CN102251481A - 铁路桥墩分层施工方法及施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的铁路桥墩分层施工方法是在墩身模板上距离墩顶以下1～1.2米处分别开槽用于穿插连接钢棒和高强螺纹钢对拉杆；在墩身下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩顶时暂停施工，三天龄期后，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除后在预留孔处插入分层施工支撑装置，安装预制的托盘底下墩身模板，由分层施工支撑装置支撑定位，在预制的托盘底下墩身模板上安装托盘及顶帽模板，浇注托盘、顶帽模板、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板底时，调整、焊接模板钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋及所有预埋件，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土。加快模板周转使用，缩短施工工期，降低施工成本，同时，可提高施工质量，降低安全事故发生的概率。

Description

铁路桥墩分层施工方法及施工装置

技术领域

 本发明属于铁路桥墩技术领域，主要涉及的是一种铁路桥墩分层施工方法及施工装置。

背景技术

公知的电气化铁路复线大桥的桥墩多为圆端形实体桥墩，包括墩身、托盘及顶帽模板、支承垫石和接触网基础，这种圆端形实体桥墩的墩身需要采用大块拼装式外模定型钢模板施工，外模一般为每节高2米，由模板框架、加劲肋支撑固定，模板框架、加劲肋采用型钢制作，加劲肋采用扁钢制作。目前，与之相对应常用的施工方法有以下两种：

第一种方法是分两次浇注，待墩身钢筋绑扎完成、模板拼装及加固好后，开始第一次墩身混凝土浇注，当混凝土浇筑至离托盘底0.9～1米时，暂停施工，将墩身与托盘接茬钢筋、托盘护面钢筋（现场提前绑扎完成）用吊车吊入模板内，托盘钢筋超出墩身模板部分用钢管支架固定，最迟在45分钟内完成托盘钢筋的绑扎调整工作，然后继续浇注墩身砼，浇注至托盘底0.3～0.5米时停止浇注。墩身与托盘接茬钢筋、托盘护面钢筋用钢管从钢筋中穿过与墩身脚手架用扣件连接，用铁丝将钢筋与钢管绑扎牢固，防止灌注混凝土时钢筋移动。钢管设置为：按顺桥方向，沿墩身横向每3米一道，共设置3道。混凝土浇筑至离托盘底0.3～0.5米即可。混凝土浇注24小时后，可拆除稳固托盘钢筋的3道钢管。当混凝土达到3天龄期后，拆除下部墩身模板，预留托盘下部一节模板，开始拼装托盘、顶帽模板及接触网基础模板。在拼装托盘模板时，先安装直线段，后装圆弧段，人工配合吊车拼装。若出现模板卡位现象，可人工适当调整钢筋位置。浇注托盘、顶帽模板、接触网基础混凝土时，当混凝土浇筑至顶帽模板底时，暂停施工，将顶帽模板钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋（现场提前绑扎完成）及所有预埋件（吊篮围栏螺栓等）用吊车吊入模板内，要求在45分钟内人工调整、焊接完成，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土。3天龄期后，拆除侧模板，接触网基础模板待砼强度达到设计的75%时方可拆除。塑料薄膜裹盖，人工洒水养护。

第二种方法与第一种方法类似，只是在墩身模板安装时一并将墩身上部（托盘及顶帽模板）模板按装，可减少模板二次安装所用时间。根据设计图纸，考虑在墩身模板安装完成并加固后在墩身内部搭设内架，绑扎托盘护面筋及墩身与托盘接茬部位钢筋，完成后浇注混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板底时，暂停施工，将顶帽模板钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋（现场提前绑扎完成）及所有预埋件（吊篮围栏螺栓等）用吊车吊入模板内，要求在45分钟内人工调整、焊接完成，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土。

第一种方法可提前拆除墩身下部模板，减少托盘、顶帽模板模板安装及钢筋绑扎用时间，墩身下部模板7-9天可周转一次，托盘及顶帽模板模板则需要根据混凝土强度的提升用时16天或更多时间周转。但是，采用该方法需考虑在墩顶需留有一节用于支撑墩身上部的模板，因模板配置为2米高，拆除后再安装很难将模板完全吻合，容易留下模板缝，浇筑时会造成墩身下部被污染等情况。另外需增加施工成本，一是需制作一节托盘下墩身模板，二是墩身接茬部位按照铁路桥规要求需增加较多接茬部位钢筋。

