中铁第十六工程局

清水河大桥是南昆线的重点工程之一，其主跨128m，是我国目前正线铁路桥中的最大跨度。4号T构的0＃段为矩形空心墩与箱梁正交部位，全长12m，高9.6m，底宽7.62ｍ顶宽8.1m，圬工398m3，是全桥结构受力最复杂、施工难度最大的一段，中铁第十六局在工程施工中大力开展科技攻关，不断完善施工工艺，开发出了《清水河大桥百米墩施工工艺研究及深基开挖施工技术》，该项成果于1998年3月通过铁道部组织的科技成果鉴定，“高墩大跨连续刚构铁路桥梁施工技术”1996年获中国铁道建筑总公司科技进步特等奖。经总结整理形成本工法。

一.工法特点      

1.设计、制作的支架、托架和模板系统安装方便，操作简单，受力合理，保证了施工质量。

2.施工中采用竖向预应力粗筋整体拼装吊装，横隔板、腹板钢筋分块预绑扎、吊装；灌注混凝土采用密布导管，分层振捣，内模开天窗振捣，外模布设附着式振捣器等方法，保证了钢筋的准确就位及灌注混凝土后的混凝土内实外美，工程质量高。

3.通过反复研究并进行现场试验，不断改进施工工艺，施工速度快，工期短。

4.本工法可操作性强，安全可靠。

二、适用范围

本工法适用于铁路及公路连续刚构梁在梁高、圬工最大、钢筋密集的0＃段施工。

三、基本原理

本工法的基本原理是根据结构实际受力情况，设计并制作出施工所需的托架、支架和模板，然后依次安装托架、支架和模板；施工竖向预应力筋、非预应力筋；浇灌混凝土，进行预应力张拉及孔道压浆，完成整个墩梁结合部的施工。

  四、施工工艺

  1.工艺流程图(见图1)

  2.施工要点

（1）托架、支架、模板体系设计与施工

1)托架设计。托架是固定在墩身上，用以支承o＃段两边延伸2.om的模板、支架和混凝土重量的重要结构(见图2)。其设计荷载考虑两边延伸段混凝土重量，上部的模板、支架重量，人群机具荷载，以及风载、施工振动等因素，总荷载约为170t。

根据墩身宽度、梁底宽度、o＃段悬出长度，以及施工操作需要，平台平面设计为6.0mx3.5m，附着墩身高度为4.om，每片托架为双支角钢三角形托架，双支之间设节点板。每片托架由水平杆、立杆、斜杆、拉杆、撑杆，节点板、螺栓组成。每边悬出段由四片托架组成，之间由水平支撑、斜支撑组成整体。    

托架加工完成后，要进行预压试验，消除托架的非弹性变形，减少梁段下沉量，使灌注后的梁段设计标高符合设计要求，同时通过预压测试确定托架的弹性变形量，为调整模板标高提供依据。

图1  墩梁结合部施工工艺流程图

图2　托架设计图3　试验台座

2)托架预压试验。

  ①预压目的。通过预压消除托架非弹性变形，减少梁段的下沉量，使灌注后的梁段混凝土标高符合设计标高；通过预压测试确定托架的弹性变形量，为调整模板标高提供数量依据。

    ②预压测试方法。选择试验场地做钢筋混凝土预压测试台座，台座制作详见图3；安装托架。将拼装好的托架用50kN汽车吊安装在已制作的台座上，每个台座按图3安装四片托架，并排两片托架之间用L90x 8角钢水平联结杆联结，组成稳固的托架网架；

    将千斤顶悬挂在②与③轴之间，按设计荷载位置将四台千斤顶分别设在图4α-α′ｂ-ｂ′之间；准备好之后进行顶压试验。

    ③顶压步骤。加压力前先量出。a—a′、b—b′之间距离，分别得s1、s2；四台千斤顶同时施加压力，分三次加压，第一次施加压力30％，间隔1.5h；第二次施加压力50％，间隔2h；第三次施加压力20％；第三次施加压力2h后，测量a—a′，点之间距离，得出s1′，测出ｂ—ｂ′点间距离，得出s2′。

千斤顶回油，取下千斤顶2h之后，再次测量。α-α′之间距离，得出sl″，测出ｂ-ｂ′点间距离，得出s2″间距离。

④数据整理分析：

     用sl′—sl、s2′—s2分别等于a—a′、b—b′点之间的弹性和非弹性变形总和。

用s1—sl″、s2，-s2″分别等于a—a′、b—b′点之间的弹性变形值。

以上结果为两个托架变形值总和，再将以上数值除以2，即近似等于单个托架的变值。此时托架本身的非弹性变形值经预压已消除，弹性变形量在立模时调整。

3)支架设计。支架分为0＃段在托架上的底模支架和墩身两侧的腹板外侧模支架(兼作人行道支架)，见图5。底模支架设计荷载按2.0m悬臂段混凝土、模板、人群、机具荷载乘以1.2振动系数，然后按支点数量进行荷载分配，确定每个支架的承载力。外侧模支架设计荷载据o段混凝土对外侧模板的作用荷载、模板荷载、机具、人群荷载、施工平台的总荷载按支架分配各片支架上，根据每片支架分配的受力状况进行设计。其操作平台宽度1.5m，支架间距为2.0m+1.7m+1.7m+2.0m。底模支架用2［18工字钢弯制采用桁架作横梁托起底模。外侧支架采用三角形结构，为减少支架的非弹性变形，支架节点全部采用焊接。支架与托架联结；螺栓连接，支架与模板底梁联结采用钢楔，用以调整底模标高。同时为便于模板拆除。图5  支架设计简图

