青藏铁路三岔河特大桥施工技术总结-论文网

所属栏目：项目管理论文
发布时间：2011-03-07 10:25:55  更新时间：2011-03-07 10:24:54

青藏铁路三岔河特大桥施工技术总结
刘广河
(中铁十四局青藏铁路指挥部)
摘 要：介绍了青藏铁路三岔河特大桥在高原严寒条件下空心墩的施工技术及施工工艺。
关键词：青藏铁路；空心墩；施工技术；工艺流程

0 前言
青藏高原自然条件恶劣，比较突出的是高寒、低氧、风多、风沙大、干旱、严冬季节长。恶劣的气候条件给大桥空心高墩施工带来很大困难和一些新课题。三岔河特大桥地处海拔3760m的高寒、低氧、大风区。年平均气温6．7℃，最低温度一33．6℃ ，最大冻深2．2m，平均气压65MPa，含氧量160g／m3 ，分别是海拔1O00m以下的65 ％和62％ ，冬季大风日数高达每月2O天左右，但多为山谷阵风，阵风多高达6级以上，且气候变化无常。本文根据青藏铁路三岔河特大桥空心墩在高原、低氧、严寒，大风条件下的施工技术做简单介绍。
l 工程概况
三岔河特大桥是青藏铁路第一高桥，也是青藏铁路重点控制工程之一。它位于纳赤台上游约15km处，中心里程为K920+509，桥全长690．1 9m．设计为1—24in+20—32m预应力混凝土梁，总圬工量30000多立方米，总施工期11个月，且为冬期施工。全桥位于R=-800m、L--150m反向曲线及夹直线上．夹直线长 128．27m，纵坡向拉萨方向上坡6％和16％。3 ～1 9 共1 7个墩为圆形空心墩，空心墩平均高度达12m，墩身最高达52m，3 ～6#墩墩身外坡比为46：1，内坡比为65：1；7 ～1 9#墩墩身外坡比为45：1，内坡比为7O：1；其中，3～6#墩墩顶部壁厚为30cm；7～8#墩墩顶部厚为35cm；9～ 19#墩墩身顶部壁厚为50cm。
2 施工工艺流程
(1)底部实心段：准备工作一外脚手架搭设围护一钢筋绑扎～钢模板安设一混凝土浇筑一混凝土养护一空心段施工。
(2)空心段：外脚手架搭设一围护一钢筋绑扎 内脚手架搭设 内、外模安设一砼浇筑一砼养护一进入下一个循环到顶部实心段(或下部模板拆除一另一墩施工)。
(3)顶部实心段及托盘：立实心墩顶模一立托盘模饭一钢筋绑扎－浇筑托盘－养护一墩内外附属工程施工－内外脚手架及模扳拆除－其他墩施工。
3 施工准备工作
(1)承台施工完毕并用暖棚养护到规定强度，对承台顶进行抄平以及放出中心点，复核预埋钢筋是否有误。
(2)承台表面进行凿毛，并清洗干净。
(3)对摸扳的检查处理：①对表面焊渣、铁锈、污渍进行清除，保证表面清洁光滑； ②对尺、编号进行复核，对因加工或运输中造成的变形进行调整；③对模板内侧刷油，并控制好刷油厚度及均匀性；④承台基坑回填并进行平整夯实，为脚手架施工提供便利；承台四周1Om范围内整平，为墩身施工提供场地。
4 脚手架的搭设、暖棚及拆除
4.1 外脚手架的搭设
每个桥墩外搭设双排脚手架，作为施工操作架以及上人斜通道。操作架、上人通道的宽度为1．5m，层距为3m，搭设成八边形，内侧与墩身底部的外边距离为50cm；操作平台及上人斜通道满铺竹排，用铁丝固定，并设防护栏杆和安全网。脚手架每次的搭设高度应高于墩身施工高度5～10m，为保证脚手架的稳定性，采取以下措施：
(1)每两步脚手架内侧采用剪刀撑加固，外脚手架不得与模板相连。
(2)随着脚手架的增高，从底部向上每隔1．5m高将外脚手架与墩身用钢管锁定。
(3)从底部向上每隔6m高用直径14的缆风绳与预埋地锚连接加固。
4.2 内脚手架的搭设
