高墩大跨连续刚构梁桥快速施工.docx

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1、高墩大跨连续梁桥快速施工工法一、前言随着桥梁技术的快速发展，我国在高墩大跨连续刚构梁桥施工技术方面有成熟的经验。但在实际的施工过程中，施工工期、施工环境、自然条件、以及其他不可预见因素影响施工。在各种不利的条件影响下，施工单位的施工组织能力、施工方案的选择、机械设备的投入，是施工任务的关键因素。 李子沟特大桥集“深基、群桩、高敦、大跨、刚构连续组合梁结构”为一体，建筑高度161.1m，砼圬工10.5万m3。因各种因素的影响工期滞后11个月，常年大风、夏季暴雨、冬季天气寒冷，大雾、大雨、冰冻等不良气候条件也是影响大桥施工的重要因素。经过合理安排，精心组织施工，加大投入以及全体参战人员的努力，克服

2、诸多不利因素给工期带来的影响，自1999年3月份主体工程正式开工至2000年9月份大桥全部和拢，实际施工时间为17个月，不但将延误的10个月工期全部抢回，还比计划工期提前两个月完成。二、工法特点1、施工组织合理，保证措施得力。2、缆索吊、塔吊、液压翻升模板、走行挂篮等大型机械设备配套设置，为工程的快速施工提供了必要保证。3、多层立体交叉作业，满空间施工。三、适用范围本工法适用于铁路和公路单双线高墩大跨连续梁桥施工，尤其在施工工期短、砼圬工量大、施工条件恶劣的条件下，施工效果更加明显。四、梁桥快速施工的保证措施（一）、配套的机械设备大型设备的配套使用，不仅减少劳动强度，降低了高空作业的难度，为确

3、保大桥快速施工提供了重要保障。针对大跨刚构梁桥施工特点的设备主要有：大跨度缆索吊（用于砼灌注、材料运输）、液压自升翻版模设备（高墩施工）、走行挂蓝（连续梁施工）。1、大跨度缆索吊缆索吊车的高墩大跨度桥梁常用的运输设备，因地制宜的架设不受地形的限制，尤其对山区深谷的桥梁施工，其优越性非常显著。（1）、结构组成缆索吊跨度700米，由两组起重运输机构组成，每套机构承重钢丝绳为3根，起重钢丝绳1根，行走牵引钢丝绳2根；卷扬机3台（其中由2台实现小车的行走牵引，1台实现吊钩升降），钢索、天车、钓钩、塔架、卷扬机、导向滑轮、地锚组成。（2）、起吊运输能力缆索吊平均起吊高度75米，平均运行距离100米，平均

4、单钩吊重3.5t，正常工作的情况下，每月可完成7200吨的吊运任务。通过采取加强地面水平运输，减少缆索吊的运行距离；合理统筹调度，避免空载运行等措施，提高缆索吊的利用率。2、抗风液压翻模设备抗风液压自升式平台翻模是高墩施工的主要设备，具有施工速度快、劳动强度低、工艺先进、具有抗风能力等特点。（1）工作原理 利用顶杆将工作平台支撑于达一定强度的墩身砼上，以液压千斤顶作动力提升工作平台，施工人员在吊架上进行模板拆卸、提升、安装、绑扎钢筋等作业。砼的灌注、捣固、吊架内移等作业则在工作平台上进行。内外模板各设三层，当第三层模板砼浇注完毕后，提升工作平台，拆卸并用倒链提升第一层模板至第三层上，进行安装校

5、正，然后灌注砼，就此周而复始，直至墩顶。抗风柱于砼和模板进行固结，抵抗平台承受的风荷载和控制平台的偏斜。（2）工作平台提升:第一次提升工作平台应在砼初凝后终凝前进行为宜。提升高度为千斤顶1-2个行程(3-6cm)。以30分钟提升一次,每次提升千斤顶一个行程(3cm)。 浇注完毕后继续提升工作平台，每隔半小时提升千斤顶1个行程。 提升工作平台的总高度以能满足一节模板(1.5m)组装高度即可(1.5mh1.8m)。 当砼终凝且又不需要提升工作平台高度时，终止提升平台，进行模板和抗风柱的翻升。采用液压自升平台式翻模进行高墩施工，最快速度达到2天3板（4.5m），百米高墩施工不超过三个月。墩身弧端圆顺

