铁路特大桥的施工技术

铁路特大桥的施工技术

陈雨春

陈雨春

中铁隧道集团一处有限公司重庆401120

摘要：洛阳至湛江铁路YQ2标蛇儿头特大桥、深冲特大桥为，主要介绍铁路特大桥的施工组织以及孔桩岩溶处理、实体墩墩身砼连续浇注和薄壁空心高墩的施工工艺及相关经验教训。

关键词：铁路;特大桥

工程概况

新建铁路洛阳至湛江线永州至岑溪段是洛湛铁路通道的重要组成部分，全标段共有两座桥长大于1000米的特大桥，分别是蛇儿头特大桥和深冲特大桥。蛇儿头特大桥全长1386.6米，上部结构为42-32后张法预应力砼T梁，下部结构为钻/挖孔桩基础及明挖基础、T型桥台，变截面矩形实体墩，最大墩身高度为28m；深冲特大桥全长1262.43米，上部结构为1-24+36-32+2-24m后张法预应力砼T梁，下部结构为钻/挖孔桩基础及明挖基础、T型桥台，变截面矩形实体墩和变截面矩形薄壁空心高墩，最大墩身高度为42m。

一、工程特点

1、特大桥横穿稻田、丘陵，地质情况复杂，存在大量发育岩溶、积压破碎带和空洞，钻孔过程中经常出现塌孔、漏浆和偏钻现象，回填大量片石、黄泥反复冲钻方可成孔，个别孔桩内大片溶洞相互连接，成孔及其困难，需全桩设置钢护筒。

2、两座特大桥均有部分墩台位于曲线段内，造成墩身坡比种类较多。蛇儿头特大桥变截面矩形实体墩有3种墩身坡比；深冲特大桥变截面矩形实体墩有3种墩身坡比，变截面矩形薄壁空心高墩有3种墩身坡比。由于墩身坡比种类较多，使得模板的设计和加工较为复杂，现场施工组织难度较大，成本投入较高。

二、重点、难点工程施工方法

岩溶发育地段钻孔桩施工：

施工过程中一根孔桩要穿过2个以上的溶洞，溶洞间相互连通且溶腔较大，钻孔过程中经常出现漏浆、塌孔和偏钻现象，需回填大量片石、黄泥以及水泥反复冲钻方可成孔。个别孔桩由于溶腔巨大回填大量片石、黄泥后仍然无法成孔，需全桩设置钢护筒。岩溶发育地段钻孔桩施工周期长、费用高，施工困难。具体施工方法如下：

①岩溶发育地段钻孔桩施工工序：平整场地→测量放线→埋护筒→钻机就位→钻孔→清孔→发现溶洞补充泥浆→回填片石、黄泥→反复冲钻（必要时设置钢护筒）→成孔检测→钢筋骨架就位→设导管→水下砼灌注→凿桩头→成桩检测。

②成孔：出现溶洞后，孔内泥浆会大量流失，应及时补充合格泥浆防止塌孔，同时回填片石、黄泥至溶洞上方1.5～3.0m处，低锤密击。钻进时若孔内泥浆面再次急速下降重复上述操作，反复回填，反复冲钻，直至成孔。同时加大验孔次数，发现问题及时处理，确保成孔质量。

③钻孔过程中要派专人在孔桩附近10～30m范围内进行查看，观察原地面是否有泥浆冒出。若随钻机钻进地面有泥浆冒出，说明地下溶洞相互连接，距离越远，范围越大，这时若仍采用回填片石、黄泥的方法进行处理，将大大增加施工周期和成本。遇到上述情况应及时采用埋设全桩钢护筒的方法进行施工。钢护筒由厚10mm的钢板分节加工而成，每节长度1.0～1.5m，加工好的钢护筒经检验合格后在孔口连接，连接采用双面焊接，焊缝宽度≥20mm，高度≥10mm。连接好后由钻机吊装缓慢埋入孔内，每埋入一节都要进行精确测量，确保钢护筒中心与孔桩中心重合。钢护筒在地面以上的高度≥500mm，且必须加固牢固，防止冲孔过程中护筒上浮或左右移动。孔桩成孔后，再次对钢护筒的中心位置、直径和垂直度进行检测，合格后吊装钢筋骨架，埋设导管，灌注水下砼。

④由于孔桩成孔时穿过溶洞，地下情况较为复杂，虽然回填了大量片石、黄泥反复冲钻，但溶洞并未被充填密实，灌注砼时往往出现砼面上升缓慢或不上升，实际灌注砼方量远大于设计方量的现象。砼开盘前对机械设备和原材料储备进行仔细检查，制定应急方案，在砼灌注过程中出现砼面上升缓慢或不上升时，立即组织人员和机械设备加大砼生产量，加快运输和灌注速度，防止时间过长引起堵管，造成断桩。

