新建大同至西安鐵路客運專線站前施工-3標段橋梁墩身試驗方案PAGEPAGE22中鐵十局集團公司大西鐵路客運專線指揮部新建大同至西安鐵路客運專線站前施工-3標段橋梁墩身工藝性試驗方案中鐵十局集團大西鐵路客運專線指揮部二〇一〇年四月二十五日大西鐵路客運專線站前施工-3標段橋梁墩身試驗方案1.工程概況大西鐵路客運專線站前施工-3標段為TDK9+100～DK332+568.31（TDK20+400=DK304+000），正線長度為40.352km。工程處于太原市郊區，主要工程地貌為地形平坦開闊的太原晉中盆地。工程范圍為太原樞紐分界點至晉中蕭河特大橋橋尾（路橋分界），本標工程通過晉中市開發區、榆次區、太谷縣及太原市小店區、清徐縣等多個縣區。本標段工程主要包括路基、橋涵、無碴軌道、鋪軌、信號接地線、站場設備及建筑物、相應的大臨及配合輔助工程等。線下主要工程“兩橋一站”，橋梁全長37.50km，路基2.85km；站場1座，晉中站中心里程為TDK19+300。橋梁為鳴李跨石太鐵路特大橋橋長8558m，晉中瀟河特大橋橋長28940m。根據目前了解的設計情況，橋墩主要采用雙線圓端型實體橋墩，混凝土標號為C35；墩高一般在20m以下，其中在11m及以下時為等截面形式，在11m以上時采用45：1的變截面形式。2．墩身工藝性試驗的依據及目的2.1編制依據《客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準》（鐵建設［2005］160號）；《客運專線無碴軌道鐵路工程施工質量驗收暫行標準》（鐵建設［2007］85號）；《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》（鐵建設［2005］157號）；《鐵路混凝土施工質量驗收補充標準》（鐵建設［2005］160號）；《鐵路混凝土施工質量驗收補充標準原材修訂條文（鐵建設［2009］152號）《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》（科技基[2005]101號）；《鐵路混凝土與砌體施工規范》（TB10210-2001）；《客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南》（TZ213-2005）；《鐵路混凝土工程施工技術指南》（TZ210-2005）；大西鐵路客運專線工程建設關于加強樣板工程管理的通知（大西［2010］33號）大西鐵路客運專線工程建設橋涵施工管理辦法（大西鐵工管［2010］61號）本集團公司近年來鐵路客運專線、高速鐵路等類似施工經驗、施工工法、科技成果。2.2墩身工藝性試驗目的通過墩臺工藝性試驗，熟悉和掌握墩身模板、混凝土施工控制要點，獲取混凝土最佳的施工參數并驗證配合比，總結施工工藝標準去指導墩身試驗工程施工和進一步規范墩身作業施工，使墩臺施工達到內實外美的質量要求；同時通過試件驗證耐久性混凝土指標。3．試驗墩擬選位置及高度根據目前已到位的施工圖掌握的橋墩設計標準及當前征地遷改、道路通行等現場情況，試驗墩里程初步定在晉中瀟河特大橋11#橋墩，里程為DK305+359處，試驗墩身結構形式為圓端型實心墩，墩高為6m，墩身模板采用桁架式無拉桿整體鋼模。4．墩臺身模板設計、加工及驗收4.1模板設計與加工模板采用廠制桁架式定型鋼模板，委托具有相應資質的廠家根據墩高、形式要素設計和制作。