6、，大面平直，棱角分明，基本消除砼冷缝和色差，具有良好的施工效果。4、走行挂篮采用自锚桁架式三角形挂蓝进行悬灌施工，具有简单，受力合理，适于温差变化大，可在全天候组织施工。（如图）（1）挂蓝的构造特点：本桥采用三角形桁架式挂蓝，由吊架部分、锚固部分、模板部分、走行部分及附属部分组成。挂蓝自重59吨，适应最大梁段长度4米，适用最大梁段重量200吨，设计安全度为2.5，导链牵引。前支座安放聚四氟乙烯滑板，后支座设滚轮，减小滑行阻力。挂蓝走行时外模板坐落于底模纵向走行梁上，较传统的依翼缘板下的走行梁走行更为安全和平稳。 （2）、挂蓝安装与使用挂蓝安装在0#段完成并安装完底板后进行，挂蓝安装采用缆索吊分

7、部整体吊装施工，其安装的顺序为：挂蓝底模主桁架组拼并吊装 安装前横梁、吊带 移动侧模到位 安装外模吊梁、吊杆安装内模板系统 安全检查安装前对挂蓝预埋件、预留孔的具体尺寸进行检查，避免影响安装进度。 走行挂蓝设计图 （4）、挂蓝的工作原理挂蓝使用前先进行预压试验，施工时为进行有效的线性控制工作，减少挂蓝在灌注砼过程中的变形调整，挂蓝前端应预留沉落量，沉落量的确定是根据挂蓝实验时的变形和现场施工前12个梁段灌注过程中的变形观测结果来确定的，具体办法如下：首次使用挂蓝前按照实验数据对挂蓝前端预留沉落值，灌注砼前于挂蓝前横梁和吊带上设定观测点，根据砼的灌注过程分级对观测点的标高进行观测，当观测结果与预

8、留沉落值相差超过施工规范要求的5MM时，对挂蓝前吊带进行调整对观测结果进行分析，确定挂蓝的底模板和主桁架的变形。该桥挂蓝的预留沉落值根据实验和前期的观测结果设定为1-5#梁段8mm，5-11#梁段5mm,11-17#梁段8mm。该变形值在进行挂蓝标高设定时一次完成。在挂蓝的使用过程中坚持对挂蓝的吊系统进行检查，避免发生安全事故。（5）、挂蓝走行梁段砼达到80%后，进行张拉、压浆后，将挂蓝前移。前移步骤为：接长并锚固挂蓝轨道，在轨道表面放置镀锌铁皮，并涂润滑油；拆下底模后吊带、内外模前后锚杆，并确认模板已经和砼脱离，内模和内模架落于降低的内滑梁上，外模板落于底模走行纵梁上；拆除主桁架的后锚杆让后

9、支座受力，放松底模前吊带，使底模离开梁体100mm左右；进行走行前的安全检查，重点检查部位为挂蓝两轨道是否相对水平和与桥轴线平行，轨道锚固和支垫情况，挂蓝前后支座，挂蓝上是否有人员在作业；每片主桁架各用一个10吨的倒链牵引，带动挂蓝底模、侧模和内模同步前移，滑行时及时对接缝和砼表面缺陷进行处理，尤其是对拉杆头进行处理，防止锈水污染砼表面，进行修补和处理时挂蓝不能移动；到位后及时安装底模后吊带，内外滑梁吊杆和挂蓝主桁架后锚固装置，将临时受力状态变为永久受力状态，确保施工安全。（二）施工工艺1、墩身施工工艺砼 浇 注（1）施工工艺流程混凝土浇注60cm初凝后终凝前提升一至两个行程浇注中每1个小时提

10、升一个行程浇注后每30分钟提升一个行程1.5m提升高度1.8m砼 养 生倒链翻升模板砼凿毛清理模板清理脱 模模板接缝清平钢筋焊接长模板就位模板调整钢筋、模板检查验收下一节墩身施工施工结束（2）、施工要点混凝土要达到一定强度时，再进行凿毛、绑扎和焊接钢筋施工作业。每一节混凝土施工完成后，都要有专业技术人员，测设中线，用于支护模板、调整平台。模板为单面整体拆除，利用平台纵梁（横梁）作为支架，倒链作为动力，对称提升。2、0#段施工工艺连续刚构梁桥为矩形空心墩与箱形梁节点，是全桥结构中结构受力最复杂，施工难度最大的一个梁段。实践证明，通过优化的施工方案，科学组织施工，非常成功的完成0#段施工任务。0#

