大懸挑墩帽施工技術(shù)探討

鄧鵬舉/中鐵大橋局集團第四工程有限公司

大懸挑墩帽施工技術(shù)探討

鄧鵬舉/中鐵大橋局集團第四工程有限公司

懸挑式墩帽施工，一般采用搭設(shè)支架的方案，而對于某些不能搭設(shè)支架的作業(yè)環(huán)境，可采用在墩身上搭設(shè)牛腿的施工方案。本文根據(jù)某鐵路橋梁墩帽懸臂大、施工作業(yè)環(huán)境差的特點，介紹其采用的牛腿支撐施工技術(shù)，可為同類墩帽施工提供參考。

大懸挑墩帽；墩帽施工；牛腿支架

前言

橋梁墩帽的樣式各樣，施工方式也各不相同，有的墩帽和墩身是一體的，墩帽的模板和墩身模板為一體拼裝，墩身施工完成后直接在墩身模板上拼裝墩帽模板，即可進(jìn)行墩帽的施工；有的墩帽是挑檐式的，墩身模板拆除完成后重新搭設(shè)施工平臺才能進(jìn)行墩帽的施工。墩帽懸挑的尺寸也有大有小，對于懸挑小的墩帽，可通過在墩身施工時設(shè)置的預(yù)埋孔采用牛腿法施工，對于懸挑較大的墩帽，通常采用的是在承臺或地面上搭設(shè)支架，用以支撐懸臂部分的混凝土重量。本文結(jié)合實際工程案例，介紹其采用的牛腿支架施工大懸挑墩帽的施工技術(shù)。

一、工程概況

某鐵路橋梁跨越河流，共6跨，分孔為19.53m×3+32.4m+19.53m×2，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔樁群樁方形承臺，墩身為圓端形實體墩身，墩帽均為懸挑式，上部結(jié)構(gòu)為鋼板梁。該橋在旱季完成了鉆孔樁及墩身施工，為了不影響工期，墩帽施工在雨季照常進(jìn)行。該橋共5個墩身，其中1、2、4、5四個墩帽懸挑0.5m，懸挑較小，采用牛腿方案施工，主墩3號墩墩身為6.5m×2m的圓端形實體墩，墩帽為11.375m×4.6m，墩帽高度為0.8m，墩帽縱橋向各懸挑1.3m，橫橋向右側(cè)懸挑1.3m，橫橋向左側(cè)設(shè)計有觀景平臺，該側(cè)墩帽伸出墩身的長度為3.575m，墩帽混凝土方量總計38m3，由于觀景平臺較大，僅平臺區(qū)域混凝土方量達(dá)11.5 m3。針對該類懸臂大的墩帽，一般考慮從承臺上搭設(shè)支架的施工方案，但由于該橋左側(cè)臨近既有鐵路線，加上雨季水位高漲，作業(yè)環(huán)境受限，從承臺上搭設(shè)支架的方案不能實施。施工時根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用在墩身施工時設(shè)置預(yù)埋板，再搭設(shè)牛腿支架的施工方案。

二、施工順序

施工順序：預(yù)埋板及預(yù)埋孔施工（在墩身施工時進(jìn)行）→安裝墩身縱橋向兩側(cè)的小牛腿并根據(jù)標(biāo)高要求固定→整體拼接大牛腿并與預(yù)埋板固定→在大牛腿上安裝分配梁B1、B2、B3→安裝分配梁A1、A2、A3、A4、A5→鋪設(shè)底模→鋪設(shè)側(cè)模→鋼筋綁扎→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆模。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算

大牛腿由HW300×300型鋼制作。分配梁A、B均采用HW300×300型鋼。小牛腿由[28b制作，橫桿采用雙拼成箱型，豎桿采用單根槽鋼，斜撐采用單根槽鋼。大牛腿水平桿長度4.084m，斜桿長度3.37m，根據(jù)懸臂端混凝土重心的位置，計算出斜桿與水平桿連接的位置，計算得出連接部位離大牛腿水平桿末端1.871m處。

對結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。該結(jié)構(gòu)荷載的傳遞路徑為：墩帽混凝土自重通過模板傳遞至A類分配梁，A類分配梁傳遞至小牛腿及B類分配梁，B類分配梁傳遞至大牛腿，荷載傳遞方式簡單明了。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器對該結(jié)構(gòu)建模并進(jìn)行受力計算，建模時預(yù)埋板處設(shè)定為固定端。計算結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)所受最大彎矩為48.13kN.m，彎矩最大處位于斜桿與水平桿連接處，大牛腿斜桿所受軸力最大，為166.42kN，斜桿受壓。彎矩和軸力均很小，HW300×300型鋼滿足結(jié)構(gòu)受力要求。