模板設計與加工必須符合現行國家標準《鋼結構設計規范》（GBJ17）等相關規定，所用材質必須符合《碳素結構鋼》（GB700）等相關規定，滿足強度、剛度及穩定性要求，并按“組合合理、互換性好、剛度足夠，安拆方便”的原則進行設計與加工，并確保質量與精度；模板設計必須首先提供計算書，經審核通過后方可進行加工。模板擬由標準板（直線板）、邊模板（圓端形）組成。對于實心墩模板設計時，另外配套設計和加工一套門架，便于施工人員上下及上下料。4.2模板驗收模板加工完成后必須在廠內進行檢查驗收，并按墩高編號逐套試拼，以確保接縫質量，不合要求時必須在廠內按標準整改到位。檢查的主要內容包括下列各項：①模板的高度、截面尺寸和模板表面平整度是否符合設計要求；②模板焊縫是否達到驗收標準要求；③螺栓及預留孔位尺寸、位置是否符合設計要求；④模板間拼縫＜1mm，以靠尺密貼兩模板或手摸無擋觸感為準；⑤模板強度、剛度、整體穩定性是否滿足要求；⑥模板是否易于拼裝及拆解。⑦門架必須便于安裝并適于人員上下。5．混凝土配合比設計按大西公司《過渡期使用結構混凝土的安排》要求，墩身C35混凝土配合比已于3月15日由標段中心試驗室進行原材取樣，委托中鐵三局建安公司檢測中心進行設計，甲控原材料均在大西公司合格供應商名錄內選取（水泥采用智海P.O42.5、粉煤灰采用大同二電I級粉煤灰），碎石采用最大粒徑為10mm、25mm兩種級配形成5-25mm連續級配，砂子采用豆羅砂。強度檢測已于4月12日完成；按照耐久性要求，5月10日可出具完整的配合比報告。混凝土原材料檢測嚴格按《鐵路混凝土施工質量驗收補充標準原材修訂條文（鐵建設［2009］152號）執行。6．試驗墩施工6.1模板現場拼裝和工作平臺安裝模板拼裝支立前進行打磨除銹，精確放出底面結構外輪廓線，而后按底邊線及模板編號進行安裝，安裝時采用人工配合汽車吊，整體式桁架式模板間采用螺栓連接，墩身內部無拉桿，模板拼縫間夾雙面膠粘密封（雙面膠一定要平直）。墩身周圍搭設雙排架，禁止搭單排架，墩頂搭設作業平臺并搭設具有上下人梯設施的門架。6.2脫模劑選用本試驗墩擬選用水溶性無機脫模劑。待試驗墩脫模后，與其它施工單位進行外觀對比，據對比的結果確定正常施工時脫模劑的選用品種。脫模劑涂刷前先清理干凈模板表面，并使用角磨機將表面污跡及浮銹清理干凈，然后用毛刷均勻涂刷脫模劑。涂刷時注意如下事項：①涂刷時要從一個方向開始，不能使用太多，但必須涂刷均勻，不能重復進行涂刷，也不能有漏刷現象；②涂刷時先從上部開始，由上而下；③涂刷時避免在大風天氣進行，以防止污染已清理干凈的模板；也不能在雨天進行，防止被雨水沖淋失勻。6.3鋼筋加工與安裝鋼筋加工采用在鋼筋加工場集中加工成半成品，再運到施工現場進行綁扎和安裝。鋼筋加工質量要求及標準：鋼筋表面的油漬、漆污、水泥漿和用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵銹等均清除干凈；加工后的鋼筋，應平直，表面無削弱鋼筋截面的傷痕。鋼筋彎制和末端彎鉤符合設計要求；受拉熱軋光圓鋼筋末端作成180°的半圓形彎鉤，彎曲直徑不小于2.5d，鉤端留不小于3d的直線段；受拉熱軋帶肋鋼筋末端采用直角形彎鉤，彎曲直徑不小于5d，鉤端留不小于3d的直線段；彎起鋼筋彎成平滑的曲線，半徑小于鋼筋直徑的10倍（光圓鋼筋）或12倍（帶肋鋼筋）；光圓鋼筋制成的箍筋不小于箍筋直徑的2.5倍，平直部分的長度不小于箍筋直徑的5倍；彎制鋼筋宜從中部開始，逐步彎向兩端，彎鉤一次完成。鋼筋安裝：鋼筋與模板之間用水泥砂漿墊塊支墊，墊塊強度不低于設計的混凝土強度，墊塊互相交錯，分散布置確保保護層厚度。綁扎和焊接的鋼筋半成品，在運輸、安裝和澆筑混凝土過程中不得有變形、開焊或松脫現象。