響外觀質量。（2）第二層第二層澆筑前，必須將接茬處砼仔細鑿毛，清凈碴石、雜物，確保兩層砼澆筑時接茬處的施工質量。先澆橫隔板、腹板

17、，再澆頂板部分。a、腹板混凝土施工 腹板混凝土分層厚度為3040cm，因腹板厚度較大，高度較高，混凝土振搗采取在內模開窗作業(yè)人員進入腹板作業(yè)的方法，施工時振動棒要垂直插入混凝土中，避免振搗模板，同時要注意混凝土布料均勻，以保證混凝土表面水平，預應力錨墊板部位要特別注意加強振搗確保砼密實。b、頂板混凝土施工 頂板混凝土厚度為44cm，由于縱、橫、豎三向預應力管道密集，上下左右交錯布置，在混凝土入模過程中，要隨時保護管道不被碰癟?；炷廖凑駥嵡?，切忌操作人員在混凝土上面走動，否則，不但會引起管道下垂，還會促使混凝土“擱空”、“假實”現象的發(fā)生。混凝土灌注時首先將腹板承托處灌注平整，而后從頂板翼緣板

18、兩側向橋軸線同時推進，混凝土振搗采用插入式振搗器，混凝土在振搗平整后即進行第一次抹面，頂板混凝土應進行二次抹面。第二次抹面應在混凝土近初凝前進行，以防早期無水引起表面干裂。頂板混凝土的厚度采用焊接臨時豎向鋼筋，在鋼筋上作頂面混凝土高程標記，澆筑時嚴格控制。3.5 混凝土防裂引起箱梁開裂的原因是極為復雜的，主要可分為兩大類作用，即外荷作用和內應力作用。國內外大量調查說明，由于變形荷載引起的裂縫約占80%以上。變形荷載主要包括氣溫（日溫差）、生產熱源、水泥的水化熱引起的溫度變形作用；濕度變形作用（收縮和膨脹變形）；地基和托架的非彈性不均勻變形作用（水平和豎直變形）等。如何控制砼變形作用產生的裂縫，

19、提高結構的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能，是高標號預應力混凝土箱梁澆筑需要解決的一個關鍵問題。根據實踐經驗，箱梁0號塊高強混凝土裂縫應著重從以下幾點進行控制： 消除托架的非彈性變形托架安裝后，進行加載試驗，按照0號塊施工時產生的豎向等效荷載的1.3倍進行預壓，消除托架結構的非彈性變形，檢驗托架的安全度，避免因托架變形而使箱梁砼開裂。 進人洞防裂多數0號塊施工的端橫隔板出現過明顯的裂紋，在橫隔板上加設預應力束，在進人洞的兩側各1m范圍內加設鋼筋網，可以基本消除橫隔板上的裂紋。 高溫天氣施工防裂在高溫天氣灌注0號塊砼時，為克服砼的溫度應力，避免產生裂紋，可以采用的措施：1）在不改變砼強度的前提下，降低水灰

20、比，摻用高效減水劑和粉煤灰、減少水泥用量，降低水化熱；2）用冷水噴灑碎石降溫；3）在波紋管內灌注循環(huán)水散熱；4）加強覆蓋、保濕保溫養(yǎng)護。 低溫天氣施工防裂在低溫天氣進行0號塊砼施工時，為減少砼的溫度應力，避免產生裂紋，要嚴格按照砼冬季施工規(guī)范辦理，確保砼內外溫差15，并推遲拆模時間。 鋼筋安裝鋼筋的規(guī)格、等級、加工尺寸必須符合設計及規(guī)范要求；鋼筋連接搭接長度符合規(guī)范要求；鋼筋必須嚴格按設計尺寸和位置進行綁扎，確保其位置準確。 混凝土施工箱梁高標號混凝土必須采用經試驗合格的原材料；嚴格按試驗室提供配合比進行配料，確保配合比準確；混凝土制備與灌筑間，攪拌時間不得過長；嚴格控制水灰比（控制用水量）和坍落度；混凝土凝固后要及時進行良好養(yǎng)護；冬期施工，采取必要保溫措施，確保新澆混凝土不被凍結。4 施工技術重點（1）墩旁托架設計及預壓。墩旁托架應能滿足強度和穩(wěn)定性要求，剛度適中，自重較小，整體性較強。托架焊制完成后必須對托架進行預壓，其目的是準確測定托架的非彈性變形和彈性變形，以驗證理論計算值的正確性，考查托架設計的合理性、安全性，消除非彈性變形，確定模板預拱度值，為模板支立提供參考數據。（2）配合比試驗。由