高墩T構(gòu)橋梁施工技術(shù)

1、鐵路大跨高墩T構(gòu)橋0號(hào)塊施工技術(shù)1 工程概況新建級(jí)鐵路宜（昌）萬（州）鐵路馬水河大橋位于湖北省建始縣境內(nèi)，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(shì)陡峻，峭壁林立，橋面與河面高差約125m，是宜萬線25個(gè)重點(diǎn)控制工程之一。馬水河大橋全長(zhǎng)281.66m，中心里程DK174+786.85，全橋共計(jì)4個(gè)墩臺(tái)，孔跨類型為：雙線（116+116）m T型剛構(gòu)+1-32m后張梁，箱梁全長(zhǎng)233.6m（含兩側(cè)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?yàn)槿珮蛭挥谄狡?、直線上，設(shè)計(jì)時(shí)速160公里/小時(shí)。該橋1#墩（剛構(gòu)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(gòu)單側(cè)懸臂長(zhǎng)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(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土箱梁，單箱單室直腹板，墩頂截面梁高為12.2m，邊支點(diǎn)梁高為4.7m，其底緣按R=631.017m的圓曲線進(jìn)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(hào)塊高12.2m，長(zhǎng)16.0m，設(shè)計(jì)方量884.73 m3。0號(hào)塊的縱向預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋及底板橫向加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力采用32精軋螺紋粗鋼筋。0號(hào)塊預(yù)應(yīng)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(hào)塊是箱梁與墩身聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵部位，也是箱梁懸臂灌筑法施工的首道工序，由于0號(hào)塊斷面高、混凝土體積大、鋼筋、波紋管交錯(cuò)密集，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，是箱梁懸臂灌筑法施工周期最長(zhǎng)，施工技術(shù)難度最大的一個(gè)節(jié)段，因此，保證0號(hào)塊施工質(zhì)量是箱梁施工的關(guān)鍵。0號(hào)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(shí)踐中主要

4、從技術(shù)保證措施上進(jìn)行分析。0號(hào)塊需設(shè)置臨時(shí)托架作為支撐系統(tǒng)完成施工，臨時(shí)支撐的作用，一是作為0號(hào)塊施工的作業(yè)平臺(tái)和受力支撐結(jié)構(gòu)；二是在有支座的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂灌筑法施工時(shí)，臨時(shí)支撐可以承受懸灌過程中產(chǎn)生的部分不平衡彎矩。臨時(shí)托架形式的選擇與橋梁的結(jié)構(gòu)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(jīng)濟(jì)合理的器材等諸因素有關(guān)。對(duì)高橋墩從托架布設(shè)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(nèi)預(yù)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(nèi)預(yù)埋型鋼牛腿，由型鋼焊接桿件組成三角形托架；（3）懸臂平臺(tái)式托架，即在墩身內(nèi)預(yù)埋型鋼牛腿，由萬能桿件或貝雷

5、架拼裝成施工平臺(tái)。采用一次性灌筑方案托架受力較大，各種桿件、構(gòu)件要求截面尺寸大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而兩次性灌筑方案則可以用比較小一點(diǎn)的支架，第一次灌筑的混凝土可以承受部分兩次灌筑時(shí)的混凝土的壓力。從等效加載的角度考慮，在進(jìn)行0號(hào)塊施工時(shí)，預(yù)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(jìn)行大重量的加載和卸載有相當(dāng)大的難度，而且，由于各個(gè)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(duì)小了很多，比較容易實(shí)現(xiàn)，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(huì)出現(xiàn)混凝土收縮時(shí)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(yù)應(yīng)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(shè)、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(yù)埋托架分兩倉澆筑0號(hào)塊的方案進(jìn)行施工。3 施工方案3.1 墩旁托架設(shè)計(jì)及施工 墩旁托架設(shè)計(jì)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(yù)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(xiàn)場(chǎng)焊接，所以在受力計(jì)算時(shí)，假設(shè)構(gòu)件與構(gòu)件之間與預(yù)埋件之間為鉸接。當(dāng)分兩次澆筑時(shí)，取第一層混凝土（461m3）產(chǎn)生的靜荷載作為主要靜荷載即可。經(jīng)過 圖1 馬水河全橋示意圖（單位：cm）圖2 托架設(shè)計(jì)圖（單位: cm）對(duì)最大承力桿