現場綁扎鋼筋時，必須保證其在模型中的正確位置，鋼筋骨架安裝就位后，施工人員不得在骨架上隨意行走和遞送材料。6.4預埋件安裝按照施工圖埋設相應預埋件及沉降觀測元件，并確保預埋件及沉降觀測元件位置埋設準確和牢固。6.5混凝土澆注目前我標段部分拌和站已通過驗收，具備混凝土生產條件。混凝土配合比屆時根據理論配合比及骨料實測含水率調整為施工配合比，在開盤前必須由項目部試驗員根據大西公司混凝土拌和站管理辦法提交四方簽認的混凝土施工配合比通知單。墩身混凝土灌注模擬施組確定的運輸灌注條件，采用罐車運輸、泵送入模方式灌注，墩身內采用兩套或三套連接串筒輸送到墩身內，懸空不大于1m，以防止濺起浮漿污染上部模板表面。混凝土攪拌時間開始暫按通用工藝標準暫按2-3min控制，具體根據實測坍落度進行調整控制。在混凝土到達施工現場灌注前，由試驗人員按規定對混凝土的坍落度、入模溫度、含氣量、泌水率等指標進行現場檢測，并填繪相關圖表；同時按規定至少擬做6組試件，其中同條件養護試件脫膜抗壓強度試件2組、同條件養護抗壓強度試件1組、28d與56d標準養護抗壓強度試件各1組、耐久性1組。同條件養護試件放置于墩旁進行同條件養護。混凝土灌注采用橫向分層、斜向分段連續灌注，由兩端向中間循序漸進的施工方法，分層厚度不大于30cm。混凝土灌注入模時下料要均勻，注意與振搗相配合，混凝土的振搗與下料交錯進行；混凝土振動時間，應以表面沒有氣泡逸出和混凝土面不再下沉為宜；必須優先振搗模板周邊混凝土，防止氣泡向模板聚集。操作插入式振動器時宜快插慢拔，振動棒移動距離應不超過振動棒作用半徑的1.5倍（約40cm），每點振動時間約20s～30s，振動時振動棒上下略為抽動，振動棒插入深度以進入前次灌注的混凝土面層下50～100mm為宜。混凝土振搗由專人指揮、檢查，振搗定人定點分片包干、責任到人。鑿毛、清理承臺鑿毛、清理承臺墩身放樣搭設腳手架及門架焊接綁扎鋼筋及預埋件安裝模板安裝測量復核搭設混凝土施工平臺灌注混凝土覆蓋養護拆除模板及支架鋼筋制備模板準備制做試件混凝土拌制運輸涂刷脫模劑墩身施工工藝流程圖6.6混凝土養護混凝土灌注完成后，待頂面接近初凝時（表面不粘手時為宜），采用棉毛氈覆蓋，注意不得污染表面，并派專人采用飲用水對墩身混凝土進行澆水養護，要始終保持棉毛氈濕潤。根據屆時氣溫條件及經驗估算，并通過同條件養護試件脫膜抗壓強度試件試壓驗證，當混凝土強度不低于2.5MPa時即拆模。拆模后墩身部分擬用養護膜從上到下、從邊到中立即圍裹進行養護，以防止混凝土拆模后失水產生龜裂。養護膜上下層之間按10cm左右的寬度進行搭接，并用膠帶密封，以防止漏氣或被風刮起，如有破損，另加一層保護膜進行包裹。拆模后養護期夏天一般不少于7天（其他季節不宜少于14天）混凝土養護期間派專人對其混凝土內部溫度、表面溫度、環境溫度、養護水溫度進行詳細測溫及記錄，以便及時掌握混凝土內部溫度與表面溫度、表面溫度與環境溫度、養護水溫度與混凝土表面溫度之差，保證不大于15℃，如有超標準現象，必須及時采取降溫措施，以確保各部位溫度之差在規定范圍內。混凝土內部溫度采用在墩身中心豎向埋設通長PVC管，吊入溫度計進行測溫的方法。7．施工設備及人員準備7.1施工設備墩身工藝性試驗時配備裝載機、25t汽車吊、發電機、泵車各一臺，砼罐車兩臺等設備，以進行模板安裝與砼灌注等施工。7.2施工人員配備墩身試驗配備負責人1名、技術主管1名、技術人員3名、安全員1名、試驗人員2人（攪拌站、施工現場各1人）、工班長2名，配備混凝土工4人、模板工6人、架子工4人、電工2人、木工2人、吊車司機1人、砼罐車司機2人、泵車司機2人、裝載機司機1人、雜工6人。