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高墩橋梁施工方案設計研究論文
摘要：針對河北省保阜高速公路，海拔由120m高的平原上升到海拔1260m的山區(qū)，沿線設計了很多高墩橋梁。其中，黑崖溝2#特大橋，最高墩這120.5m，有“華北第一高橋”之稱。在高墩施工中，科學合理的施工方案設計有利于加快施工進度、保證工程質(zhì)量、確保施工安全，從而，達到節(jié)能減排、提高效益的目的。
關(guān)鍵詞：土木建筑工程施工；高墩橋梁；施工方案
針對河北省保阜高速公路，設計起點是河北保定市，終點是河北與山西交界的長城嶺，海拔由120m高的平原上升到1260m高的山區(qū)，沿線設計了很多高墩橋梁，其中黑崖溝2#特大橋，最高墩達120.5m，有“華北第一高橋”之稱。對于高墩橋梁施工方案設計的科學性，直接影響到工程進度、工程質(zhì)量和施工安全。筆者主要從高墩裝吊方案、模板方案、混凝土澆注方案、鋼筋接長方案、高墩封頂方案及人員上下方案進行研究總結(jié)。
1 高墩裝吊方案
一般橋墩高度在30m以下的都可以設計成實心墩，當高度超過30m時均設計成空心墩，根據(jù)高速公路施工場地情況，橋墩高度在30m以下可以優(yōu)先考慮搭設承重鋼管支架或使用汽車吊進行吊裝的方案，該方案具有技術(shù)可行、靈活機動、經(jīng)濟安全等優(yōu)點。當橋墩高度在30m～40m時，可以考慮搭設承重支架或塔吊方案。當橋墩高度超過40m時優(yōu)先考慮塔吊方案，特殊情況下可以考慮纜索吊方案，見表1。
2 高墩模板方案
高墩模板就提升方法而言，有翻板模、滑板模和爬模；從面板材質(zhì)又可分為木模、竹膠板模和鋼模；從使用功能上還可分為曲面可調(diào)模板和一墩到頂模板。對于高橋墩，一般情況下優(yōu)先考慮翻板鋼模，內(nèi)外模剛度差異不宜太大，一般外模重量在100kg/m2～110kg/m2，內(nèi)模75kg/m2～85kg/m2。模板可以考慮“一托二”和“一托三”兩種情況。每層模板制作高度可以按15m,2.0m,3.0m3種。模板總制作高度可以考慮4.5m、6.0m、8.0m、9.0m 4種情況。
模板方案中需要對澆注狀態(tài)下面板、橫肋與豎肋、法蘭等的強度和剛度進行驗算，對拉筋的強度進行驗算，一般要求拉筋的安全系數(shù)不小于2倍，以防止局部破壞而引起整體破壞。對安立狀態(tài)下模板的抗風性能及穩(wěn)定性進行驗算，必要時采取特殊措施。考慮到高墩超過30m時均為空心墩，內(nèi)外均有一定的坡比，混凝土壁厚發(fā)生變化，為了操作方便可以采用精扎螺紋鋼拉筋，這種拉筋具有強度高、剛度大、絲口不易損壞、全桿絲無須隨壁厚變化而調(diào)整拉筋長度等優(yōu)點。
3 高墩鋼筋接長方案
3.1 套筒連接對工人的技術(shù)要求低
與焊接連接相比，套筒連接對工人的技術(shù)要求相對較低，它不像焊接連接那樣必須對工人進行嚴格的培訓并經(jīng)過國家考核取證后方可上崗。套筒連接絲頭加工時，機械化程度高，只要對工人進行簡單的培訓，馬上就可以掌握操作要領(lǐng)。具備上崗資格。
3.2 對連接質(zhì)量的檢查簡單、直觀
我們知道對焊接質(zhì)量從焊縫表面來看無法判斷其是否合格，只有通過抽取焊件做拉力試驗才能判斷其是否合格，但試驗的頻率畢竟有限，對很多焊接的質(zhì)量心中常常沒底。而套筒連接質(zhì)量檢查相比焊接連接質(zhì)量檢查具有簡單直觀的優(yōu)勢，從套筒連接的施工方法及技術(shù)要求中可以看出，絲頭的質(zhì)量只要通過卡尺或肉眼觀察就能判斷是否符合要求。同樣，連接的質(zhì)量只要借助扭力扳手和肉眼觀察就能判斷是否符合要求。檢查的工具簡單了，檢查的方法直觀了，判斷的標準數(shù)字化了，這樣就可以加大控制檢查的頻率，確保連接的質(zhì)量。