第二种方法可节约时间、减少施工成本，最快9天可周转一次模板，使人力、物力充分利用。但是，采用该方法有一些不利影响：一是模板安装较高，底部模板加固不牢或上部荷载加大会使墩身模板失稳，容易造成安全事故；二是在45分钟内，也就是混凝土初凝前将绑扎成型的托盘顶帽模板钢筋吊入墩顶，时间紧迫，下部混凝土又没有完全凝固，对施工中组织及配合要求严格，极易造成安全事故。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种铁路桥墩分层施工方法及施工装置。可以加快模板周转使用，缩短施工工期，降低施工成本，同时，可提高施工质量，降低安全事故发生的概率。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种铁路桥墩分层施工方法是在墩身模板上距离墩顶以下1～1.2米处对称开槽预留二个或二个以上圆孔，用于穿插连接钢棒，再距该圆孔以上0.05米～0.2米处对称开槽预留多处圆孔，用于穿插高强螺纹钢对拉杆；墩台至墩顶以下1～1.2米按常规施工方法，在墩身下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩顶时暂停施工，将墩身与托盘接茬部位的钢筋加长并插入混凝土内， 三天龄期后，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除后在预留孔处插入分层施工支撑装置，安装预制的托盘底下墩身模板，由分层施工支撑装置支撑定位，在预制的托盘底下墩身模板上安装托盘及顶帽模板，浇注托盘、顶帽模板、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板底时，暂停施工，将顶帽模板钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋及所有预埋件进行常规的调整、焊接，超出桥墩圆端外的部分通过钢管支撑架由分层施工支撑装置或地面支撑，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土，随后混凝土养护，拆除侧模板、接触网基础模板，整修及成品检验即可。

所述墩身与托盘接茬部位的钢筋每根加长20cm。

所述模板与墩身下部浇筑完成混凝土接触高度保留10～40cm。

本发明实现上述铁路桥墩分层施工方法的分层施工支撑装置由钢棒、槽钢、高强螺纹钢对拉杆、钢管支撑架、预制的托盘底下墩身模板组成，钢棒、高强螺纹钢对拉杆分别插入墩身的预留孔内，槽钢设置在墩身外与钢棒固定连接，在槽钢对应墩身高强螺纹钢对拉杆部位设有连接孔，高强螺纹钢对拉杆的两端分别穿过槽钢上的连接孔由螺母连接后将槽钢与墩身的墩面接触连接；预制的托盘底下墩身模板由槽钢支撑固定；钢管支撑架由加长部分的槽钢或地面支撑固定。

本发明施工方法利用了新旧混凝土摩擦力及预埋钢棒的支撑力将墩身模板与托盘顶帽模板模板分开，使墩身模板能够灵活周转、充分利用，确保墩身混凝土外观美观。本发明施工方法与现有施工方法一相比，采用本发明施工方法，墩身下部模板每六天可周转一次，托盘及顶帽模板模板九天可周转一次，墩身下部与托盘顶帽模板分开浇筑，大大缩短了施工工期。本发明施工方法与现有施工方法二相比，采用本发明施工方法需增加消耗少量墩身模板，槽钢及钢棒支撑架，但可节约施工时间，并降低了安全事故发生的概率。