11、段施工的关键技术包括：0#梁段竖向预应力钢筋安装、墩内拖架安装、外部膺架的安装、模板系的安装以及0#段混凝土的灌注施工。0#段竖向预应力钢筋的安装：0#段竖向预应力钢筋长度12m，先在施工缝处将预应力钢筋的平面位置准确定位，利用墩身施工的液压平台，并在上部搭设两层钢管架，利用塔吊配合由上至下穿筋定位，并用型钢做劲性骨架进行固定，待墩身混凝土完成后，分解、拆除液压平台。外部膺架的安装：顺桥方向的膺架是支撑模板、拖架和混凝土的重要结构根据墩身的宽度和梁底的宽度，每侧架设7片，并用分配梁将膺架连为一体。采用缆索吊配合，单片安装、整体拆除。模板系统的安装：外侧模架与模板用12号槽钢组焊，按4.5m+3

12、m+4.5m=12m分单元加工，在地面拼装后，用缆索吊吊装就位，吊装就位的次序为先3.0m，加快了施工进度，避免了高空作业的危险，提高了安全度。混凝土灌注施工：0#段采用一次性灌注成型的施工方法，位置高、混凝土圬工量大、预应力钢筋布置复杂、非预应力钢筋密集，质量要求高，施工难度大。根据分层灌注的厚度和每层灌注的时间掺加缓凝剂，缓凝时间为8h,混凝土的灌注顺序为：底板 横隔板 腹板 顶板。施工效果：在进行组织下,0号块施工完成只用了23天的时间,比传统的施工方法(预计60天)节约40天,并作到了一次性灌注成功,成型的梁体截面尺寸准确,表面光洁平整,波纹管无被堵现象,质量被评为优良.时间证明,利用

13、墩身材料设计的拖架，膺架受力明确，结构安全可靠，模板拼装平整，质量良好，有效的节约了资金。拖架、悬臂膺架，分单元整体吊装外模架与模板的方案大大加快了施工进度，安全可靠，大跨度连续刚构0#段快速施工成套技术的成功应用，为以后铁路高墩大跨刚构桥的施工积累了宝贵的经验。3、连续梁施工工艺（1）施工工艺流程图安装挂篮0#梁段整体现浇养 护张拉、压浆张拉观测点标高滑移挂篮就位分别吊装1#（N#）梁段底板、腹板钢筋拖移内滑架、安装1#梁段内模及顶板钢筋对称灌注1#梁段砼测量观测点标高2#-N#梁段循环施工梁体合拢（2）、施工要点张拉：混凝土灌注完成三天且设计强度达到85%时，张拉纵向预应力钢绞线。张拉顺序

14、为先腹板后顶板，先下后上，左右对称：1.05控制拉力持荷10min回油控制拉力锚固。纵向预应力张拉结束后，分别张拉横向和竖向预应力筋，然后分别锚固。合拢：通过对箱梁砼内部温度的观测确定合拢施工温度，根据设计要求和现场施工情况确定合拢施工顺序。合拢的施工顺序为：拆除端挂蓝移动另一端挂蓝至合拢段作为施工吊架高程调整绑扎钢筋分级加载进行顶梁施工锁定顶撑张拉临时锁定钢束砼灌注前观测砼的内温，考虑温度的变化规律，确定合拢时间。合拢段砼在低温时灌注，要求快速施工，在4小时之内完成，升温时砼处于凝固状态。（三）、混凝土施工 为保证墩身和梁段快速施工，除了大型设备的配置和先进的施工工艺外，不同结构部位的混凝土