内脚手架立于实心段砼之上。立脚手架时，尽量少占空间，以保证内模的安拆。一次搭设高度应根据外侧模板的立模高度和钢筋长度而定，当钢筋长度为9m，脚手架和外模高度差应≥9m。脚手架的加固按实心段要求进行。内脚手架搭设成井架形式。内脚手架设上人爬梯，作为人员上下的通道。为便于内模的拆除以及钢筋的连接与绑扎，内脚手架局部位置可临时搭设长竹排或木板，在作业完成后再行拆除。在每次墩身将要施工的顶部位置在脚手架上搭设作业平台．作为砼施工的作业场地。考虑到内模拆除以及输送泵管工作时对架子的震动，在内模未拆除的部位，横向钢管端部应离内模50cm，内模拆除后，再用较长钢管和墩身内壁锁定，确保井架的稳定。
4.3 暖棚
用5m×10m篷布(周边双排扣)将脚手架的外侧从下至上全部围护，篷布与篷布之间用麻绳连接，篷布与脚手架之间用铁丝固定，顶部用篷布进行覆盖并与外侧篷布连接(顶部篷布随施工高度的增加采取活动式)，各连接应牢固、严密，给冬期施工提供良好的作业空间，同时给墩身砼提供一个理想的养护空间。为防大风用直径12钢筋焊接连成50cm×50cm钢筋网防风罩遍挂篷布外侧。
4.4 脚手架的拆除
待托盘施工完毕并养护到设计强度75％后，将顶部墩身外模和托盘模板一并拆除，把墩身外侧的附属工程施工完毕后，即可拆除外脚手架和暖棚。在割除顶部实心段底模的预埋工字钢并拆除底模后进行内架拆除，在拆除的过程中，进行墩身内部附属工程的施工，做到脚手架拆除完毕，墩身也施工完毕。
5 立模
5.1 底部实心段
当钢筋绑扎完毕，经检查验收后，可立外模。模板拼装时，墩与墩之间按要求缝向统一，即两墩之间模板朝向一致。模板拼装时，按要求缝隙之间满加橡皮条，螺栓要求上齐上紧，力矩一致。立模高度要高出砼面一节模板，然后再对模板中心复核。设4根缆风绳，调整好后对模板缝隙处理。
5.2 空心段
(1)外模：空心墩应先立外模。考虑到大风的影响，绑扎钢筋时．绑一节外模高度的钢筋就立一节外模，然后对外模焊缝进行处理。每次施工段为4～15m。立外模时，要对2～3节一层模板及时复核中心，并用缆风绳(直径14钢丝绳)固定。为方便施工和临时材料运输，立模前在靠线路的左侧(以格尔木至拉萨为前进方向)留一个1.2m(高)×0．6m(宽)人孔(4 、5 在线路中心线方向朝公路背侧),在空心段底留人孔，人孔下部为矩形，顶部为拱形。预留人孔的周边应设加强筋。
(2)内模：立内模前，对实心段内侧顶面找平，放好中心向线。
内模的表面处理及立模安装要求同实心段。立一节内模搭设一节脚手架，直到设计规定高度。
5.3 顶部实心段及托盘
空心段施工至顶部时(即顶部实心段的底部)，预埋工字钢，在其上铺设底模，再立实心段及托盘模板，钢筋绑扎后进行砼浇筑。
6 拆模
根据工期要求，模板需周转使用，因此在墩身向上施工过程中，须进行下部内、外模的拆除。
(1)外模：墩身施工至15m以上时，当底部砼达到设计强度的75％后即可拆除一次作业的外模(一般为4～15m)。拆除外模时，从底层拆起，分层拆卸。考虑到第一节砼底层模板不好拆时，可在第一层模板的法兰下面用硫磺砂浆垫层3～5cm，内设电热丝，待拆除时，对电热丝通电，将硫磺融化，即可用倒链和千斤顶拆除。
另外因模板的竖向法兰较宽(1Ocm)，同一层高度的第一块模板不易拆除，因此同一层高度相邻法兰须加工略≧9O。拆除外模时，每块均有两点和上层模板有 直径12钢丝绳固定好。两点位置各在每块模板距端部1／4处，将同一层的六块用倒链和千斤顶解除约束后．然后用塔吊(吊车)依次吊至另一墩进行施工。如此依次拆除外模。拆除后，即可将脚手架与墩身用钢管锁定。
(2)内模：内模加工时单独加工-一块50cm宽的模板，两竖向法兰呈外八字型，便于拆除。拆模时，从上到F依次拆除，先拆除同一高度的小块。