附图说明

图 1是本发明墩身侧面示意图；

图 2 是本发明墩身立面示意图；

图 3是本发明 墩身平面示意图；

图 4是本发明低墩身立面示意图；

图 5 是本发明铁路桥墩分层施工方法工艺流程图。

图中：1、墩身；2、托盘；3、顶帽模板；4、第一次墩身混凝土浇筑位置；5、钢棒；6、高强螺纹钢对拉杆；7、槽钢；8、钢管支撑架；9、托盘底下墩身模板。

具体实施方式

结合附图，给出本发明的实施例如下，但本发明不局限以下实施例。

实施例1

一种铁路桥墩分层施工方法，如图1-3、5所示，墩台至墩顶以下1 米按常规

施工方法，钢筋绑扎、模板拼装、混凝土浇注；然后对接茬混凝土面凿毛清理，在墩身模板上距离墩顶以下1 米处对称开槽预留二个直径70mm的圆孔，用于穿插连接钢棒5，再往上0.05米处对称开槽预留五个直径35mm圆孔，用于穿插高强螺纹钢对拉杆6；在墩身1下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩顶60cm时，即第一次墩身混凝土浇筑位置4时暂停施工，将墩身与托盘2接茬部位钢筋加长20cm并插入混凝土内，三天龄凝固期后，拆除所有非承重模板。将预制的一套一米托盘底下墩身模板9，即将模板与墩身下部浇筑完成混凝土接触高度保留10cm，便于安装，可减少留下施工缝隙，确保墩身混凝土外观美观。待墩身1模板拆除后在预留孔处穿入钢棒5，钢棒上部安装32a槽钢7，槽钢7与钢棒5焊接牢固并在槽钢上对应墩身预留孔位置打孔，采用直径32mm高强螺纹钢对拉杆6将槽钢贴紧墩面连接牢固，槽钢7顶部托住0.8米高的托盘底下墩身模板9，该模板与槽钢焊接或用其它方式连接，组成铁路桥墩分层施工装置；托盘底下墩身模板安装完成并加固后，在该模板上安装托盘2及顶帽模板模板3，浇注托盘2、顶帽模板3、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板3底时，暂停施工，将顶帽模板3钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋（现场提前绑扎完成）及所有预埋件（吊篮围栏螺栓等）用吊车吊入模板内，要求在45分钟内人工调整、焊接完成，该部位超出桥墩圆端外的重量通过钢管支撑架8传递到槽钢7，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土，随后混凝土养护，拆除侧模板，拆除接触网基础模板，整修及成品检验。

本实施例受力检算方法如下：

1、桥墩尺寸规格

桥墩模板采用全钢模板，主要由平面模板和圆弧模板栓接组成，根据桥墩设计

图，设计墩高在十四米以上，本实施例检算墩高3.25m，园端半径R=1150mm，模板采用δ=6mm厚钢模板；圆弧模板和平面模板的支撑采用两根32a槽钢组焊成支撑架支撑,槽钢采用五根32号螺纹钢对拉连接，槽钢架底部采用三根直径50mm钢棒支撑。

2、材料的性能参数

模板、支架等采用符合国标钢材，按规定取：

砼的重力密度y：25kN/m3；砼浇筑速度v:按13~15m3/h浇筑，桥墩横截面面积取S=3.14*1.15*1.15+5.5*2.3=16.8m2；计算浇筑速度应为1m/h，计算取1.25m/h；钢材用Q235钢，重力密度：78.5kN/m3；弹性模量为206Gpa，容许弯曲应力取181Mpa，容许拉压应力165Mpa。

3、计算荷载

1）荷载说明：

槽钢支撑架按两种荷载计算，新浇筑混凝土产生对模板的侧面压力，以对拉螺栓为支座的多跨连续梁计算，对拉螺栓水平间距为1.25m。模板及支撑、钢筋混凝土自重、活动荷载等，以三根钢棒为支座的连续梁计算，钢棒水平间距2.5m。

2）计算荷载

对模板产生侧压力的荷载主要有：

①振动器产生的荷载：4.0kN/m2；泵送混凝土产生的冲击荷载：4.0kN/m2；二者不同时计算。

②新浇筑混凝土对模板的侧压力：

 P=kyh

v/T=1.25/25=0.05>0.035

h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8*0.05=1.72m

P=1.2*25*1.72=51.6kN/m2

计算荷载设计值为：Q1=1.2*51.6+1.4*4=67.5kN/m2

荷载标准值为：q2=51.6 kN/m2

槽钢支撑受由模板传递过来的集中荷载变为均布荷载：

Q3=q1*I(N/mm)

