浅谈西固黄河特大桥门式墩施工方案

浅谈西固黄河特大桥门式墩施工方案

郭永锋

郭永锋

中铁九局集团有限公司甘肃分公司甘肃兰州730000

摘要：本文主要就西固黄河特大桥门式墩施工方案进行了研究，对施工中各个过程施工的要点和注意事项进行了阐述，按该方案进行的施工取得了良好的效果。希望可以给界内人事提供一些参考。

关键词：墩身；钢筋；混凝土；预应力

引言：西固黄河特大桥106#及107#门式墩支架设计充分利用墩身，在墩旁位置设置钢管支撑柱，钢管支撑柱为Φ630mm、壁厚10mm钢管柱，一侧设置3根。在钢管柱上设置双I45b工字钢，其上铺设普通型贝雷片。考虑门式墩梁部混凝土量比较大，贝雷梁承担的荷载大，检算无法通过，在跨中位置设置钢管斜支撑，斜支撑采用Φ429mm、壁厚8mm钢管柱，上部设置横纵I45b工字钢，作为贝雷梁的支撑点。贝雷梁与梁底的空间，实际施工中采用木枕或者木方支垫，梁部底模板及外侧模板均采用定型钢模板。对钢管支架进行预压，钢管支架结构形式、支架高度等均相似，因此支架预压选取一个作为预压对象，以指导其他支架结构施工。该施工方案具有一定的借鉴意义。

1.工程概况

西固黄河特大桥工程自寺儿沟附近起，与既有兰新线并行，依次跨越西固城货场专用线、西固西路、兰化302厂牵出线、石岗车站西咽喉，沿石岗站北侧向东，跨越兰化油库线后进入鑫港物流园，经南滨河路后跨越黄河主河道，到红山顶止，大桥全长5837.89延米。西固黄河特大桥于DK19+229上跨兰化302牵出线，上跨采用门式墩形式，墩号为106#及107#。西固货场线及兰化302迁出线均为非电气化铁路，列车次数比较少。106#及107#墩墩身高度为18.25m，墩身截面尺寸均为2.5×3.5m。

门式墩支架如下图所示：

2.支架结构的检算

2.1荷载计算

（1）梁体自重产生的荷载：门式墩盖梁沿梁长方向荷载为q1=355.9KN/m；

（2）模板、木方荷载按实际取值计算，q2=51KN/m；

（3）人机活载按施工组织取值，取q3=1KN/m。

本支架为临时结构，忽略风、混凝土振捣、倾倒等荷载，考虑恒载系数1.2，则沿梁长方向线荷载为489.7KN/m。

2.2贝雷梁检算

考虑木方、木枕等荷载分配效果，贝雷梁按均匀受力考虑，横桥向共布置12排贝雷梁，则每排贝雷梁线荷载为40.8KN/m。

（1）贝雷梁

采用结构力学求解器，建立如下模板进行计算：

由计算可知，贝雷梁最大弯矩为196.5KN-m，小于单排单层容许弯矩788.2KN-m，满足要求。

剪力图如下图所示：

通过以上计算可知，本支架结构各构件强度及刚度均满足施工要求，在支架制作、安装过程中，严格按照图纸进行施工，并确保焊缝高度满足计算要求。

3.施工方案

3.1钢管支架搭设

支架结构充分利用承台和墩身，在承台和墩身施工过程中，需埋设钢管的连接钢板，承台上预埋钢板大小为80×80cm，墩身上预埋钢板大小为30×30cm，钢板与混凝土之间设置相应的锚固钢筋。钢管及型钢施工前先按照设计图纸进行下料，并加工制作为半成品，支架采用25T吊车进行安装，从下到上的顺序逐步安装。钢管柱为承压构件，荷载比较大，在安装过程中，严格控制钢管柱的垂直度，垂直度不大于1/500。按照支架结构设计检算，支架相关焊缝高度满足检算要求，并严格控制焊缝质量，对不合格的焊缝返工处理。支架结构安装完毕后，要进行质量验收。

3.2支架预压

支架预压采用混凝土预压块进行压重的方式进行，预压材料直接吊放到支架底模板上进行预压。支架预压荷载为最大施工荷载的1.1倍。

预压材料分批称量，一旦发现异常，立即停止压载并分析原因进行补救。加载分级进行，加载过程分三级：0→60%→100%→110%，卸载反之。全部预压荷载施加完成后，间隔6h监测记录各点的位移量，当连续12h监测位移平均值只差不大于2mm时，方可卸除预压荷载。卸载也应分级进行并测量，对以上测量过程作详细记录。通过预压，观测计算得出支架各点的弹性变形数值，调整梁底模板标高至设计标高。

3.3支架纵坡、预拱度调整

为了使梁在完成后达到规定的标高，模板调整时要考虑设置预拱度。根据本工程的施工方案，经预压和在浇注砼时的等重卸载后，设置预拱度要考虑的因素有：梁自重产生的弹性变形；支架以上垫块的压缩量；预应力钢绞线张拉后引起的箱梁上拱度；预应力损失产生的变形。