7、件托架橫梁、斜撐和預(yù)埋件的驗(yàn)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(yù)壓的荷載包括：1）豎向荷載：0號(hào)塊梁體懸臂端自重；模板、平臺(tái)、托架自重；施工荷載、臨時(shí)設(shè)計(jì)荷載。2）水平荷載：施工中振動(dòng)沖擊荷載，不均勻荷載，施工誤差，風(fēng)力等。3）特殊荷載：施工中可能發(fā)生的荷載對(duì)托架的作用，如混凝土灌筑時(shí)因跑模而引起的水平分力，非對(duì)稱灌筑混凝土?xí)r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(yù)埋件的承重、抗剪驗(yàn)算；3）托架的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；4）預(yù)埋件錨固筋檢算等。 托架安裝托架橫梁及斜撐、連桿均為現(xiàn)場(chǎng)施焊。方法是利用塔吊以及墩頂施工平臺(tái)在施焊處架設(shè)臨時(shí)吊籃，施

8、焊步驟是橫梁 斜撐 連桿。 托架加載試驗(yàn)預(yù)壓的目的是準(zhǔn)確測(cè)定托架的非彈性變形和彈性變形，以驗(yàn)證理論計(jì)算值的正確性，考查托架設(shè)計(jì)的合理性、安全性，消除非彈性變形，確定模板預(yù)拱度值，為模板支立提供參考數(shù)據(jù)。對(duì)安裝完畢的托架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)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(jī)具設(shè)備重+風(fēng)荷載。預(yù)壓采用分片預(yù)壓的形式，即采用千斤頂同時(shí)對(duì)兩片端模托架進(jìn)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(shí)現(xiàn)，根據(jù)預(yù)壓重量分3級(jí)逐級(jí)加壓并測(cè)量其標(biāo)高值。在托架預(yù)壓及澆筑砼過程中，要隨時(shí)觀察托架變形。托架預(yù)壓時(shí)測(cè)點(diǎn)布設(shè)每片托架2點(diǎn)，即托架懸臂端部和斜腿與橫梁結(jié)合部。測(cè)量?jī)x器采用D

9、SZ2型精密水準(zhǔn)儀。3.2 模板設(shè)計(jì)及制安0號(hào)塊模板分別由內(nèi)模、外模、底模、端模組成。底模采用鋼模（用墩身內(nèi)模板改制），底模支撐在施工平臺(tái)橫梁上，并用楔木或鋼板墊平，分配梁下設(shè)228b橫梁托架；箱梁內(nèi)腔選用組合鋼模加木模，為便于模板的拆運(yùn)，構(gòu)件長(zhǎng)度宜小于2m，進(jìn)人洞模板采用木模；外側(cè)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(tái)上，翼板標(biāo)高調(diào)整和拆模采用專用的調(diào)節(jié)支撐，其中部分外模在懸臂端施工時(shí)將用于掛籃模板；端模與堵頭板是保證0號(hào)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(yù)應(yīng)力管道密集，堵頭板預(yù)應(yīng)力筋孔道集中，根據(jù)施工要求及制作條件，用鋼板加工后組拼；外側(cè)模、內(nèi)模

10、、端模間用拉桿螺栓聯(lián)結(jié)并用鋼管做內(nèi)撐，以制約施工時(shí)模板變位和變形；內(nèi)模和外側(cè)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(diǎn)在于準(zhǔn)確定位分布在橫隔板的8道水平預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，準(zhǔn)確定位分布在腹板和橫隔板的232根豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋，準(zhǔn)確定位分布在腹板和頂板的130（含4束備用孔道）束縱向預(yù)應(yīng)力孔道。為保證在混凝土澆筑過程中預(yù)應(yīng)力孔道不偏位，采取了多種手段：一是先將預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)用8鋼筋焊成剛性骨架，再將定位網(wǎng)骨架焊接在豎向主筋上，為保證波紋管的圓順，定位網(wǎng)的間距按50cm布設(shè)一道；二是在波紋管內(nèi)部穿上直徑略小的聚乙烯塑料管來增強(qiáng)波紋管的整體剛度。3