Q3=67.5*1.25=84.4N/mm

③槽钢承受荷载计算：

对槽钢支撑架产生的荷载主要有：

a. 模板重量：119580N

b. 支撑架及杆件等：10910N

c. 墩身混凝土：41.01*25=1025.25kN

d. 其他荷载：6.0kN/m2

e. 支撑架所受荷载：

P=119.58+10.91+1025.25+6*16.8=1172.54kN

Q4=1172.54/16.8=69.79 kN/m2

④强度计算：

两根32a槽钢，查表可知其截面特性：

Wx=475*2*103mm3

Ix=7600*2*104mm4

Σmax=Mmax/YxWx<=f

Mmax=Km*q*I2=0.105*84.4*24002=510*105N*mm

Σmax=Mmax/YxWx=510*105/1*950*103=56.3<f=215N/mm2

挠度计算：

荷载：Q5=Q2*I=0.0516*1250=64.5N/mm

求跨中挠度：

W=ql4/384El(5-24λ2)<1/500

=69.8*24004/(384*2.06*105*2400*104)(5-24*(200/800)2

=1.49mm<1/500=1.7mm

悬臂部分荷载很小，采用钢管架支撑，挠度足够，计算略去。

⑤对拉螺栓检算：

对拉螺栓32mm螺纹钢做对拉螺栓，拉杆的横向间距为1.25*1m，两端螺母为M32，槽钢支撑架承受模板侧压力为67.5kN/m2.

对拉螺栓应承受的拉力值为：

N=1*1.25*67.5=84375N

螺栓截面积为：

 A=3.14*28*28/4=615.4mm2

计算对拉螺栓强度：

An*f=615.4*170=104624>84375

对拉螺栓强度满足要求。

实施例2

一种铁路桥墩分层施工方法，如图1所示，墩台至墩顶以下1.1米按常规施工方法，钢筋绑扎、模板拼装、混凝土浇注；然后对接茬混凝土面凿毛清理，在墩身模板上距离墩顶以下1.1米处对称开槽预留三个直径70mm的圆孔，用于穿插连接

钢棒5，再往上0.1米处对称开槽预留六个直径35mm圆孔，用于穿插高强螺纹钢对拉杆6；在墩身1下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩顶60cm时，即第一次墩身混凝土浇筑位置4时暂停施工，将墩身与托盘2接茬部位钢筋加长（每根20cm）并插入混凝土内，三天龄期后，拆除所有非承重模板。预制一套一米托盘底下墩身模板9，即将模板与墩身下部浇筑完成混凝土接触高度保留25cm，便于安装，可减少留下施工缝隙，确保墩身混凝土外观美观。待墩身1模板拆除后在预留孔处穿入钢棒5，钢棒上部安装32a槽钢7，槽钢7与钢棒5焊接牢固并在槽钢上对应墩身预留孔位置打孔，采用直径32mm高强螺纹钢对拉杆6将槽钢贴紧墩面连接牢固，槽钢7顶部托住1.0米高的托盘底下墩身模板9，该模板与槽钢焊接或用其它方式连接，组成铁路桥墩分层施工装置；托盘底下墩身模板安装完成并加固后，在该模板上安装托盘2及顶帽模板模板3，浇注托盘2、顶帽模板3、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板3底时，暂停施工，将顶帽模板3钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋（现场提前绑扎完成）及所有预埋件（吊篮围栏螺栓等）用吊车吊入模板内，要求在45分钟内人工调整、焊接完成，该部位超出桥墩圆端外的重量通过钢管支撑架8传递到槽钢7，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土，随后混凝土养护，拆除侧模板，拆除接触网基础模板，整修及成品检验。

本实施例受力检算方法同实施例1，数据做相应修改即可。

实施例3

一种铁路桥墩分层施工方法，如图1-3所示，墩台至墩顶以下1.2米按常规施工方法，钢筋绑扎、模板拼装、混凝土浇注；然后对接茬混凝土面凿毛清理，在墩身模板上距离墩顶以下1 米处对称开槽预留二个直径70mm的圆孔，用于穿插连接钢棒5，再往上0.2米处对称开槽预留七个直径35mm圆孔，用于穿插高强螺纹钢对拉杆6；在墩身1下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩

