CN103866697A - 一种桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法。该施工方法采用新型牛腿托架法，在墩柱模型上焊接牛腿，墩柱模型安装完成后在牛腿上安装系梁施工的托架平台，然后进行后续系梁底模、顶板钢筋、系梁侧模、墩柱和横系梁砼等工序施工。本发明提供的施工方法实现了墩柱与横系梁同步施工，减少桥梁下构各部位（墩柱、横系梁等）的施工循环周期，加快桥梁施工进度，且技术安全可控；同时，与传统施工方案相比，操作更加简易，投入的成本低。

Description

一种桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥墩与横系梁同步施工的方法，特别涉及一种将新型牛腿托架平台用于桥墩与横系梁同步施工的方法。

背景技术

桥梁高墩设计时，需要在两墩柱间设置横系梁以增加墩身横向刚度，防止墩身横向失稳。高墩横系梁施工平台搭设传统的方法有支架法、钢棒法和抱箍法等。

钢棒法和抱箍法需要先将墩柱施工完毕，在墩柱上穿设钢棒或安装抱箍后安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与横系梁按两道工序分开组织施工；支架法可采取墩柱与横系梁分开或同步施工，需将墩柱模型或墩柱混凝土施工完成后方能搭设支架。

传统施工方法存在施工周期长、施工速度慢、施工工序繁琐等缺点，不能达到墩柱与横系梁同步、快速、简便的施工。

鉴于传统做法在横系梁施工时，需将墩柱施工完成后才能搭设系梁施工平台，不能实现横系梁与墩柱同步施工，本发明提供桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法。该施工方法采用新型牛腿托架法，在墩柱模型上焊接牛腿，墩柱模型安装完成后在牛腿上安装系梁施工的托架平台，然后进行后续系梁底模、顶板钢筋、系梁侧模、墩柱和横系梁砼等工序施工。本发明提供的施工方法实现了墩柱与横系梁同步施工，减少桥梁下构各部位（墩柱、横系梁等）的施工循环周期，加快桥梁施工进度，且技术安全可控；同时，与传统施工方案相比，操作更加简易，投入的成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明所述的桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法，包括如下步骤：

（1）牛腿设计

牛腿采用两根槽钢组焊成“口”字型；槽钢顶部安放垫板，垫板与槽钢焊接；焊缝间满焊；其中两根槽钢一长一短，分别为牛腿长边和牛腿短边；

（2）牛腿与墩柱模型连接

牛腿焊接在半圆形墩柱模型中间位置，焊缝满焊处理；与牛腿连接处的一节墩柱模型的竖向肋与面板焊缝满焊处理；

（3）墩柱钢筋模型安装

墩柱钢筋安装就位后，按照墩柱设计高度对墩柱模型进行组拼，固定，其中焊接有牛腿的一节墩柱模型置于顶部；墩柱模型安装完成后，在墩柱一侧安装安全爬梯；

（4）系梁托架平台安装

墩柱模型按照设计位置校正后，将千斤顶安放在牛腿上，调节千斤顶使螺旋杆顶部高程满足设计要求；将工字钢沿水平方向安放在墩柱模型两侧的千斤顶上，在工字钢两端采用拉杆将墩柱模型两侧的工字钢连接在一起并紧固在墩柱模型上；将分配梁等间距安放在墩柱模型两侧的工字钢之间；

（5）后续施工

托架平台安装完毕后，对高程、平面位置等进行检测，检查合格后进行横系梁底模的安装；横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台；然后进行横系梁钢筋以及横系梁侧模的安装；