11、.4 混凝土澆筑 高強(qiáng)泵送混凝土配合比的選定（1）配合比構(gòu)成由于高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)必須滿足強(qiáng)度要求。按現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，混凝土的實(shí)際強(qiáng)度對(duì)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的保證率應(yīng)超過95%。由于高強(qiáng)混凝土一般都用于重要工程或工程結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，所以進(jìn)行高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使混凝土強(qiáng)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(qiáng)度應(yīng)不低于強(qiáng)度等級(jí)值的1.15倍，即不低于69MPa。經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)選定了表1中的配合比，設(shè)計(jì)坍落度為180220mm。C60高強(qiáng)混凝土配合 表1材料種類材料產(chǎn)地材料型號(hào)用量（kg）材料種類材料產(chǎn)地材料型號(hào)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(jí)98碎石建始福岡520mm連續(xù)級(jí)配1042減水劑北京科奧HZ8.232經(jīng)試配C60高強(qiáng)泵送混凝土7d平均強(qiáng)度達(dá)到63.6MPa，28d平均強(qiáng)度達(dá)到73.8MPa。（2）配合比的特點(diǎn)為確保本配合比高強(qiáng)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，結(jié)合工作性能指標(biāo)，采取如下技術(shù)路線進(jìn)行高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)：a、摻配高效減水劑 配制高強(qiáng)混凝土，水灰比是控制混凝土強(qiáng)度的重要參數(shù)。相同情況下水灰比越低則強(qiáng)度越高，但隨之而來的水灰比越低施工越困難。為了達(dá)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(gè)簡(jiǎn)便可行的辦法，高效減水劑摻量大小與強(qiáng)度增長(zhǎng)率有關(guān)，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(dāng)摻量超過某一極限值時(shí)，強(qiáng)度增長(zhǎng)率會(huì)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(jīng)濟(jì)。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(yàn)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(xì)礦物摻合料 根據(jù)我國(guó)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)性加大，并在輸送流動(dòng)過程中不易產(chǎn)生離析泌水現(xiàn)象，大大改善了混凝土的可泵性。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jí)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(zhì)量控制（1）細(xì)骨料應(yīng)采用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)在2.62.9之間，含泥量小于1%；粗骨料使用堅(jiān)硬、級(jí)配良好的當(dāng)?shù)禺a(chǎn)碎石，骨料的抗壓強(qiáng)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(yán)格控制配合比，各種原材料稱量誤差不應(yīng)超過以下規(guī)定：水泥±2%，活性礦物摻合料±1%，粗細(xì)骨料±3%，高效減水劑±0.1%。（3）攪拌時(shí)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(jī)斗內(nèi)的拌合物加水?dāng)嚢?2min后摻入或?qū)⒏咝p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(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)，但不能過長(zhǎng)，盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，以免攪拌和運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)增加混凝土的含氣量，對(duì)C60以上混凝土每增加1%含氣量，其強(qiáng)度將降低5%，時(shí)間過短不易攪拌均勻影響和易性。（4）每盤混凝土的攪拌時(shí)間控制在3分鐘以內(nèi)，保證混凝土的均勻。混凝土機(jī)口坍落度控制在180200mm之間，倉位泵口坍落度在170190mm之間，試驗(yàn)室派人全程監(jiān)控，每半小時(shí)左右做一次坍落度，混凝土變化大時(shí)，加大頻率，坍落度不合格的混凝土不得進(jìn)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?xí)r，混凝土通過掛設(shè)串筒下料，以免混凝土離析?；炷练謱庸嘧?，層厚控制在3040cm

16、以內(nèi)。對(duì)稱布料，首先從中間開始，先澆墩身范圍內(nèi)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(shí)會(huì)引起倒角下部翻漿，致使此處混凝土質(zhì)量欠佳，易出現(xiàn)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(duì)底板開裂的影響程度，橫隔墻、腹板內(nèi)澆筑，從中央向兩邊推進(jìn)。即墩身懸臂端由外向里方向澆筑，墩內(nèi)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(zhì)量。（2）第二層第二層澆筑前，必須將接茬處砼仔細(xì)鑿毛，清凈碴石、雜物，確保兩層砼澆筑時(shí)接茬處的施工質(zhì)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(nèi)模開窗作業(yè)人員進(jìn)入腹板作業(yè)的方法，施工時(shí)振動(dòng)棒要垂直插入混凝土中，避免振搗模板，同時(shí)要注意混凝土布料均勻，以保證混凝土表面水平，預(yù)應(yīng)力錨墊板部位要特別注意加強(qiáng)振搗確保砼密實(shí)。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(yù)應(yīng)力管道密集，上下左右交錯(cuò)布置，在混凝土入模過程中，要隨時(shí)保護(hù)管道不被碰癟?；炷廖凑駥?shí)前，切忌操作人員在混凝土上面走動(dòng)，否則，不但會(huì)引起管道下垂，還會(huì)促使混凝土“擱空”、“假實(shí)”現(xiàn)象的發(fā)生?；炷凉嘧r(shí)首先將腹板承托處灌注平整，而后從頂板翼緣板