15、的合理配置，是保障施工快速进行的关键。 1、墩身混凝土（1）、施工要求 为加快施工进度和便于施工人员操作，要求墩身实现砼流态化施工，砼坍落度控制在160-200mm之间。由于液压自升平台的负载及墩身快速施工等原因，要求墩身早期强度在16小时达6-8Mpa。（2）、砼的配置本工程墩身施工使用流态砼，砼能自动摊平，降低劳动强度，节省劳动时间，大大加快施工进度，能消除砼层次之间的冷缝色差，促进砼外观颜色一致。为确保施工进度，保证施工质量，选用HE-2缓凝高效减水剂和UZF-2B早强高效减水剂，克服了流态混凝土，早期强度低，砼不能及时脱膜的缺点。（3）、注意事项因墩身流态混凝土试验控制工作风险较大。所

16、以若有快速施工和规定期限强度的要求，则必须建立一套系统的早期强度控制手段。这样才能及时、准确掌握砼的早期强度数据，发现问题随时修正施工配合比，杜绝砼强度质量事故。混凝土的配合比，要根据气候、温度随时调整，以提高早期强度与模板使用周转率。 （3）、施工效果由于掌握了砼强度增长规律，建立了比较实用的早期强度关系式，砼不仅达到了自流平、好施工的目的，而且保证了砼的早期强度，使为墩身的快速施工创造了条件。墩身外观杜绝了色差、冷缝、蜂窝、麻面，达到了光洁，颜色一致，内实外美的标准。2、梁段混凝土的施工控制（1）要求梁体为500级混凝土，采用高标号混凝土的施工标准。要求砼强度C三天达到设计强度的85%以上

17、，龄期强度按照配合比设计要求达到120%以上。（2）材料：使用525号普通硅酸盐水泥，进购的优质河砂，531.5mm连续级配碎石。FDN3000高效减水剂，掺量为C0.5%。（3）养生：根据环境的温度变化情况制定砼养生措施，砼灌注完，砼表面用彩条布覆盖，并撒水养护，待同等条件养护的砼试件其抗压强度达到梁部砼设计强度的90%，还需洒水继续养护5天，保持砼表面湿润，同时进行底面和侧面的养生。（4）、施工效果在梁部高标号混凝土施工过程中，不仅避免了表面开裂、脱皮等质量通病。而且其强度达到600级以上，且保持稳定，在设计时可以考虑提高梁部砼的标号达到600级具有可能性。3、砼冬季施工技术根据施工进度情

18、况，为保证铺架工期，所以必须进行进行冬季施工。高墩大体积和梁部高标号砼在高空进行冬季施工，要求砼的早期强度应满足施工进度，速度要快，否则就失去冬季施工确保工期的目的。材料材料保管：水泥存放库房内，砼拌和前30分钟运输出库；粗骨料，细骨料，提前用高压水冲洗干净，干燥后以草袋和朔料覆盖，避免雨雪积留结冰。材料加热：购置蒸汽锅炉，对砼施工用水加热，现场测定水温，和原材料温度，进行热工计算，保证砼的入模温度在9以上，但不能高于15，否则会增加砼的内温，给保温工作带来负担。外加剂：梁部选用FDN3000高效减水剂，掺量=C0.6%。墩身采用UZF-2B早强剂，掺量=C0.8%。掺外加剂比不掺外加剂的砼强

19、度提高60%-70%。 （2）施工措施 砼作业面的保温和升温：砼灌注前对砼灌注作业面搭设暖棚，具体做法是，将作业空间以铁皮和采条布进行全封闭，内部生火炉和电暖气进行升温，保证小环境温度在15以上，并且温度均衡。墩身施工速度较快，由于砼拆模，不利于保温，采取平台外延长围裙的办法进行保温，其长度为保证砼外露后其内温与最低环境温度之差小于25。 砼灌注：根据砼的灌注速度，确定砼的最佳拌和时间，保证砼运输时间最短，避免砼的热量在运输过程中损失，在砼灌注区实测砼的温度，调整砼的拌和水温度，保证砼温度在允许范围内，同时在墩壁中心向墩壁间隔1.5米布置测温孔，梁体在底板、腹板和顶板布置测温孔。砼的捣固作业同