实体墩墩身施工：

实体墩为变截面墩身，墩身最大高度为28m，墩身内无配筋，单根墩柱砼方量较大。高度大于25米的实体墩墩身砼一次性浇注也是施工的重点和难点。

施工前应注意以下几点：

A、由于浇注砼方量大，时间长，对墩身模板的加固要求较高，必须通过认真检算，确定加固体系。检算公式如下：

（1）、新浇砼振动时产生最大侧压力（采用内部振捣器）。

Fmax=0.22γt0β1β2v0.5

式中：Fmax：新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN／m2）；

γ：混凝土重力密度（kN／m3）；

t0：新浇筑混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用t0＝200/（T+15）计算（T为混凝土的温度，℃）；

v：混凝土的浇注速度（m/h）；

H：混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m，混凝土灌注层，在水泥初凝时间以内的高度）；

β1：外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2

β2：混凝土坍落度修正系数，当坍落度小于100mm时，取1.10；不小于100mm时，取1.15。

（2）、砼对模板的最大侧压力计算出来后，采用极限抗拉强度大于最大侧压力的钢质杆件制作对拉拉杆，拉杆要对称设置，并通过钢垫板和螺栓与加固槽钢连接。

σmax（杆件极限抗拉强度）≥Fmax/N（杆件根数）

（3）、加固用槽钢采用不小于12号的槽钢背靠背焊接，并通过钢垫板和螺栓与对拉拉杆连接。（加固体系详见示意图）

B、模板加固完成后，为防止砼浇注过程中模板左右摆动，墩顶四角分别用四根钢丝绳

固定。模板经检测合格后开始浇注砼。

薄壁空心高墩墩身施工：

桥长1242.6m的深冲特大桥共有11座薄壁空心高墩，墩身高度在31m～42m之间，共有三种墩身坡比。可供选择的施工方法一种是塔式吊机配合钢管脚手架及拼装钢模板分节施工法，此法适用于空心墩较为集中，且墩身高度较高的桥梁施工，优点是施工时模板及小型机具设备吊装方便，一座塔式吊机可以同时满足多个墩的施工，且砼的和易性容易控制，墩身砼外观质量较好；另一种则采用电动卷扬机、砼输送泵配合钢管脚手架及拼装钢模板分节施工法，此法适用于空心墩较为分散，且墩身高度不高的桥梁施工，优点是操作简单，多个桥墩可同时施工，砼浇注速度快；根据现场实际情况以及经济指标对比，深冲特大桥薄壁空心墩采用电动卷扬机、砼输送泵配合钢管脚手架及拼装钢模板的分节施工方法。

施工过程中模板的设计与加工、钢管脚手架的搭设、墩身加固体系的检算和确定以

及高墩施工轴线偏移和墩顶高程控制是施工的重点和难点。具体施工方法如下：

①空心墩外模的设计和加工与实体墩一样，分定型模板和变型模板。由于空心墩施工周期长，且定型模板与实体墩通用，所以施工前要科学合理的确定墩身施工顺序，增加定型模板的使用次数，减少模板加工数量。

②空心墩内模采用厚30mm的木板加工而成，分定型模板和变型模板，与外模板设计

类同。一座空心墩加工一套内模板，加工高度与墩内钢筋砼隔板高度一致。每节墩身

砼施工完成后，定型模板可上下通用，变型模板需稍加改进后方可使用，墩身施工完

成后定型模板还可用于其他空心墩施工。

③模板加固体系的检算和确定与实体墩相同。外模采用槽钢配合对拉拉杆进行加固，内模采用方木进行支撑加固。

④空心墩钢管脚手架的检算过程较为复杂，在此不作陈述。通过检算空心墩采用双排单管立柱的方法进行搭设。排距1.0～1.2m,立柱间距0.8～1.0m，纵、横向水平杆间距1.2～1.5m。（详见附图）脚手架高度大于12米后要与墩身连接，每隔3～4米用4根钢管做成抱箍抱紧墩身并与脚手架连接，加斜撑进行加固；每隔10米在墩身预留的孔道内（每面预留两孔）穿入钢管与脚手架连接，使脚手架与墩身形成整体。搭设时立柱的地基与基础必须坚实，要具有足够的承载力，必要时垫设5mm厚的钢板加强基础，同时要设置纵向和横向支撑（剪刀撑），以使脚手架具有足够的纵、横向整体刚度。

⑤高墩施工中轴线偏位和墩顶高程的控制

A、高墩墩身的施工采用分节施工，每节5～9米不等，施工前要对给定的墩身四角坐标进行复核和推算，施工时每节墩身模板安装完成后，用全站仪采用极坐标法和自由测站法对模板上顶面的四角坐标进行检测，使实测坐标和设计坐标的偏差在允许范围内（10mm）。由于每节墩身都进行精确控制，所以整个高墩的轴线偏位被控制在允许偏差内。

B、温差和混凝土收缩徐变是影响墩顶高程的主要因素，如何寻找影响幅度和规律是高程控制的关键。施工过程中每隔10米在墩身向阳和背阳面预埋螺栓作为观测点，成立专门观测小组用精密水准仪在每天的同一时间对测点进行观测，并对数据进行整理，从中总结影响幅度和规律指导施工。通过对观测数据的整理和分析得出结论：温差和混凝土收缩徐变对墩顶高程的影响在允许范围内（±10mm）。

几点体会

1、由于特大桥墩身坡比类型较多，在设计模板时要充分考虑定型模板的通用性，尽可能的减少模板加工数量，节约成本。同时由于模板数量相对较少，施工时要科学合理排列出的墩身施工顺序，严格按照顺序施工，否则盲目施工会造成人员和机械的窝工。

2、目前业主对砼外观质量的要求越来越高，砼外观质量的好坏在一定程度上反映了施工单位的形象和水平也是业主考核的主要目标。通过施工过程中的严格控制，保证砼的外观质量，这样不但有利于特大桥的创优更有利于在铁道部的信誉评价中为企业提高排名。