（6）墩身系梁砼浇筑

检验合格后，将混凝土对称、水平分层浇筑，捣固，养生；

（7）模型拆除

混凝土强度达到设计强度后进行模型拆除。

在上述施工方法中，所述步骤（1）中牛腿长边和牛腿短边的长度比为4～7:2。

在设计牛腿时，采用一长一短的两根槽钢组焊成“口”字型，在增大千斤顶放置接触面的同时，能最大限度满足上部荷载的结构受力要求，同时使用材料最少、不浪费。

本发明根据上部荷载大小（横系梁、平台荷载等）计算牛腿长边与墩柱模型的焊缝长度，从而确定牛腿长边的长度。牛腿短边主要作用是加大上口接触面，确保千斤顶安放稳定。牛腿短边与牛腿长边的焊缝长度（槽钢两条腿对应焊接）等于牛腿长边与墩柱模型竖向肋焊接长度，从而确定牛腿短边的长度，若过长导致材料浪费，过短不能满足在偏压情况下牛腿的结构安全。本发明优选牛腿长边和牛腿短边的长度比为4～7:2，进一步优选牛腿长边和牛腿短边的长度比为5:2。

在上述施工方法中，所述步骤（4）中在距工字钢两端3～5m位置采用拉杆将墩柱模型两侧的工字钢相连并紧固在墩柱模型上。

拉杆两端分别设有丝口和钢垫板，其作用主要是使工字钢紧固的夹在墩柱模型上，拉杆的作用力点尽量紧靠墩柱模型位置。拉杆的位置距两端太近，出现与墩柱模型冲突或操作不便；拉杆的位置距两端太远，作用力点偏离墩柱模型，出现紧固效果不佳。经验算，本发明优选墩柱模型两侧的工字钢在距两端3～5m位置采用拉杆相连并紧固在墩柱模型上，进一步优选在距两端3.9m位置采用拉杆相连并紧固在墩柱模型上。

在上述施工方法中，所述步骤（4）中将分配梁按40～50cm的等间距安放在墩柱模型两侧的工字钢之间；所述分配梁采用槽钢。

本发明所述的40～50cm等间距放置，是根据所选取分配梁的材料类型以及上部荷载大小，经计算确定的。根据上部荷载（横系梁、系梁模型等）大小验算，45cm为最佳的安放等间距，以保证结构安全；间距过大不能满足结构安全，过小导致分配梁材料多余，出现浪费。

在上述施工方法中，所述步骤（5）中还包括在横系梁模型上再增加一节墩柱模型。

为了便于上一节墩柱模型的定位连接及系梁模型的倒用，在系梁模型上再增加一节墩柱模型。增加一节墩柱模型的长度需根据施工的上一节墩柱的长度确定，同时注意墩柱钢筋下料时也随之加长。

在上述施工方法中，墩柱模型上焊接牛腿，墩柱模型安装完成后在牛腿上安装系梁施工的托架平台，安装系梁钢筋、模型，系梁混凝土和系梁以下部分墩身混凝土同步浇筑；砼达到设计强度后，拆除系梁模型、托架平台、墩柱模型倒用至该墩位上一节墩柱和横系梁，同样方法完成上一节墩柱和上一道横系梁的施工，直至该墩位施工完成。在所述施工过程中，墩柱模型即作为墩身混凝土施工的外模又作为横系梁施工的支撑柱，同时承受墩柱混凝土、系梁及施工平台的施工荷载，改变传统方法依靠墩柱支撑的方式，实现墩柱和横系梁混凝土同步施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）横系梁利用墩柱模型作为支撑柱，改变传统方法依靠墩柱支撑的方式，实现墩柱和横系梁混凝土同步施工。

（2）牛腿事先焊接在墩柱模型上，墩柱模型安装到位后，在牛腿上安装型钢搭设系梁施工平台，然后安装系梁底模、钢筋、侧模，同步施工墩柱、系梁混凝土，减少传统方法穿设钢棒、搭设支架安装系梁施工平台时间，操作简便、施工进度快。

（3）从材料的投入上分析，较传统施工方案投入的材料费用低，同时横系梁平台材料可全部倒用于盖梁施工，材料的周转利用率高，施工成本底。

（4）本发明施工方法经事先验算，得出了各部件的组合、安放位置、焊接厚度等内容；在理论计算合格的基础上，并实践于桥梁工程施工中，涉及墩柱与横系梁同步施工的墩柱302根/7728.4m、横系梁241道，经现场实施验证，本发明技术安全可控。