顶60cm时，即第一次墩身混凝土浇筑位置4时暂停施工，将墩身与托盘2接茬部位钢筋加长（每根20cm）并插入混凝土内，三天龄期后，拆除所有非承重模板。预先预制一套一米托盘底下墩身模板9，即将模板与墩身下部浇筑完成混凝土接触高度保留40cm，便于安装，可减少留下施工缝隙，确保墩身混凝土外观美观。待墩身1模板拆除后在预留孔处穿入钢棒5，钢棒上部安装32a槽钢7，槽钢7与钢棒5焊接牢固并在槽钢上对应墩身预留孔位置打孔，采用直径32mm高强螺纹钢对拉杆6将槽钢贴紧墩面连接牢固，槽钢7顶部托住1.2米高的托盘底下墩身模板9，该模板与槽钢焊接或用其它方式连接，组成铁路桥墩分层施工装置；托盘底下墩身模板安装完成并加固后，在该模板上安装托盘2及顶帽模板模板3，浇注托盘2、顶帽模板3、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板3底时，暂停施工，将顶帽模板3钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋（现场提前绑扎完成）及所有预埋件（吊篮围栏螺栓等）用吊车吊入模板内，要求在45分钟内人工调整、焊接完成，该部位超出桥墩圆端外的重量通过钢管支撑架8传递到槽钢7，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土，随后混凝土养护，拆除侧模板，拆除接触网基础模板，整修及成品检验。

本实施例受力检算方法同实施例1，数据做相应修改即可。

实施例4

    如图4所示：当桥墩高度较低时，并且原地面承载强度能满足模板设计受力要求时，槽钢7结合现场施工情况可适当缩短，钢管支撑架8可直接支撑于原地面。其余实施工艺流程与实施例1-3相同。

Claims (4)

1.一种铁路桥墩分层施工方法，其特征是：在墩身模板上距离墩顶以下1～1.2米处对称开槽预留二个或二个以上圆孔，用于穿插连接钢棒，再距该圆孔以上0.05米～0.2米处对称开槽预留多处圆孔，用于穿插高强螺纹钢对拉杆；墩台至墩顶以下1～1.2米按常规施工方法，在墩身下部模板安装完成并加固后浇注混凝土，当混凝土浇筑至接近墩顶时暂停施工，将墩身与托盘接茬部位的钢筋加长并插入混凝土内， 三天龄期后，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除后在预留孔处插入分层施工支撑装置，安装预制的托盘底下墩身模板，由分层施工支撑装置支撑定位，在预制的托盘底下墩身模板上安装托盘及顶帽模板，浇注托盘、顶帽模板、接触网基础混凝土，当混凝土浇筑至顶帽模板底时，暂停施工，将顶帽模板钢筋、垫石钢筋、接触网基础钢筋及所有预埋件进行常规的调整、焊接，超出桥墩圆端外的部分通过钢管支撑架由分层施工支撑装置或地面支撑，将接触网预埋螺栓调整到位后浇筑混凝土，随后混凝土养护，拆除侧模板、接触网基础模板，整修及成品检验即可。

2.根据权利要求1所述的铁路桥墩分层施工方法，其特征是：所述墩身与托盘接茬部位的钢筋每根加长20cm。

3.根据权利要求1所述的铁路桥墩分层施工方法，其特征是：所述模板9与墩身下部浇筑完成混凝土接触高度保留10～40cm。

4.一种实现权利要求1所述铁路桥墩分层施工方法的施工装置，其特征是：其由钢棒5、槽钢7、高强螺纹钢对拉杆6、钢管支撑架8、预制的托盘底下墩身模板组成，钢棒5、高强螺纹钢对拉杆6分别插入墩身1的预留孔内，槽钢7设置在墩身1外与钢棒5固定连接，在槽钢7对应墩身高强螺纹钢对拉杆6部位设有连接孔，高强螺纹钢对拉杆6的两端分别穿过槽钢上的连接孔由螺母连接后将槽钢与墩身1的墩面接触连接；预制的托盘底下墩身模板由槽钢7支撑固定；钢管支撑架8由加长部分的槽钢7或地面支撑固定。

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