通過設(shè)計計算，預(yù)埋板處所受彎矩最大值為34.95kN.m，軸力為166.42kN。查詢預(yù)埋件設(shè)計手冊并經(jīng)計算，在墩身施工時預(yù)埋4塊鋼板，每塊鋼板通過9根?32mm鋼筋錨固在墩身內(nèi)，鋼筋和鋼板之間采用塞焊，鋼板厚度為20mm，錨固鋼筋長度1m，末端設(shè)置90度彎鉤，彎鉤長度0.3m。

四、施工方案

預(yù)埋板在墩身鋼筋綁扎時根據(jù)標(biāo)高要求進(jìn)行預(yù)埋，預(yù)埋板錨固筋與墩身鋼筋綁扎固定，確保澆筑墩身混凝土?xí)r預(yù)埋板位置不發(fā)生偏移。在小牛腿安裝位置共設(shè)置4個預(yù)埋孔，上下兩層，每層2個，預(yù)埋孔采用PVC管，PVC管內(nèi)徑40mm，PVC管長度與墩身厚度一致，管內(nèi)灌砂，兩端封堵，根據(jù)小牛腿豎桿開孔位置及標(biāo)高要求固定在墩身鋼筋上，綁扎牢靠，確保澆筑墩身混凝土?xí)r預(yù)埋孔位置不發(fā)生偏移。

墩身施工完成后，把預(yù)埋孔清理疏通，通過預(yù)埋孔安裝小牛腿，豎向一組預(yù)埋孔兩側(cè)各設(shè)置1個小牛腿，用上下各1根共2根?32mm的精軋螺紋鋼對拉，精軋螺紋鋼用穿心頂張拉至35Mpa。大牛腿單片制作完畢，再將2片連接為整體，整體起吊安裝，大牛腿與預(yù)埋板之間采用現(xiàn)場焊接。大牛腿安裝完畢后，在上方縱橋向鋪設(shè)一層分配梁B1、B2、B3，在橋墩兩側(cè)橫橋向各鋪設(shè)2根分配梁A1、A2及A4、A5，并在A2及A4中間加設(shè)分配梁A3。分配梁A置于小牛腿和分配梁B上。在分配梁B上安裝墩帽底模及側(cè)模，然后綁扎墩帽鋼筋。

墩帽混凝土澆筑。混凝土澆筑時從墩帽懸臂長度小的一端往懸臂大的一端進(jìn)行，一次澆筑成型。

混凝土澆筑完畢后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，達(dá)到拆模條件時進(jìn)行模板的拆除。先拆除側(cè)模，然后將小牛腿精軋螺紋鋼放張，使小牛腿下落，底模則與墩帽脫開，逐步抽出底模及分配梁B、A，最后拆除小牛腿和大牛腿。

五、施工注意事項

a.為了確保大牛腿標(biāo)高一致，大牛腿分片制作完成后采用整體拼接再安裝，2片大牛腿之間用角鋼連接成整體；

b.大牛腿與預(yù)埋板連接處的焊接需確保焊接質(zhì)量，增設(shè)加勁板，以確保該結(jié)構(gòu)的安全性；

c.小牛腿豎桿穿精軋螺紋的孔應(yīng)設(shè)置為豎向橢圓形，精軋螺紋安裝的位置應(yīng)確保在橢圓孔的下部或中部，方便后期放張精軋螺紋后小牛腿有一定的距離下落，以便進(jìn)行拆模；

d.為了底模拆除方便，在大牛腿上方A分配梁和B分配梁之間應(yīng)進(jìn)行抄墊，抄墊采用箱型結(jié)構(gòu)制作，拆模時用割刀進(jìn)行切割，使得分配梁下落。

六、結(jié)語

針對大懸臂墩帽施工，除采用搭設(shè)支架的方案，本文結(jié)合實際案例，從設(shè)置預(yù)埋板，焊接牛腿的方案探討了另一種方法，可為同類施工案例提供參考，對條件受限的工程具有參考意義。

[1].嚴(yán)正庭，嚴(yán)捷.預(yù)埋件設(shè)計手冊,中國建筑工業(yè)出版社，1994.9.1.

[2].黃文莉，何雍容.預(yù)埋件設(shè)計探討,河北電力技術(shù),2001,20 (4):47-49.