4 高墩混凝土澆注方案
當橋墩高度小于30m時，混凝土澆注可以考慮采用汽車泵做垂直運輸；當橋墩高度大于30m時，一般可選用拖式混凝土輸送泵(又叫地泵)做垂直運輸，特殊情況下采用塔吊或纜索吊配合吊斗提升混凝土。澆注方案設計時，應綜合混凝土攪拌、運輸及澆注整個系統(tǒng)的狀況，一般考慮混凝土澆注時間不宜大于10h，如果澆注時間長，一旦下雨不便采取防雨措施，另外人員過于疲勞不利于安全。混凝土單次澆注方量宜控制在150立方左右。每循環(huán)混凝土澆注高度宜為3.0 m、4.5 m、6.0m，最大不宜超過6m，否則澆注時振搗、串筒等問題較多，且對模板剛度要求大。
4.1 泵送混凝土配合比設計
泵送混凝土：用混凝土泵沿管道輸送的混凝土拌合物稱為泵送混凝土。它與傳統(tǒng)的混凝土施工方法不同。對混凝土的要求也不一樣，不但要滿足設計規(guī)定的強度、耐久性、抗?jié)B性等，還要滿足管道輸送對混凝土拌和物的要求，即混凝土拌合物應有良好的可泵性。
可泵性：所謂可泵性是指混凝土拌合物應具有順利通過管道，摩擦阻力小、不離析、不阻塞、粘聚性好的性能。
泵送混凝土配合比設計的目的是根據(jù)本工程對混凝土性能的要求和混凝土泵送的要求，選擇原材料并設計出經(jīng)濟指標好、質(zhì)量優(yōu)，而且可泵性好的混凝土。確定泵送混凝土的配合比，仍可采用普通方法施工的混凝土配合比設計方法，只是考慮管道輸送的特點，在水泥用量、坍落度、砂率等方面予以特殊處理。
4.2 防止泵送培管的措施
在高墩泵送時。經(jīng)常發(fā)生泵管堵塞現(xiàn)象，如果處理不當極易引起安全質(zhì)量事故，為了防止事故的發(fā)生，一般在做高墩混凝土澆注方案時，需要有防止泵送堵管的措施。
(1)選擇合適的砂率，做好配合比設計，提高混凝土的可泵性。
(2)加強對混凝土拌合質(zhì)量的控制，確保混凝土質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)加強對操作人員的培訓，防止誤操作而引起泵管堵塞。
(4)在炎熱的夏天。還要有專門的降溫措施，防止高溫引起堵管。
(5)必要時，成立減少大高度、遠距離泵送混凝土堵管頻率的OC攻關(guān)小組。
5 高墩封頂方案
高墩封頂方案的制定主要結(jié)合高墩的裝吊方案、封頂?shù)目缍冗M行綜合考慮。一般情況下高墩封頂?shù)闹ы敺桨赣卸諆?nèi)鋼管支架法(適用于鋼管支架施工的墩柱)、墩內(nèi)預埋螺栓或牛腿型鋼支頂法(適用于封頂跨度大于4m的空心墩)、鋪蓋預制板法(適用于封頂跨度小于等于4m，且有較大吊裝設備的高墩)。在方案制定時需要對底模面板、分配梁、主梁的強度與剛度進行驗算，對預埋螺栓或預埋牛腿的強度進行驗算，確保支頂結(jié)構(gòu)安全可靠。
6 結(jié)束語
高墩橋梁施工可選擇的方案很多，但如果方案選擇不當將會導致進度、成本與安全發(fā)生居多矛盾。通過對高墩橋梁施上方案的研究，化解了各方矛盾，實現(xiàn)了保阜高速公路高墩橋梁建設的各項目標。
本高墩橋梁施工方案的設計研究，是基于山嶺重丘高速公路的建設經(jīng)驗而編寫的，對于在以后的山區(qū)修建高橋墩有一定的借鑒作用，在以后的施工當中，我們將繼續(xù)深入總結(jié)，認真研究，努力尋找多種矛盾的平衡點，以形成最為科學的高墩橋梁施工方案。
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