18、兩側(cè)向橋軸線同時(shí)推進(jìn)，混凝土振搗采用插入式振搗器，混凝土在振搗平整后即進(jìn)行第一次抹面，頂板混凝土應(yīng)進(jìn)行二次抹面。第二次抹面應(yīng)在混凝土近初凝前進(jìn)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(shí)豎向鋼筋，在鋼筋上作頂面混凝土高程標(biāo)記，澆筑時(shí)嚴(yán)格控制。3.5 混凝土防裂引起箱梁開裂的原因是極為復(fù)雜的，主要可分為兩大類作用，即外荷作用和內(nèi)應(yīng)力作用。國(guó)內(nèi)外大量調(diào)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(chǎn)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(chǎn)生的裂縫，

19、提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、抗裂和抗侵蝕性能，是高標(biāo)號(hào)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁澆筑需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，箱梁0號(hào)塊高強(qiáng)混凝土裂縫應(yīng)著重從以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制： 消除托架的非彈性變形托架安裝后，進(jìn)行加載試驗(yàn)，按照0號(hào)塊施工時(shí)產(chǎn)生的豎向等效荷載的1.3倍進(jìn)行預(yù)壓，消除托架結(jié)構(gòu)的非彈性變形，檢驗(yàn)托架的安全度，避免因托架變形而使箱梁砼開裂。 進(jìn)人洞防裂多數(shù)0號(hào)塊施工的端橫隔板出現(xiàn)過明顯的裂紋，在橫隔板上加設(shè)預(yù)應(yīng)力束，在進(jìn)人洞的兩側(cè)各1m范圍內(nèi)加設(shè)鋼筋網(wǎng)，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(hào)塊砼時(shí)，為克服砼的溫度應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋，可以采用的措施：1）在不改變砼強(qiáng)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(nèi)灌注循環(huán)水散熱；4）加強(qiáng)覆蓋、保濕保溫養(yǎng)護(hù)。 低溫天氣施工防裂在低溫天氣進(jìn)行0號(hào)塊砼施工時(shí)，為減少砼的溫度應(yīng)力，避免產(chǎn)生裂紋，要嚴(yán)格按照砼冬季施工規(guī)范辦理，確保砼內(nèi)外溫差15，并推遲拆模時(shí)間。 鋼筋安裝鋼筋的規(guī)格、等級(jí)、加工尺寸必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；鋼筋連接搭接長(zhǎng)度符合規(guī)范要求；鋼筋必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸和位置進(jìn)行綁扎，確保其位置準(zhǔn)確。 混凝土施工箱梁高標(biāo)號(hào)混凝土必須采用經(jīng)試驗(yàn)合格的原材料；嚴(yán)格按試驗(yàn)室提供配合比進(jìn)行配料，確保配合比準(zhǔn)確；混凝土制備與灌筑間，攪拌時(shí)間不得過長(zhǎng)；嚴(yán)格控制水灰比（控制用水量）和坍落度；混凝土凝固后要及時(shí)進(jìn)行良好養(yǎng)護(hù)；冬期施工，采取必要保溫措施，確保新澆混凝土不被凍結(jié)。4 施工技術(shù)重點(diǎn)（1）墩旁托架設(shè)計(jì)及預(yù)壓。墩旁托架應(yīng)能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，剛度適中，自重較小，整體性較強(qiáng)。托架焊制完成后必須對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，其目的是準(zhǔn)確測(cè)定托架的非彈性變形和彈性變形，以驗(yàn)證理論計(jì)算值的正確性，考查托架設(shè)計(jì)的合理性、安全性，消除非彈性變形，確定模板預(yù)拱度值，為模板支立提供參考數(shù)據(jù)。（2）配合比試驗(yàn)。由