7 钢筋
(1)钢筋绑扎时，根据内外层设计直径。用同径钢筋加工固定圆圈，每4～5m高加固一道，每道2个定位圆(内外层各一个)．绑扎时先外圈后内圈，先下层后上层。
(2)钢筋垂直度：要求上下垂直，整个墩身单根钢筋倾斜度≤ 5cm。
(3)钢筋数量、直径、加工、间距、保护层、绑扎必须满足设计及规范要求。
(4)焊接及搭接长度和接头间距必须符合规范及规定，根据现场的实际情况，结合工期和质量要求，钢筋连接采用挤压套管和埋弧焊连接工艺。
8 预埋件
8.1 内侧环状平台
(1)施工时，在平台位置下方及1m处预埋钢板．水平间距lm，钢板为150×150×10，要求钢板与连接塞焊，并贴紧内模以便平台施工时使用。
(2)到平台位置后，预埋筋按滑模施工预埋，拆模后凿出。
(3)平台砼施工，采用预埋件焊斜撑。
8.2 空心墩顶部模板预埋件
根据空心墩身顶部有1m实心段，为保证实心墩立模．需预埋I16工字钢。
①埋设位置；立外模同高时，设垂直于墩身侧面工字钢，长度为墩身厚度+15O。要求工字钢顶面和模板平，要控制好标高，做到预埋件顶面标高相同。内侧与模板平，并居模板缺口中心。
②工字钢要用锚固筋和砼连接，并和护壁筋焊接，焊接时护壁筋两侧加帮条，帮条采用同类筋，帮条长度为20cm．和护壁筋及工字钢焊牢，需满足钢筋搭焊要求。
③ 数量：工字钢预埋件数量要求每块模板距顶端1m处，各设一道，共12道。
9 砼的施工
砼施工采用泵送砼，砼的水灰比应≤O．7，坍落度≥80mm．泵送高度越高，坍落应越大，但宜≤160rmn，否则易造成堵管。
9.1 实心段砼施工
因实心段高度为1．5～6．5m，砼施工时直接采用输送泵管外扶壁泵送，出料口和砼面距离>2m高度时采用串筒或接长软管，插入式震振捣。
9.2 空心段砼施工
输送泵通过实心段顶部的人孔穿入泵管，在墩身内送砼。
(1)每次段高为15m左右，在每次作业段的顶部内脚手架上搭设作业平台，输送泵端头接3m软管，用串简保证砼落差≤2m，人员在模板内用6m震动棒进行砼的捣固。
(2)空心砼施工时，在墩内侧生火炉或通蒸汽．保证混凝土施工时环境温度为正温，墩内泵管环境温度满足15℃以上时，并采取保温措施。
9.3 墩颈砼施工
(1)当砼施工到墩颈处(即顶部实心段)，采用预埋件I16工字钢。待内模拆除后，采用 ∟75×∟75角钢与12根预埋件纵向连接，中间刚度不足时，在四周打膨胀螺栓用 ∟75×∟65角钢斜撑，上铺竹胶板。
(2)因顶部实心段及托盘砼输送困难，在墩颈施工时预留250预留孔可采用砼预制水井管，可适当调整和设加强钢筋，待托盘砼施工完毕后，撤掉输送泵管，立底模，用塔吊吊砼浇井管。
(3)实心段顶模板及脚手架拆除，从底部人孔和上部人孔拆除脚手架和模板，以及输送泵管。
9.4 砼的振捣
实心段到砼面振捣，安排4个人，用震动棒对砼进行振捣。浇筑砼时应分层对称均匀上料，振捣按有关要求执行。
9.5 施工缝的处理
为保证工程质量和外观质量，必须对墩身施工缝严格处理。
①底部实心段一次浇筑完毕，顶面找平。
②每次钢筋绑扎前，应对前次砼表面进行凿毛，凿除浮浆、浮碴，用水冲洗干净。砼浇筑前，还应检查上次砼表面，确保界面干净、露石，为砼新鲜面。
l0 防冻措施
三岔河特大桥冬期不停工，所以，冬期施工对保证质量和劳动作业安全尤为重要，冬期混凝土采用热养护，即：原材料加热+防冻外加剂+蒸汽养护。具体实施如下：
10.1 原材料加热
(1)对水进行加热：采用0．5t蒸汽锅炉2台，将蒸汽管道通人拌和机水箱中对水进行加热，水温一般加热至6O℃左右。
