薄壁空心高墩勁性骨架設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

姚茂林

（中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司西長(zhǎng)鳳項(xiàng)目經(jīng)理部，063000）

一、工程概況

甘肅西長(zhǎng)鳳高速公路XCF6合同段位于慶陽(yáng)縣、寧縣境內(nèi)，起止樁號(hào)為MK52+031.325～MK61+155.723，路線(xiàn)全長(zhǎng)9.124公里。本標(biāo)段ZMK59+647(YMK59+658)大橋（簡(jiǎn)稱(chēng) 5#大橋）、MK60+573大橋（簡(jiǎn)稱(chēng)6#大橋）兩座大橋均位于黃土溝壑區(qū)沖溝內(nèi)，坡陡溝深，溝深達(dá)百米。墩身設(shè)計(jì)有薄壁空心高墩，共計(jì)18根。

5#大橋采用左、右分離式布置，橋梁全長(zhǎng)249.2m。上部采用（3×40）m+（3×40）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁；下部橋墩采用柱式墩和薄壁空心墩，樁基礎(chǔ)。薄壁空心高墩縱橋向?qū)挾葹?.5m，橫橋向?qū)挾葹?.5m、8m，壁厚為0.5m，墩身內(nèi)四角設(shè)計(jì)50cm的直倒角，橫向設(shè)50cm厚橫隔梁。

6#大橋采用整體式布置，橋梁全長(zhǎng)409.2m。上部采用（3×40）m+（4×40）m+（3×40）m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁；下部橋墩采用柱式墩及薄壁空心墩，樁基礎(chǔ)。薄壁空心高墩縱橋向?qū)挾葹?.5m、4.0m，橫橋向?qū)挾葹?.5m、8.0m，壁厚為0.5m、0.6m，墩身內(nèi)四角設(shè)計(jì)50cm直倒角，橫向設(shè)計(jì)50cm厚橫隔梁。

鋼筋設(shè)計(jì)基本情況：外側(cè)豎向主筋為Φ28螺紋鋼，在墩身一半高度內(nèi)每間隔1根豎向緊靠鋼筋增加1根Φ28螺紋鋼加強(qiáng)筋，內(nèi)側(cè)豎向主筋為Φ25螺紋鋼，主筋間距12cm；外側(cè)橫向水平筋為Φ16螺紋鋼，內(nèi)側(cè)橫向水平筋為Φ12螺紋鋼，墩頂和墩底5m高段間距10cm布置，其它高度段間距15cm布置；在豎向和橫向45cm等間距設(shè)1根Φ12螺紋鋼拉筋；沿墩身外表面設(shè)置一層間距10cm帶肋鋼筋網(wǎng)，豎向鋼筋直徑10mm，橫向鋼筋直徑6mm。凈保護(hù)層7cm。

二、勁性骨架設(shè)計(jì)

1、增設(shè)勁性骨架的設(shè)計(jì)理由及其勁性骨架技術(shù)的形成過(guò)程

薄壁空心高墩施工技術(shù)要求高，施工難度大，安全要求高。西長(zhǎng)鳳項(xiàng)目的重、難點(diǎn)工程亦為薄壁空心高墩，5#、6#大橋薄壁空心高墩，無(wú)論是從技術(shù)、質(zhì)量還是安全方面都有相當(dāng)高的要求，如何能高標(biāo)準(zhǔn)、快進(jìn)度、安全的順利完成高墩施工是項(xiàng)目部的關(guān)鍵問(wèn)題。薄壁空心高墩是由鋼筋和砼形成其實(shí)物，高墩設(shè)計(jì)中主筋直徑大（Φ28、Φ25螺紋鋼）、數(shù)量多、密度大，為保證高墩質(zhì)量，豎向主筋一般不允許截?cái)嗍褂茫员ＷC工程質(zhì)量。豎向主筋采用機(jī)械接頭連接，鋼筋的柔性非常大，定位和固定比較困難；加之風(fēng)荷載較大時(shí)，施工人員高空作業(yè)帶來(lái)很多不安全的因素；另外，高空中安裝模板需要有可靠的固定。因此，在高墩施工中鋼筋骨架豎直度和整體穩(wěn)定性成了施工難點(diǎn)。經(jīng)論證采取在墩身的環(huán)向和豎向分別預(yù)埋5#厚3mm角鋼，形成整體勁性骨架，以保證鋼筋的穩(wěn)定，保證施工安全。

2、勁性骨架的設(shè)計(jì)

根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)尺寸，墩身內(nèi)鋼筋布置情況，同時(shí)考慮形成的骨架要具有足夠的施工剛度，計(jì)算出角鋼的型號(hào)、豎向、橫向間距，確定角鋼具體位置。