20、普通砼的施工。 砼养护和散热：砼外露部分采取覆盖掩护，保持温度和湿度，根据环境温度的情况可以温水进行表面养生。通过测温孔观测砼的内部温度和大、小环境温度的观测，计算温差决定砼的养护环境温度和保温时间。 （3）施工效果大桥的冬季混凝土施工由于有完善的保证措施，墩身施工速度每天平均1.0米，悬灌梁施工达到10天一个梁段。砼无受冻、开裂现 象，内在和外观质量达到优良要求，达到了快速施工的目的。（四）、大风季节施工措施桥位所处的位置常年大风，当地最高风速达到33m/s,相当于10级台风的风力，为保证施工安全和施工进度，必须采取必要的措施，保证施工的连续性。1、加强对现场的气候进行观测，安装测风器，索吊

21、和塔吊选择合适的时间进行吊装施工，避免强风情况下作业。2、：在液压平台上单独设计抗风架（如图），增加平台的竖向刚度，在大风天气下也能保证施工。 平台抗风架大样图3、0#段梁段模板的面积较大，受到风荷载的横向水平力必然最大，且墩顶的施工场地较小，不利于进行加固措施。、模板外模架膺架焊接固结，上下游模架利用型钢进行刚性连接，经过计算能达到抗风的要求。顶部连接与的型钢可用于悬吊内模和作为施工作业平台，及时安装内模，使内外模形成整体增强抗风能力。 0#段抗风模架示意图、连续梁施工时，尽量减少挂篮的受风力的面积（模板、防雨蓬布、标语牌等），尽量避开在大风的天气内，滑行挂篮。根据风力和风向设置反向锚固装置

22、。4、施工效果墩身、0#段、连续梁在大风的天气内，没有采取停工措施，未发生安全事故，液压平台、挂篮、结构模板未产生位移，没有因大风天气影响结构的几何尺寸和工程质量。五、机具设备主要机具设备表序号 名称 型号规格 数量 数量 1 钻机 台 14 2 砼拌和机 HD25/HD50/JS400 台 1/1/2 3 砼输送泵 HZB30/HZB30/JS400 台 3/3 4 砼输送车 三菱 辆 6 5 缆索吊 自制 套 1 6 墩身液压翻升设备 自制 套 5 5 挂篮 自制 套 1 7 吊车 QY12/QY20 台 2/3 8 塔吊 中联 台 4 9 卷扬机 5吨/2吨 台 3/3 10 电焊机 B

23、X-315 台 12 11 钢筋切断机 QJ-40 台 412 钢筋弯曲机 GJ7-30 台 5 13 纵向张拉设备 OVM 套 4 14 竖向张拉设备 YGM 套 4 15 发电机 210KW 台 4 16 变压器 500KVA/315KVA 台 1/2六、劳动组织劳 动 组 织 表序号 工种 人数 工作内容 一、 墩身翻板模施工（单墩）1 工班长 1 负责工作安排、现场指挥、任务的落实2 砼工 16 混凝土浇注、捣固作业3 电焊工 4 钢筋、预埋件的焊接4、 钢筋工 6 钢筋的绑扎、接长5、 电工 1 电器的检查、维修以及安装6、 模板工 16 负责模板的拆除、吊装、安装作业7、 平台操作

24、工 2 操作液压平台、接长顶杆8、 安全员 1 消除安全隐患，负责安全培训9、 测量工 1 墩身的垂直度以及线形控制10、 技术员 1 技术指导二、 梁段悬灌施工（单个工作面）1 工班长 1 负责工作安排、现场指挥、任务的落实2 砼工 12 混凝土浇注、捣固作业3、 电焊工 4 钢筋、预埋件的焊接4、 钢筋工 6 钢筋的绑扎、接长5 电工 1 电器的检查、维修以及安装6、 模板工 16 负责模板的拆除、滑移、安装作业7、 挂蓝操作工 2 挂蓝的滑行以及养护（钢筋砼工班兼）8、 张拉工班 28 负责梁段的预应力张拉及孔道压浆9、 安全员 1 消除安全隐患，负责安全培训10、 测量工 2 梁体的线

25、形和合龙精度的控制11、 技术员 2 技术指导七、安全措施1、位于同一T构上的2套挂篮的移位必须同步进行，各个悬灌段的混凝土灌注以及挂篮的拆除必须均衡作业。2、挂篮中的施工用动力、照明电线必须由专业电工架设，并经常检查，以消除漏电、短路隐患。3、每套挂篮必须配备消防器材，以防止电焊作业等原因引起安全网、防雨蓬布等易燃物而引起火灾。4、施工人员上挂篮前，必须经过培训。工作时间不得推搡打闹，酒后严禁上桥作业。5，随着悬臂的增长，特别在夏季，箱体内安装通风、降温、照明设备，以改善施工人员的工作环境。6、缆索吊由专业人员进行操作，必须经过专业培训。大风、雨雪天气严禁起吊。7、增加应力消除器和起重限位器