4)模板设计。模板分为外模，内模，底模，端模。外模采用钢模板，板厚4mm，模板骨架采用桁架式结构。内模考虑到0*段截面变化大，模板通用性差，为了便于拆模，设计采用木骨架、木模板。

底模板分为墩内底模和墩外2.0m悬出段底模两种，墩内底模为保证模板刚度，严格控制模板变形量，骨架采用型钢结构，面板采用4em厚木板；墩外2.0m悬出段底模采用。

钢模板，骨架采用L63 X5角钢和5mm厚钢板，面板采用4mm厚钢板，端模板采用2cm厚木板，方便安装和拆除。要综合考虑混凝土的重量，混凝土的凝结硬化时间，混凝土的坍落度和振捣对模板的影响。

5)托架、支架、模板的安装及拆除。

①采用塔吊水平垂直运输就位，然后由墩顶向下挂施工小吊篮，操作工人站在小吊篮中，作业人员在塔吊、倒链配合下，将单片托架、支架调整到位，并与墩身预埋件用螺栓联结，然后焊接。全部安装到位后进行整体联结。安装过程中，要严格检查托架、支架顶面标高与设计标高是否一致，与预埋件联结是否牢固，检查焊接的焊缝长度、高度，不合格的要进行补焊。

②采用骨架整体吊装，就位后与预埋件焊接牢固，检查尺寸合格后安装面板。 

③首先在支架上画出立模边线，用塔吊和倒链配合调整模板到位，用钢支撑将模板固定于模板支架上，待左右两片外侧模板就位后，用倒链加拉杆将两片外侧模连成整体。

④待钢筋绑扎完以后，将木骨架用塔吊整体吊人箱内，分块安装面板，按照设计要求预留捣固孔。

⑤待内外模板安装调整就位后，由上向下采用型钢和钢筋定位固定端模。

托架、支架、模板的安装顺序见图6，拆除按相反的顺序进行。

图6  托架、支架、模板安装工艺流程图

(2)竖向预应力粗钢筋、非预应力筋的吊装和预埋。

1)竖向预应力钢筋施工

竖向预应力钢筋为φ125冷拉Ⅳ级钢筋，0*段每个腹板中布置两排，每排15根，两排间距43em，单根长度12.07in，要在0*段施工前预埋墩身混凝土之中。

首先用型钢将两排竖向预应力钢筋连接成整体，将锚固螺母、螺旋筋、压浆管、波纹管安装完毕，并在墩内弹出定位线，校核底部标高，然后依靠型钢的整体刚度将竖向预应力钢筋竖立起来，用塔吊吊装，用型钢支撑牢固，两排预应力骨架间也牢固联结。

2)非预应力钢筋施工

根据设计要求，腹板和横隔板钢筋均需预埋人墩身，因此，横隔板钢筋采用整体绑扎，整体吊装就位，就位后与竖向预应力钢筋骨架连成整体。腹板钢筋采用分片绑扎，与横隔板钢筋交叉部分先不绑扎，待腹板钢筋就位后再绑扎腹板的竖筋和与横隔板交叉部位钢筋。底板钢筋部分先不绑扎，待腹板钢筋就位后再绑扎腹板的竖筋和与横隔板交叉部位钢筋。底版钢筋和顶板钢筋在底模板和内模板安装完成后采用散绑，纵向和横向预应力波纹管在腹板和顶板钢筋绑扎时安装固定。纵向预应力波纹管道定位钢筋网片间距采用0.5m。

因钢筋吊装就位后，形成全封闭状态，施工人员进出墩内作业非常不便，在满足设计要求下；在墩壁开设进人孔，待混凝土灌注前按原设计钢筋直径和绑焊要求长度焊接。

(3)大体积混凝土灌注施工。

1)一次灌注到0*段项面，混凝土灌注分层厚度按30—40em。根据分层灌注时间确定混凝土的缓凝时间，为防止灌注时意外情况发生，混凝土的缓凝时间确定为8h，混凝土坍落度为16—18~m。混凝土拌合采用两台500升强制拌合机，配料采用电子自动计量配料机，保证配合比的准确和混凝土质量。混凝土运输采用输送泵，泵送混凝土直接进入桥面的储浆盘，经人工拌合，铲运至混凝土导管上的漏斗下滑入模。