3.4模板安装

外模板侧模采用钢模，由厂家加工成型，模板面板采用6mm钢板，框架用槽钢焊接而成，底模采用钢模板。安装侧模时采用50t吊车逐块拼装，侧模板底部与底模连接位置事先钻孔，侧模板安装到位后，人工手持电钻在底模板备方上钻孔，通过螺栓将侧模板与底模板连接紧密。利用支架将模板在竖向与横向上固定，并微调模板标高，两侧模板之间通过拉杆与顶杆固定。调整好模板尺寸与标高，并加固。

3.5钢筋安装

普通钢筋应整体绑扎，施工中为确保钢筋的位置准确，根据实际情况加强架立钢筋的设置，采用增加架立筋W形或者矩形的架立钢筋等措施。当梁体钢筋与预应力钢筋相碰时，可适当移动梁体钢筋或进行适当弯折。绑扎铁丝的尾段不应伸入保护层内，保护层厚度采用砼垫块控制，垫块材质为与梁体砼标号相同的砼，每平方米布设4个。钢筋在使用前必须进行质量验收。

预应力管道形成采用金属波纹管成孔，锚垫板按设计要求的位置固定在封头模板上确保与孔道垂直。预应力管道在浇筑梁体砼前内穿塑料撑管，防止因孔道漏浆阻塞孔道，并在浇筑进程及砼终凝前经常活动，确保管道畅通，终凝后将撑管拔出，波纹管采用?8的钢筋固定定位，间距一般为60cm，管道转折点处定位钢筋加密间距30cm，沿孔道纵向设置。为防止焊接钢筋过程中烧伤波纹管，在其上放置钢板以隔离开。接头处采用口径稍大的波纹管连接，外面再用黑胶带扎牢。

3.6砼施工

浇筑砼前，检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度。测定砼的温度、坍落度和含气量等工作性能，只有拌和物性能符合设计或配合比要求的砼方可入模浇筑。砼的入模温度宜控制在5℃～30℃。砼入模坍落度按设计的规定值进行控制，控制偏差为±20mm。砼的浇筑采用斜向分段、水平分层的方法浇筑，水平分层厚度不得大于30cm，先后两层砼的间隔时间不得超过初凝时间。

浇注砼过程中采用倒链拉动钢绞线，防止漏浆卡住钢绞线。砼应连续浇注，中间间断时，不得超过规范规定。采用插入式高频振捣器振捣砼时，采用垂直点振方式振捣。在砼初凝前应完成收面工作，底板表面收成毛面即可。顶板面至少进行三次找平收面，以防止表面收缩裂纹的产生。砼成活后及时用透水土工布等覆盖并洒水养生，砼初凝后湿养时间不少于14天。

砼的拆模时间除需考虑拆模时的砼强度外，还应考虑到拆模时的砼温度不能过高，以免砼接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时浇注凉水养护。当梁部结构砼拆模时，梁体表面温度与环境温度之差不宜大于15℃。侧模在砼强度达到60%以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除。

3.7预应力施工

（1）钢绞线下料及穿束

钢绞线下料，按设计孔道长度加张拉设备长度，并预留锚外不少于100mm的总长度下料，下料应用砂轮机平放切割。断后平放在地面上，采取措施防止钢绞线散头。钢绞线切割完后按各束理顺，并间隔1.5m用铁丝捆扎编束。同一束钢绞线保证顺畅不扭结。同一孔道穿束需整束整穿。

（2）预应力束张拉

按每束根数与相应的锚具配套，带好夹片，将钢绞线从千斤顶中心穿过。向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。张拉值的大小以油压表的读数为主，以预应力钢绞线的伸长值加以校核，实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内，每端锚具回缩量应控制在6mm以内。

（3）孔道压浆、封端

张拉完成后，宜在48h内进行管道压浆。压浆前管道内应清除杂物及积水。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。水泥浆搅拌至压入管道得时间间隔不应超过40min。为保证砼接缝处接合良好，应将原砼表面凿毛，并焊上钢筋网片，检查确认无漏压浆的管道后，浇筑封端砼。封端砼一次浇筑成型，并应具有良好的密实度。封端砼采用自然养护。

4.结语

现场施工实践证明该施工方案能够很好地完成该桥梁的施工。通过西固黄河特大桥门式墩施工方案的成功应用，为类似工程的施工提供相关经验与参考。

参考文献：

[1]杨米柱.胶济客专大尚庄特大桥门式墩帽梁支架吊装施工技术[J].铁道建筑技术，2009，04：13-16.

[2]王飞龙.特大桥门式墩施工及既有线安全防护技术[J].中华建设，2012，03：150-151.

[3]吴伟宏.钢横梁混凝土立柱组合门式墩设计与施工[J].工程建设与设计，2013，06：121-123.