铁路工程高桥墩施工.doc

路桥分公司
铁路桥墩施工技术研究

路桥分公司工程技术部
2016年8月15日
铁路桥墩施工技术研究
1 前言
随着科技进步，高性能混凝土结构设计不断涌现，随着高速铁路的迅速发展，跨越深沟峡谷的建筑物也越来越多，施工高建筑物的技术水平就越来越重要了。本文提出了一点肤浅的认识与见解，从施工经验上进行了总结，以指导现场施工。
2 铁路高桥墩类型
2.1 实心高桥墩：单线或双线，都有圆型、矩形和园端型。
2.2 空心高桥墩：单线或双线，都有圆型、矩形和园端型。
3 高桥墩施工工艺
3.1 实心高桥墩施工，在近年的施工技术当中，都有一次浇筑成型的要求。正是采取一次浇筑成型，就有很多问题需要解决。
3.1.1 实心高桥墩模板加工的技术要求
近年来，施工单位都采用钢模板厂制（定型钢模），根据规范要求，钢模板的刚度、强度、稳定性必须满足施工需要。厂家对钢模板加工来说，属于非标产品，加工精度要求就要施工单位确定，厂家根据施工单位的要求加工。施工技术人员如何确定呢？计算是很复杂的过程，需要查阅大量资料和施工经验。
3.1.1.1钢模板的刚度、强度远高于木模板，但是根据钢板加工工艺，钢板厚度和支撑间距是根据混凝土对模板侧面的侧压力大小来确定的。
3.1.1.2 侧压力大小确定，混凝土作用于模板的侧压力，随着混凝土浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一个临界值时，侧压力就不再增加了，此时的侧压力即为新浇混凝土的最大侧压力。采用插入式振捣器时，有专家推导出下面二个公式： F=0.22Уct0β1β2v1/2 和F=Уc H
式中 F—新浇混凝土对模板的最大侧压力（Kn/m2）；
Уc—混凝土的重力密度；
t0—新浇混凝土的初凝时间（h），可实测确定。当缺乏试验资料时，可以采用t=200/(T+15)计算；
T—混凝土的温度(°)；
V—混凝土的浇筑速度（m/h）；
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）；
β1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；
β2—混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50~90mm时取1.0；110~150mm时取1.15。
钢板一般采用3～8mm作为面板。
3.1.1.3模板加劲肋的布置间距，由人工配合机械吊装，人在高空作业，受到空间条件限制，安全带的固定作用影响，人员移动难度大。吊机吊起一块模板，人在高空要让一块模板稳定（静止），是很困难的事情。质量大，惯性也大，所以，只有减轻模板重量，在吊机的配合下，人在高空才容易让模板处于静止状态，迅速安装、定位模板。加劲肋规格一般使用L75×75×8mm角钢或者[120×53×5.5mm槽钢，横竖交叉布置。布置间距一般40～60cm，模板总重控制不超过95kg/m2。在平地可以人力抬运。
3.1.1.4 模板拼缝的技术要求，
钢模板面板一般采用6mm钢板，上下模板拼接做成下包上的阴阳榫头（公母榫头）结构，避免漏浆，法兰盘连接处不能紧靠，否则螺栓紧固是无法将模板连接紧密。模板拼缝处的上下竖缝、横向拼缝错台不能超过1mm。面板除锈、打磨、再涂脱模剂。模板的加固采用Ф16或者Ф20（Q235）钢筋对拉加固，外套PVC塑料管，便于拉杆拔出。
3.1.1.5 脚手架的搭设措施，实心高桥墩脚手架只需要外脚手架。高桥墩脚手架搭设必须使用内外双层结构，中间考虑人行走道，便于检查人员、操作人员工作，外则挂绿色安全防护网防护，主要防止登高人员晕眩和坠落。桥墩高度超过6米，脚手架搭设就相当困难，人员操作难度增加。工作效率降低，施工进度缓慢。因此，综合考虑以上因素，高桥墩脚手架结构就考虑在模板外侧焊接L50×50×5mm的角钢牛腿支架。如果施工一个30m高的桥墩，可以节约钢管20t，节约钢管连接扣件3000套。节省人工150个工日。施工进度加快，模板安装同时完成脚手架搭设。而且钢管扣件是铸铁扣件，螺栓拧太紧了容易破裂，拧的不紧容易下滑，造成安全事故。靠人工操作难以控制，采用角钢支架焊接于模板外侧既安全又快捷，还降低成本。（如下图示）