特種作業人員必須持證上崗，一般作業人員經培訓后上崗。8．質量控制措施8.1墩身外圓輪廓的線形控制由于圓端形橋墩兩側圓弧形部分是近似吻合，理論上就存在誤差，因此施工控制較難。除上述設計上考慮外，模板的加工精度和施工操作也非常重要。鋼模板加工面板表面不允許有孔洞、毛刺、縫隙以及熔渣等；模板地上下口應經刨邊處理；出廠前進行試拼裝，要求組拼后模板接縫縫隙和錯臺均小于1mm。施工過程中，認真調整使之與設計圓弧線相吻合。8.2墩身工藝性試驗質量控制①橋墩模板采用大塊整體模板并保證表面光滑平整無錯縫，并保證墩身外輪廓符合設計要求。②混凝土施工前，根據設計和施工工藝要求提前完成混凝土配合比選擇試驗，并針對混凝土結構的特點和施工環境、使用環境條件特點，制定全過程的質量控制與質量保證措施。③墩身砼體積較大，施工時分層施工，每層30cm，避免砼出現溫度裂縫以保證砼的質量。④墩身砼必須連續灌注，當有分段澆筑時，其接觸面嚴格按施工接縫處理，并加強對接縫處震搗。⑤若在炎熱氣候下澆筑混凝土時，入模前應盡量采取措施降低模板及附近的氣溫，混凝土的入模溫度不宜高于氣溫且不宜超過30℃。9．夏、雨季施工措施9.1夏季施工措施夏季施工時氣溫高，各種原材料在自然存儲，堆放中溫度較高，引起拌和物入模溫度較高，水化反應激烈，強度增長快，干縮變形增大，極易產生混凝土裂縫，影響混凝土耐久性。試驗員必須核對各項原材料溫度指標是否超過規定界限值；超標時，必須采取可行而有效的降溫措施；未采取降溫措施或措施沒有持續有效性，應停止施工或改在夜間施工。混凝土澆注時，必須提前對模板及鋼筋用澆水方式對其進行降溫。混凝土養護期間，必須安排專人對混凝土進行澆水養護，并詳細記錄混凝土內部、表面、環境溫度，以確保混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不大于15℃。9.2雨季施工措施建立雨季值班制度。在雨季來臨之前，建立雨季施工領導小組，責任到人，分片包保。在雨季施工期間定期檢查，嚴格雨季施工“雨前、雨中、雨后”三檢制，對發現的問題及時整改。雨季施工根據當地氣象預報及施工所在地的具體情況，做好施工期間的排澇工作。在雨季施工時，施工現場及時排除積水，加強對支架、腳手架的檢查，防止傾倒。長時間在雨季中作業的工程，根據條件搭設防雨棚。施工中遇有暴風雨暫停施工。對停用的機械設備以及鋼材、水泥等材料采取遮雨、防潮措施，現場物資的存放臺等均墊高，防止雨水浸泡。加強對臨時施工便道維護與整修，確保其路面平整、無坑洼、無積水。10．安全保證措施施工中認真貫徹“安全第一，預防為主，綜合管理”的方針，根據工程的實際情況，布置好安全生產工作。①組織對員工進行安全培訓，培訓合格后方可上崗。特別要認真學習國家的安全生產法規及大西公司的管理辦法，做到懂法規、會操作，自覺遵守各種安全生產規章制度和施工作業規程。特殊工種必須持證上崗。②進入施工現場時，安全防護用品必須配戴齊全。③施工前必須搭好雙排腳手架及作業平臺，搭板必須穩固嚴防翹頭，必要時在平臺外側設欄桿和安全網；平臺上材料機具需均勻擺放，不得多人聚集一處。墩上施工屬高空作業，必須系好安全帶。④臨時用電必須符合“一機一箱、一閘一漏”的安全設置要求，未經批準不得私自亂接電源。⑤主要機具、電器、運輸設備等，應定機定人，嚴格執行交接班制度。接班時，必須對機具檢查一次，并做好記錄。⑥安裝與拆除模板時，現場劃定警戒區，嚴禁無關人員進入。拆除時可視吊裝設備能力，分組拆除或吊至地面上解體，以減少高處作業量和桿件變形。11．