附图说明

图1为本发明施工工艺流程图。

图2为本发明牛腿托架平台主视方向的结构示意图。

图3是图2牛腿托架平台牛腿2主视方向的结构示意图。

图4是图2牛腿托架平台拉杆5的结构示意图。

图中标记为：1-墩柱模型，2-牛腿，3-千斤顶，4-工字钢，5-拉杆，6-分配梁，7-牛腿长边，8-牛腿短边，9-垫板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

将本发明所述的施工方法用于汕昆高速公路贵州境板坝（桂黔界）至江底（黔滇界）第一合同段施工，桥梁6座，特大桥1座、大桥5座，桥梁长4.31km，标段以桥梁工程为主。桥梁下构设计为圆柱墩，墩径分别为1.8m和2.0m、墩身最大高度42m，墩身间设置1道或2道横系梁，墩间距6.7m（墩柱中对中距离）。横系梁设计为1.2×1.6m、1.4×1.8m（宽×高）两种规格截面尺寸，砼数量分别为10.9m³和12.29m³；涉及圆柱墩与横系梁同步施工的墩柱302根/7728.4m、横系梁241道。施工工艺流程图如图1所示，其具体施工方法如下：

1.1牛腿2施工

牛腿2设计：牛腿2采用两根[20a槽钢组焊成“口”字型，其中一根[20a槽钢长500mm，为牛腿长边7，另一根[20a槽钢长200mm，为牛腿短边8；槽钢顶部安放垫板9，采用200×200mm、δ=20mm钢板制作并与槽钢焊接,用来搁置千斤顶3；焊缝间满焊，其结构示意图如图3所示。

牛腿2与墩柱模型1连接：牛腿2与墩柱模型1连接采取焊接方式，焊接在半圆形墩柱模型1中间位置，竖向距模型顶1170mm（焊接位置由系梁托架平台千斤顶3、工字钢4、分配梁6及系梁底模厚度确定）；牛腿长边7与墩身模型1竖向肋（墩身模型1设计采用[80槽钢）焊接，焊接长度不小于400mm，焊缝厚度不小于5mm（经验算焊缝长度200mm能满足设计要求，安全系数按2倍考虑）；为加强模型结构的稳固，对牛腿2连接处的一节墩柱模型1的竖向肋与面板焊缝满焊处理。

1.2墩柱钢筋模型安装

（1）钢筋安装：墩柱钢筋在钢筋加工场集中加工，采用平板运输车运至施工现场，再采用吊车起吊安装就位；钢筋吊装前，在钢筋笼四周布设砼垫块，垫块按梅花形、不少于4个/m²布置。

（2）模型制作与安装

①模型设计：墩柱模型1设计为大块钢模、分节制作（节段长1.5m和2.0m），每节由两个半圆形组合。面板采用δ5mm钢板、横向连接法兰采用12mm钢板气割而成、竖向连接法兰采用75×8mm角钢、竖向加强筋采用80×8mm扁钢和8号槽钢（间隔设置）、水平筋板采用80×8mm扁钢；周边设置φ18mm、间距200mm螺栓孔,通过φ16mm螺栓连接。焊接要求为水平筋板双面焊接，筋板与面板之间断焊，距离150-200mm、焊接长度40-50mm。

②模型安装：按照墩柱设计高度，对模型进行现场组拼；墩柱模型1按半圆形方式组拼，采用汽车吊车一次起吊安装就位。墩柱模型1组拼时，将事先焊接有牛腿2的一节墩柱模型1置于顶部。

③模型固定：墩柱模型1采取缆风固定，在模型上部拉设三处（模型周边均分布设），设置角度45～60°,以保证模型稳定。

墩柱模型1安装完成后，在墩柱一侧安装定制的安全爬梯作为操作人员上下通行通道。安全爬梯沿墩柱竖向搭设，采用φ10钢筋、每间距5m在墩柱上固定一道，以保证爬梯稳定性；同时爬梯四周挂设安全密目网，采用扎丝严实绑扎在爬梯上，爬梯底部四脚采用10×10cm方木支垫，方木安放在实地上，以保证架体的稳定。