（图1）模板与支架结构剖面图

（图2）模板与支架布置外观结构图
3.1.1.6 高桥墩混凝土工艺，铁路高桥墩一般都有护面钢筋，布置间距较大。混凝土标号一般在C15～C40之间，混凝土坍落度控制在60～90mm之间，采用设备都是使用输送泵或者吊机配合灌注混凝土，人工操作，机械捣固。
（1）混凝土标号在C15～C30之间，采用吊机配合灌注时，配合比设计时坍落度较小，一般控制在3.5～7cm，粗骨料粒径控制在2～4cm。捣固人员容易操作和掌握，保证混凝土外观质量如蜂窝、麻面还好控制。
（2）混凝土标号在C15～C30之间，采用输送泵灌注时，配合比设计时坍落度较大，一般控制在6～10cm之间，粗骨料粒径在0.5～3cm，要求级配良好。否则泵送时容易堵管。灌注就不顺利了。特别是C15、C20混凝土采用输送泵输送时，由于标号低，粗细骨料含量多，水泥用量少，最容易堵管，很不顺利。一般采取先输送同标号砂浆2～3 m3。配合比设计时掺加粉煤灰措施，或者提高混凝土标号，或者添加减水剂、缓凝剂等措施，增加混凝土的和易性。这样还不满足，还要选择有经验的捣固人员，进行培训，试验操作等措施。捣固人员才能熟练操作和掌握，保证混凝土内在质量和外观质量。
3.1.1.7 高桥墩混凝土养护，混凝土养护是混凝土施工结束后最关键的工序。满足设计强度是保证结构使用性能的根本。养护不好质量肯定不合格。施工现场混凝土养护采取浇水的办法，但是高桥墩养护浇水就困难，采取塑料薄膜包裹整个桥墩养护。塑料薄膜包裹时间一般边脱模边包裹。时间长了要从桥墩顶部浇水，保证薄膜内有水气，桥墩混凝土始终处于湿润状态，养护28天，派专人负责。
3.2 空心高桥墩施工，一次浇筑成型的难度大，主要受到薄壁混凝土厚度的控制，操作人员无法进入薄壁空间，即使能进去，操作受到限制。因此，只能每2～6m高度浇筑一次。
3.2.1 空心高桥墩模板加工的技术要求
空心墩内外模板采用厂制（定型钢模），根据规范要求，钢模板的刚度、强度、稳定性必须满足施工要求。技术要求较实心墩模板可以适当降低标准，主要是混凝土浇筑不能一次成型，每次混凝土浇筑高度降低，侧压力减少。模板的加工技术要求也可以下调，重量缩小。模板高度一般制作1.5～3.0m。特别是内模板，一定不能做成人工难以搬运、提升、安装结构，内模空间小，基本靠人工操作，机械使用受到限制。常常采用150×30cm的建筑模板拼装，拆除与安装方便。模板的加固采用Ф16或者Ф20（Q235）钢筋对拉加固，长度根据混凝土厚度确定，外套PVC塑料管，便于拉杆拔出。
3.2.2 空心高桥墩脚手架的搭设措施，空心高桥墩外脚手架参照实心墩，只需搭设内脚手架。内脚手架一般使用Ф5cm的钢管及其扣件，长度根据桥墩内空大小确定，高度根据混凝土浇筑高度确定，跳板必须满铺，防止操作人员高空坠落事故，不能存放重量过大的设备、模具等材料。外模板脚手架（见图1）上下层实行“Z”字型走道，走道上下留人上下窗孔，通过后封闭。

（图3）空心墩内脚手架平面图
3.3.3空心高桥墩混凝土工艺，空心高桥墩一般都有双层护面钢筋，布置间距较小。混凝土标号一般在C20以上，混凝土坍落度控制在60～90mm之间，采用设备都是使用输送泵配合灌注混凝土，人工操作，机械捣固。坍落度较大，粗骨料粒径在0.5～3cm，要求级配良好。否则泵送时容易堵管。灌注就不顺利了。配合比设计时一般采取掺加粉煤灰措施，或者添加减水剂、缓凝剂等措施，增加混凝土的和易性。还要选择有经验的捣固人员，进行培训，试验操作等措施。捣固人员才能熟练操作和掌握，保证混凝土的内在质量和外观质量。
3.2.4高桥墩施工注意事项：
（1）施工人员上高空必须戴安全帽、系安全带；
（2）脚手架上作业平台严禁堆放钢筋、模板等重物；
（3）模板安装、拆除一定要轻拿轻放，防止模板变形；
（4）模板拼接缝严密、不错台。错台高差小于1mm；
（5）混凝土和易性好，泌水率低，不超过1％；
（6）混凝土养护及时，保持混凝土处于湿润状态，可采取塑料薄膜包裹措施，缩短混凝土内外温差，防止混凝土表面裂纹。

路桥分公司工程技术部
2016年8月15日

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