施工環保、水土保證措施①施工便道做好灑水降塵工作，車輛行駛盡可能少鳴笛。②試驗墩周邊挖設排水溝，將養護用水引流至施工便道排水溝內。12．圓端橋墩模板檢算12.1計算依據（1）鋼模板加工圖（2）建筑工程大模板技術規程JGJ74-2003（3）全鋼大模板應用技術規程DBJ01-89-2004（4）《鋼結構設計規范》（GBJ17-2003）（5）《建筑施工計算手冊》（6）《混凝土結構工程施工及驗收規范》（GB50204-92）12.2施工工況澆筑方式采用泵送機振，澆筑速度為2.0m/h,塌落度偏安全考慮為15cm，初凝時間綜合考慮為6小時。12.3計算載荷混凝土作用于模板的側壓力，根據測定，隨混凝土的澆筑高度而增加，當澆筑高度達到某一臨界值時，側壓力就不再增加，此時的側壓力即為新澆筑混凝圖的最大側壓力。側壓力達到最大值的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭。通過理論推導和試驗，我國《混凝土結構工程施工及驗收規范》（GB50204-92）中提出的新澆混凝土作用于模板上的最大側壓力計算公式如下：采用內部振搗器時，新澆筑的混凝土作用于模板的最大側壓力，可按下列兩式計算，并取二式中的較小值：（1）混凝土側壓力計算公式F1＝0.22γct0β1β2V1／2F2＝γcH式中F——新澆筑混凝土對模板的最大側壓力，kN/㎡；γc——混凝土的重力密度，kN/m3t——新澆混凝土的初凝時間（h）可按實測確定。當缺乏試驗資料時，可采用t=200/(T+15)計算（T為混凝土的溫度℃）；V——混凝土的澆筑速度，m/h；H——混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度m；β1——外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；β2——混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度小于30mm時，取0.85；50～90mm時，取1.0；110～150mm時，取1.15；H—混凝土側壓力計算位置至新澆筑混凝土頂的總高度。有效壓頭高度按下式計算：h=F/γc。按新澆混凝土作用在模板上的最大側壓力與傾倒混凝土時產生的荷載組合值對模板進行強度、剛度驗算。撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。（2）荷載標準值計算①F1＝0.22γct0β1β2V1／2F2＝γcH式中γc取25(kN/m3)；t0取200/(T+15)=200/(5+15)=10；按實際取8小時；T取20(℃)；V取2.0mβ1取1；β2取1.15；H取12m。根據公式計算的新澆混凝土側壓力標準值F1=57.15kN/m2。傾倒混凝土時產生的荷載標準值F2=288kN/m2。按取最小值，故最大側壓力為57.15kN/m2。②傾倒砼時產生的水平荷載2KN/m2③荷載組合

F=57.15+2=59.15KN/m212.4桁架背楞計算（5.8m*0.78m）（1）基本數據桁架的構造簡圖如附圖所示：豎肋10#槽鋼，A=1274mm2,Wx=39660mm3,Ix=1983000mm4,豎肋荷載Q=69600*0.3/1000=8.07N/mm。內力計算見下圖：計算支座反力VA=VB=202KN（2）截面驗算①上弦桿截面規格選用I14#I14#的基本數據為A=2150mm2,Ix=71200mm4,Iy=6400000mm4。