注意事项：必须在焊接牛腿一节墩柱模型的中部位置布设一道[8号槽钢作竖向加强筋，利于牛腿2焊接；模型每处螺栓孔位置必须按照设计采用的螺栓进行连接，严禁漏连。

1.3系梁托架平台安装

（1）螺旋千斤顶3的安装：墩柱模型1按照设计位置校正后，开始安装系梁托架平台。先旋出QLD50螺旋千斤顶3（最大顶伸长度150mm，经验算32吨螺旋千斤顶能满足设计要求）的螺旋杆，旋出长度7～10cm，然后将千斤顶3安放在牛腿2上；测量千斤顶3螺旋杆顶部高程是否满足设计要求，若与设计高程有偏差，则调节千斤顶3使螺旋杆顶部高程满足设计要求。

（2）工字钢4的安装与加固：采用汽车吊车起吊I45a工字钢4（长度12m），并将其安放在墩柱模型1两侧的千斤顶3上。工字钢4的固定措施为分别在距工字钢4两端3～5m位置（经验算，3.9米位置最佳）采用φ20mm拉杆5（图4所示）将两根工字钢4连接在一起并紧固在墩柱模型1上。将工字钢4固定完毕后，方能进行下道工序施工。

（3）分配梁6的安装：分配梁6采用［14b槽钢（长度4m，考虑了两侧操作平台所需宽度），采用汽车吊车起吊安装，在两根工字钢4上按间距40～50cm（经验算，45cm最佳）均匀安放。

牛腿托架平台的结构示意图如图2所示。

系梁施工完后，千斤顶3、工字钢4和分配梁6槽钢可用于盖梁施工，系梁托架平台兼做工人操作平台。

1.4系梁模型钢筋安装

托架平台安装完毕后，对高程、平面位置等进行检测，检查合格后进行下道工序施工。具体施工顺序为：横系梁底模安装→横系梁钢筋安装→横系梁侧模安装。系梁底模、侧模设计成大块钢模。底模安装完成后测量放样，进行系梁钢筋和侧模安装。

横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台。托架平台设计时，已将分配梁6[14b槽钢加长至4m，操作平台充分利用横系梁两侧的空余空间（每侧1.3m）设置；在平台槽钢上铺设厚12mm木板，槽钢端部竖向焊接长1.2m钢管，钢管中部、顶部横向焊接φ16钢筋，外侧挂设安全密目网。

施工注意事项：为了便于上一节墩柱模型1的定位连接及系梁模型的倒用，在系梁模型上再增加一节长度1.0m或1.5m的墩柱模型1。增加一节墩柱模型1的长度需根据施工的上一节墩柱的长度确定，同时注意墩柱钢筋下料时也随之加长。

1.5墩身系梁砼浇筑

对模型垂直度、中线位置、墩柱模型加固、系梁平台加固等检验合格后，进行下道工序混凝土施工。混凝土在拌和站集中拌制，罐车运至现场，吊车起吊入模。模型内挂设串筒，混凝土对称、水平分层浇筑，层厚控制50cm，采用插入式振捣器捣固。混凝土采用土工布覆盖洒水养生，模型拆除后缠裹塑料薄膜养生，养护时间不少于14天。

施工注意事项：为减小混凝土入模时产生的冲击荷载对托架平台的影响，系梁混凝土从两侧墩柱位置入模，并保证对称施工。

1.6模型拆除

待混凝土强度达到设计强度后进行模型拆除。模型拆除采取人工配合汽车吊车进行拆除，按照后支先拆、先支后拆的原则顺序进行，具体为横系梁侧模→横系梁底模及托架平台→墩柱模型1。拆除后的系梁、墩柱模型1就近倒用到该墩位上一节墩柱和上一道横系梁的施工。

施工注意事项：横系梁顶增加的一节墩柱模型1保留不拆除，便于上一节墩柱模型1的定位连接。

针对工期安排及经现场实施情况统计分析，本工法需要的劳动力按钢筋制安、模型托架安装、混凝土施工等工序划分，需要劳动力的配置为：现场负责人1名，技术员1名，实验员1名，安全员1名，吊车指挥员1名，钢筋工6名，模型工6名，混凝土工4名，合计人数21名。需要的设备主要有砼拌和设备1套，钢筋加工设备1套，25吨汽车吊车一台，12m³砼罐车2台，插入式振捣器3台（其中一台备用）。