(2)当气温较低时，对砂子、石子加热。首先在砼施1：前将眇、石子提前置于暖棚中，暖棚支架采用 160mm 钢管，外围篷布，内生火炉。并用2台30kW 暖风机直接向砂、石堆排放暖风，以提高砂、石子的温度，保证砼施工砂、石料处于正温。施工时及时测定材料的含水率，调整施工配合比，保证混凝土的水灰比不变。
(3)以上两种方法加热时，采用二次投料法．使水在搅拌机的温度≤4O℃ ，采取降低水温的办法，调节材料温度。
10.2 混凝土拌和
冬期混凝土施工，首先将拌和机置于暖棚中．采用二次投料法，混凝土的搅拌时间应较常温延长50％ ，根据现场实际，采用强制式搅拌机，拌和时间为2．5min。拌和时，根据施工配合比，掺加铁科院生产的低温、早强、耐久砼外加剂(DZ一3)。
l0.3 混凝土运输
混凝土拌和出机后，及时运到浇筑地点，在运输过程中，要注意防止混凝土热量散失、表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度变化等现象。混凝土的运输采用混凝土输送车，并在运输车外侧包一层10cm厚石棉和一层帐蓬布，并尽量缩短运输距离，确保砼入模温度≥1O℃ 。
墩身施工，采用混凝土输送泵输送混凝土，将输送泵安置在保温棚内，内设暖气管道或火炉，将混凝土输送车直接开入保温棚内进行卸料，混凝土输送泵受料口尽量和原地面平，在泵坑四周采用石棉保温，混凝土输送管道采用10cm厚石棉和玻璃纤维布保温，输送混凝土前，用热水对管道预热。
l0.4 混凝土灌注
混凝土灌注前，对模板覆盖升温，尽量减少混凝土同周围环境的温度，原砼面必须在0℃以上。在暖棚内升火炉8～10个，在混凝土施工前提前升温，保证混凝土施工时模内温度在1O℃以上。混凝土采用机械振捣并分层连续浇筑，分层厚度≥20cm。浇筑时需先四周后中间。
10.5 混凝土养护
砼在暖棚内部用蒸汽和火炉养护。在模板外侧挂一层棉垫，在棉垫外侧从上到下每隔0．5m设一层排汽管，排汽管每隔20cm设 3mm排气孔1个，外挂棉篷布和塑料薄膜各一层封闭保温。内侧模板用同样的保温方法，采用2t／h、0．5t／h蒸汽锅炉各一台，送气管用10cm厚的岩棉包裹，下端设排水阀，并提前对砼面和模板预热，确保砼入模温度在5℃左右，砼正常养护时，模板周围温度在2O℃～5O℃左右。砼的降温，控制降温≤5℃／h．当室外环境为负温时，应降至和室外温度接近方可拆模。
10.6 混凝土的检测
(1)养护温度的检测。在结构上均匀留置测温孔，孔深根据养护方法及结构尺寸确定，测温孔编号并绘图。在混凝土强度未达到3．5MPa以前，检测次数为2h检测一次。检测混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并在测温孔内至少留置3min。
(2)冬期施工的混凝土，除按规范制作标准试件外，还应增加与结构同条件养护的施工试件≥3组，分批试压，作为拆模强度鉴定的依据及低温、早强、耐久砼性能分析的资料。
11 体会和建议
因三岔河大桥为青藏铁路重点控制工程，工期紧，从开工到竣工只有l1个月，必须进行冬期施工，由于最低温度达一31℃，给施工人员、机械和工程质量等都带来相当大的影响，施工中必须有完善的保障措施：
(1)冬期施工，对构筑物特别是混凝土施工，必须将每个环节都控制好，确保混凝土的拌和、运输、人模和养护满足作业指导书的要求。
(2)高原施工“以人为本”，由于缺氧、严寒和强紫外线，使人有明显的头昏、头痛、心慌、胸闷、恶心、无力、失眠、食欲不振等症状。
(3)机械设备是正常施工的保证，对机械设备的安全过冬、防冻、增氧措施必须提前考虑。