y0=8.0-1.73=6.27cmI=Iy+Ay02=845cm4取I=845cm4其慣性半徑為:ì=eq\f(I,A)=eq\f(845,21.5)=6.27cm兩端絞接支座，ц=l其柔性為：λ=eq\f(цl,i)=eq\f(1x1.6x102,6.27)=25.5查表確定折減系數Φ=0.93穩定驗算：б=eq\f(N,ΦA)=eq\f(404x103,1.45X2150)=129.6N/mm2<[б]=160Mpa上弦桿滿足要求。②內弦桿截面規格為[10#[10#的基本數據為A1=1274mm2,Ix1=19830mm4,Iy1=2560000mm4,y0=4.8-1.52=3.28cmA=1024mm2,I=101300mm4,i=12.7，λ=12.6查表確定折減系數Φ=0.998穩定驗算：б=eq\f(N,ΦA)=eq\f(231x103,0.998X1024*2)=113N/mm2<[б]=160Mpa內弦桿滿足要求。③下弦桿雙14#的基本數據為A1=1850mm2,Ix1=56400mm4,Iy1=5320000mm4,y0=5.8-1.71=4.1cmA=3700mm2,Ix=2*Ix1=112800mm4,Iy=2(Iy1+A1y02)=728cm4取I=728cm4 其慣性半徑為:ì=eq\f(I,A)=eq\f(728,37)=4.43cm兩端絞接支座，ц=l其柔性為：λ=eq\f(цl,i)=eq\f(1x1.6x102,4.43)=36.03查表確定折減系數Φ=1.03穩定驗算：б=eq\f(N,ΦA)=eq\f(404x103,1.03X3138)=124.9N/mm2<[б]=160Mpa下弦桿滿足要求。（3）剛度驗算近似按幾處集中荷載作用下簡支梁的最大撓度公式進行驗算，當n=5時fmax=eq\f((5n4+2n2+1)Fl3,384n3EI)F=80.8KN,l=1200mmE=2.06x105N/mm2I=2（I1+A1x2ef\(4502,11002)）=2.8105x104cm4/3*2=1.87*104fmax=eq\f((5n4+2n2+1)Fl3,384n3EI)=eq\f((5x54+2x52+1)Fl3,384x53)xeq\f((80.8x103x12003),2.06x105x1.87x108)=0.24mmeq\f(f,l)=eq\f(0.24,1200)=eq\f(1,5000)<[eq\f(f,l)]=eq\f(1,1000)驗算結果：桁架剛度符合要求。12.5圓端形模板面板強度校核結構如圖紙所示。通過分析模板圖紙得知，在桁架強度足夠的情況下，模板面板可以假設為很多小塊面板組成，由于加筋的緣故，我們拿出其中305mmx2000mm小塊面板作強度校核。（1）強度大模板的面板縱橫肋分成許多小方格或長方形，根據方格長寬尺寸的比例，可把面板當作單向板或雙向板考慮。當作為四邊支承在縱橫肋上的雙向板計算時，計算簡圖視荷載分布、周邊的嵌固程度而有所不同，可根據小方格的兩邊長度lx、ly計算得出。lx/ly=305mm/1000mm=0.3，從表中查出(《建筑施工計算手冊》附錄2)，ω=0.00253，Mx=0.04，My=0.0038，Mx0=-0.0829，My0=-0.0570。lx、ly為板的兩邊邊長。由公式：Mx（ν）=Mx+νMyMy（ν）=My+νMxν為鋼材取值0.3。計算得出，Mx（ν）=0.04+0.3x0.0038=0.04114My（ν）=0.0038+0.3x0.04=0.0158板的正應力按下式驗算：σ=Mmax/W≤fW=1/6