2)混凝土灌注顺序为：横隔板转角→横隔板→腹板→底板一次灌注完成→横隔板→腹板→顶板两端→顶板中间。 

3)混凝土人模导管安装间距为1.5-2.0m，导管底面到混凝土灌注面保持为0.5—1.0m，在钢筋密集处经设计同意断开个别钢筋，待混凝土灌注到断开部位再焊接恢复原设计。在钢筋密集处适当增加导管数量。

4)混凝土捣固采用栌0和公30插入式振捣器，个别部位配备捣固铲、捣固锤辅助振捣。0段四角钢筋密集处，在外侧模板上各安装两台1.1kW附着式振动器加强振捣。

捣固人员划分区域，明确责任，严防漏捣。实行岗前交底，重奖重罚。底板混凝土振捣人员要钻人到底板上、下两处钢筋内振捣，腹板混凝土振捣人员要进入腹板内振捣。并且在墩梁连接的外模板牛腿处按每2.0m开一处振捣孔，混凝土灌注振捣后封闭，内模板上每隔3.0m开一处观察孔，及时指导模板内施工人员捣固作业。

5)混凝土灌注前先将原混凝土面冲洗干净，木模板要用水泡胀，防止干燥裂缝漏浆。灌注前先在原混凝土面上铺2em厚同混凝土强度等级的砂浆，并用捣固铲刮平。底板钢筋顶用布覆盖，防止上面松散混凝土灌人。混凝土泵送至顶面储浆盘内后，试验人员要检查混凝土的坍落度和混凝土的和易性，如混凝土坍落度过小应尽快调整，同时人工拌匀，防止混凝土离析，在波纹管内插套管，同时用通孔器通孔、高压水冲管，保证波纹管畅通。

五、质量控制标准

支、托架制作与安装，允许误差如表1所示。钢模板制作安装、允许误差如表2所示。支模板制作安装、允许误差如表3所示。

混凝土灌注质量控制标准：模板要均匀涂刷隔膜剂，不得有涂漏现象；混凝土不得有离晰现象，严格按规定坍落度进行控制；必须振捣密实，表面不得有蜂窝麻面，不得有跑模现象；混凝土灌注后及时养生，并不少于14d；梁截面尺寸、梁顶和梁底标高误差控制在“桥规”允许值之内。 

1七、劳力组织（见表5）

表5 劳力组织表

  除严格遵守国家、铁道部制定的各种安全技术规定外，还应注意下列事项：

  1.建立完善的施工安全保证体系，加强施工过程中的安全检查，确保作业标准化、规龇。

  2.制定适应工程特点的施工安全措施和注意事项，并在施工过程中认真执行。

  3.对参加施工的全体员工进行安全教育，贯彻安全第一的思想，不盲目追求施工进度。

  4.墩台高空作业，托架、支架及支撑安装牢固，并派专人检查监督，施工作业人员要戴安全帽。

  5.张拉过程中应严格按照张拉程序和操作规程施工，严防张拉事故发生。

  九、效益分析

  通过对立模、钢筋绑扎吊装、混凝土人模角度进行反复研究，并进行现场模拟实验，使得0#段高标号大方量混凝土一次灌注成功，创造了全国同类桥梁施工的新成绩。灌注成型的混凝土结构内实外美，使原计划60d才能完成的工作量，仅用了30d就完成了，提高了工效，降低了工程成本。通过采用新技术，改善施工工艺，提前工期，共计节约资金60余万元，同时保证了南昆铁路的正常铺架，为企业赢得了荣誉，取得了良好的经济和社会效益。

十、工程实例

    清水河大桥位于贵州省境内，跨越云贵高原的南盘江支流清水河峡谷，全桥设四墩两台，均位于直线上。桥跨布置为2X32m预简支梁+(72+128+72)m预应力混凝土箱形连续刚构，全长360.5m。其中128m主跨的4号T构0#段为矩形空心墩与箱形梁正交部位，全长12m，就其钢筋而言，0#段两侧腹板设双排025冷拉．IV级钢筋(每排15根，每根长12．07m)，梁段内纵向预应力束管道84根，横向预应力扁形波纹管24根，底板设横向预应力粗钢筋70根，构造复杂，而且其钢筋都较长(都在11m以上)，腹板、横隔板钢筋都在墩身施工时预埋，埋置深度达2.15m。经过参战人员的共同努力，积极开展科技攻关，不断改善施工工艺，终于优质、高效地完成了施工任务。波纹管无一堵管，位置正确，梁截面尺寸准确；混凝土试件全部合格，混凝土表面平整光洁。质量评定为优良，优良率达95％。受到铁道部领导、部建设司、部南昆指、四桥专家组的表扬。为铁路预应力混凝土连续刚构桥在高梁段，钢筋密集的大体积混凝土施工积累了经验，推广应用前景广阔下载本文