26、，以避免起重钢丝绳长期使用使用产生的环向应力引起绞索；防止超载起吊，确保施工安全。8、施工前对工人进行操作培训，使其在工作中上下兼顾，左右协调，保证安全生产。9、平台吊架要悬挂牢固，不得左右晃动。步板铺设牢靠，安全网布设严密。10、缆索吊机运输过程中信号的传递要明确及时，走行部分要定期检查。11、不得增加接料平台荷载。严格执行高空作业的有关规定。八、经济和社会效益1、大桥的设计工期为30个月，由于采用快速施工措施，实际仅用力了17个月就顺利完成了施工任务，仅在人工费、水电费、机械台班费上就节约资金200万元以上，取得了良好的经济效益。2、通过大桥的施工，取得了一整套施工技术成果和宝贵的施工经验

27、，对同类桥梁具有广泛的推广和应用价值。3、大桥整体质量优良，桥墩棱角分明，直面平整，连续箱梁线形圆顺，被团中央授予“青年文明号”工程。建设周期的缩短，为保证内昆铁路全线铺通赢得了宝贵的时间，创造了国内桥梁史上的奇迹，得到了中央、铁道部、中国铁道建设总公司领导的高度评价，创造了良好的社会效益，为促进西南人民的经济发展起到积极的作用。九、工程实例内昆铁路李子沟特大桥位于贵州省威宁县观风海镇境内,桥中心里程DK442+256,由两台十九个墩组成,桥跨布置为732m简支梁一联（72+3128+72）m刚构连续组合梁+832m简支梁,桥全长1031.86m。全桥砼圬工总量达9万立方米。主跨集深基群桩、高

28、墩、大跨、长联于一体,被誉为亚洲铁路第一桥,也是内昆铁路上的一项重点和难点工程。该桥难点在主桥,它包括712号墩及529.6m悬灌梁。基础为钻孔桩,桩径150cm,桩数222根,最大桩长40m,总长8149.5m,砼圬工16386立方米。承台最大几何尺寸为37.618.15m,总圬工量为14268.82立方米。墩身为横端弧型截面空心墩,最大墩身高度107m,砼圬工总量28911立方米。梁部为单箱单室、变高度、变截面、三项预应力箱形结构,砼圬工7618.8立方米。主跨部分砼圬工总量77079.62立方米。该桥由铁道部第二勘测设计院设计,长沙铁道学院负责监理,主桥由铁十八局二处施工,引桥由铁十八局

29、建工处施工。集深基群桩、高墩、大跨、长联于一体,技术新颖,科技含量高。主墩50根40米群桩,墩高107米m,建筑高度160.8m,一联五跨刚构连续组合,联长达529.6m,中国第一,世界罕见。主跨部分砼圬工总量达到近8万立方米,是南昆线上著名 的八渡南盘江特大桥和清水河大桥两座桥梁砼圬工总量的1.54倍,而施工时间却比其中任何一座桥的工期都短。该桥设计工期为30个月,因设计及地质原因,致使今年三月底才开工,其间还要跨越两个雨季、两个冬季,工期相当紧张。李子沟大桥施工过程中，多层立体交叉作业,影响安全因素多、施工要求快速、质量标准高,而施工难度大,在安全、质量方面不允许有任何差错。桥区冬季严寒,12月份最低气温达-15.3;常年多大风,西南风最大风速达33m/s,相当于10级台风;多雾,一年中有近150天大雾弥漫;春季干旱缺水;夏季多雨,年降水量1400mm,特别集中于610月份,并且多雷击。这种恶劣的气候给施工带来了许多不便。为保证按时完成施工任务,结合本桥的工程特点,施工单位采取了超常规的资源配置,并进行科学组织、开展强力的突击施工。终于在2000年9月全桥顺利合拢，实际施工工期为17个月。 作者：于长彬 刘治德