本工法不仅为墩柱与横系梁同步快速施工提供了技术支撑，而且创造了良好的经济效益，具体分析情况如下：

（1）本工法与支架法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿、千斤顶加工字钢方式、支架法采用满堂架作方式，上部平台使用的材料槽钢均一样；从施工时间分析，支架法施工需要先安装墩柱模型，然后搭设支架安装系梁施工平台再施工系梁，但本工法能实现墩柱模型安装完成后立即进行系梁施工平台的搭设，经现场实施情况统计支架法施工循环周期为9天，对比后一个循环本工法较支架法减少施工时间2天。与支架法相比，本工法节约成本费用6.51万元，节约施工时间约30%。

（2）本工法与穿钢棒施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、穿钢棒法采用钢棒加千斤顶方式，上部平台使用的型钢材料均一样（工字钢、槽钢）；从施工时间分析，穿钢板施工需要先将墩柱施工完毕后，再穿设钢棒安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计，本工法施工循环周期（含砼养生期）为7天，穿钢棒施工循环周期为11天，对比后一个循环本工法较钢棒法减少施工时间4天。与穿钢棒法相比，本工法节约成本费用9.29万元，节约施工时间约50%。

（3）本工法与抱箍施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、抱箍法采用抱箍加千斤顶方式，上部平台使用的型钢材料均一样（工字钢、槽钢）；从施工时间分析，抱箍施工需要先将墩柱施工完毕后，再安装抱箍安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计，本工法施工循环周期（含砼养生期）为7天，抱箍施工循环周期为11天，对比后一个循环本工法较抱箍法减少施工时间4天。与抱箍法相比，本工法节约成本费用11.25万元,，节约施工时间约50%。

上述成本费用具体分析见表1。

表1成本费用比较表

注：1.以上费用计算本发明具体实施方式所在地材料价格计算，上表不含工期节约的成本费用。2.上表投入套数根据本发明具体实施方式工期安排计算。

Claims (5)

1.一种桥墩与横系梁牛腿托架同步施工方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）牛腿设计

牛腿采用两根槽钢组焊成“口”字型；槽钢顶部安放垫板，垫板与槽钢焊接；焊缝间满焊；其中两根槽钢一长一短，分别为牛腿长边和牛腿短边；

（2）牛腿与墩柱模型连接

牛腿焊接在半圆形墩柱模型中间位置，焊缝满焊处理；与牛腿连接处的一节墩柱模型的竖向肋与面板焊缝满焊处理；

（3）墩柱钢筋模型安装

墩柱钢筋安装就位后，按照墩柱设计高度对墩柱模型进行组拼，固定，其中焊接有牛腿的一节墩柱模型置于顶部；墩柱模型安装完成后，在墩柱一侧安装安全爬梯；

（4）系梁托架平台安装

墩柱模型按照设计位置校正后，将千斤顶安放在牛腿上，调节千斤顶使螺旋杆顶部高程满足设计要求；将工字钢沿水平方向安放在墩柱模型两侧的千斤顶上，在工字钢两端采用拉杆将墩柱模型两侧的工字钢连接在一起并紧固在墩柱模型上；将分配梁等间距安放在墩柱模型两侧的工字钢之间；

（5）后续施工

托架平台安装完毕后，对高程、平面位置等进行检测，检查合格后进行横系梁底模的安装；横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台；然后进行横系梁钢筋以及横系梁侧模的安装；

（6）墩身系梁砼浇筑

检验合格后，将混凝土对称、水平分层浇筑，捣固，养生；

（7）模型拆除

混凝土强度达到设计强度后进行模型拆除。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（1）中牛腿长边和牛腿短边的长度比为4～7:2。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（4）中在距工字钢两端3～5m位置采用拉杆将墩柱模型两侧的工字钢连接在一起并紧固在墩柱模型上。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：步骤（4）中将分配梁按40～50cm的等间距安放在墩柱模型两侧的工字钢之间；所述分配梁采用槽钢。

5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤（5）中还包括在横系梁模型上再增加一节墩柱模型。

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