三、施工方法

1、施工工藝流程

勁性骨架制作→測(cè)量放樣→準(zhǔn)確預(yù)埋首節(jié)勁性骨架并安裝預(yù)埋墩身鋼筋（在承臺(tái)澆筑前）→澆筑承臺(tái)→安裝、校正第二節(jié)勁性骨架，安裝墩身鋼筋→安裝、加固墩身內(nèi)外鋼模板→澆筑墩身砼→安裝、校正第三節(jié)勁性骨架，安裝墩身鋼筋→……→墩身澆筑完成。

2、勁性骨架制作

首節(jié)鋼筋視情況可制作2～6米高，為了使勁性骨架安裝高度與豎向主筋連接安裝高度能同步調(diào)進(jìn)行，勁性骨架每節(jié)高度與豎向主筋每節(jié)連接長(zhǎng)度一致，9米一節(jié)（一根9米長(zhǎng)鋼筋）或6米一節(jié)（12米長(zhǎng)鋼筋截兩段）。

勁性骨架制作要保證勁性骨架制作形成六面體，每一面在同一平面上，交角互相垂直，對(duì)面互相平行。利用六面體幾何性質(zhì)來(lái)控制和校正制作精度，如對(duì)角線(xiàn)法可檢驗(yàn)和校核角鋼四邊角鋼是否在同一平面、四角是否直角。骨架制作尺寸允許偏差：長(zhǎng)±10mm；寬、高±5mm。

為吊裝方便，另制做一個(gè)通用吊裝架。

3、測(cè)量放樣

計(jì)算好每個(gè)墩勁性骨架四角坐標(biāo)，在承臺(tái)鋼筋綁扎完后，放樣出勁性骨架具體位置。

4、首節(jié)勁性骨架安裝及預(yù)埋豎向主筋

根據(jù)放樣的勁性骨架位置，預(yù)埋首節(jié)勁性骨架。安裝時(shí)把吊裝架鉤在勁性骨架上，用塔吊或吊車(chē)吊到安裝位置進(jìn)行安裝。勁性骨架與承臺(tái)鋼筋有干擾時(shí)適當(dāng)挪動(dòng)承臺(tái)鋼筋。豎直度控制用經(jīng)緯儀或全站儀豎絲來(lái)控制豎直度。勁性骨架安裝好后，緊靠勁性骨架外側(cè)預(yù)埋墩身豎向主筋，主筋預(yù)埋要保證位置準(zhǔn)確，間距均勻，豎向豎直，然后綁扎其它鋼筋。

骨架安裝允許偏差：長(zhǎng)度方向±10mm;寬度方向、高±5mm；保護(hù)層厚度±5mm。

5、承臺(tái)澆筑

勁性骨架及預(yù)埋鋼筋預(yù)埋好后即可澆筑承臺(tái)。澆筑承臺(tái)時(shí)不要擾動(dòng)骨架。

6、安裝第二節(jié)勁性骨架和鋼筋

放樣出勁性骨架位置，復(fù)核首節(jié)勁性骨架頂端位置是否準(zhǔn)確，有偏差時(shí)，在安裝第二節(jié)時(shí)調(diào)整校正過(guò)來(lái)。兩節(jié)勁性骨架對(duì)接用螺栓連接或直接焊接在一起，并保證其豎直度。豎向主筋接頭采用機(jī)械連接法，機(jī)械接頭的質(zhì)量主要控制連接套筒、滾絲及連接質(zhì)量。豎向主筋緊靠勁性骨架外側(cè)點(diǎn)焊在骨架上，保證豎直，并安裝橫向水平筋和其他鋼筋。于是鋼筋與勁性骨架形成一個(gè)很穩(wěn)定、剛性很強(qiáng)的整體。

7、立模澆筑墩身砼

鋼筋安裝完成后立模澆筑砼，模板安裝和加固時(shí)可適當(dāng)依附整體骨架。然后，依次循環(huán)作業(yè)，直至墩身施工完成。

四、勁性骨架技術(shù)關(guān)鍵控制

1、關(guān)鍵技術(shù)

⑴勁性骨架的設(shè)計(jì)。確定合理骨架結(jié)構(gòu)尺寸及角鋼間距，保證勁性骨架施工剛度。

⑵勁性骨架制作。勁性骨架制作形成六面體的制作精度，即保證交角互相垂直、對(duì)面互相平行的精度控制。

⑶勁性骨架安裝豎直度控制。

2、主要技術(shù)指標(biāo)

⑴骨架制作尺寸允許偏差：長(zhǎng)±10mm;寬、高±5mm。

⑵骨架安裝允許偏差：長(zhǎng)±10mm;寬、高±5mm；保護(hù)層厚度±5mm。

勁性骨架技術(shù)解決了高墩鋼筋安裝定位及穩(wěn)定性、豎直度及安全問(wèn)題，能確保施工安全、質(zhì)量和加快施工進(jìn)度，總結(jié)出一套成熟的施工工藝，該技術(shù)能安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成高墩施工，能使豎向主筋不用剪斷使用，保證了質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，為今后類(lèi)似工程施工提供指導(dǎo)和依據(jù)。也給企業(yè)帶來(lái)了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。