道路工程墩柱专项施工技术方案

道路工程墩柱专项施工技术方案
本标段墩柱最高度为10.556m，为了提高施工进度，且墩柱高度小于12m，可进行整体施工，一次性浇注。

1.1、墩柱施工工艺流程
合格
1.2、施工方法
1.2.1 测量放线
墩柱施工前应按图纸测量定线，检查基础平面位置、高程及墩台预埋钢筋位置。

放线时依据基准控制桩放出墩台中心点或纵横轴线及高程控制点，并用墨线弹出墩台结构线、平面位置控制线。

测放的各种桩都应标注编号，涂上各色油漆，醒目、牢固，经监理工程师复合无误后进行下道工序施工。

1.2.2 搭设脚手架
1）脚手架安装前应对地基进行处理，立杆的基础应平整夯实，密实度达到90%以上，基础高出地面15cm，具有足够的承载力和稳定性。

2）立杆设于坑边或台上时，立杆距坑、台的上边缘不得小于1m，且边坡的坡度不得大于土的稳定边坡坡度，否则，应作边坡的保护和加固处理。

3）脚手架应搭设在墩台四周环形闭合，以增加稳定性。

脚手架立杆之下必须设置垫座和垫板，基础四周做好排水设施。

基础要满铺模板，立杆要立在木板上。

4）脚手架除应满足使用功能外，还应具有足够的强度、刚度及稳定性。

5）采用双排钢管脚手架，排拒0.9m，步距1.2m，立杆间距1.2m，距地面0.2m高设扫地干，沿架子高度方向每隔4m左右设剪力层一道，剪力层与地面的夹角45°至60°之间，脚手架与墩身钢模间净距不少于0.5m，于脚手架一侧设置供人员上下用的爬梯，爬梯每阶0.3m高。

6）脚手架采用外径φ48、t=1.5mm的钢管，扣件为直角和旋转扣件（抗滑）。

墩柱脚手架示意图1
墩柱脚手架示意图2
1.2.3 钢筋加工及绑扎
1）墩柱钢筋均在钢筋棚内进行加工，现场绑扎成型。

2）承台施工时，应根据墩身高度预留插筋。

若墩身不高，高度12m以内时，基础施工时可将墩身钢筋按全高一次预埋到位或为了施工进度墩柱钢筋外部绑扎整体吊装，墩柱混凝土一次性浇筑完成；若墩身太高，高度12m以上时，钢筋可分段施工，预埋钢筋长度宜高出基础顶面1.5m左右，按50%截面错开配置，错开长度应符合规范规定和设计要求，一般不小于钢筋直径的35倍且不小于600mm，连接时采用直螺纹连接技术。

预埋位置应准确，满足钢筋保护层要求（主筋最小混凝土保护层厚度不小于40mm，箍筋最小混凝土保护层厚
度不小于25mm）。

3）钢筋安装前，应用钢丝刷对预埋钢筋进行除锈除污处理，对基础混凝土顶面应凿去浮浆，清洗干净。

4）钢筋需接长且采用直螺纹连接时，将钢筋连接后再与脚手架临时固定。

在箍筋绑扎完毕即钢筋已形成整体骨架后，即可解除脚手架对钢筋的约束。

5）墩身钢筋的绑扎除竖向钢筋直螺纹连接外，水平钢筋的接头应内外、上下互相错开绑扎。

6）所有的钢筋交叉点均应进行绑扎，绑丝扣应朝向混凝土内侧。

7）钢筋骨架在不同高度处绑扎适量的垫块，以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度。

保护层垫块应有足够的强度及刚度，使用混凝土预制垫块时，必须严格控制其配合比，保证垫块强度，垫块设置宜按照梅花形均匀布置，相邻垫块距离以750mm左右为宜，矩形柱的四面应设置垫块。

8）墩柱钢筋直螺纹连接参加接头施工的操作人员已经过技术培训，持证上岗。

9）直螺纹套丝机等机械设备经维修试用，测力扳手经校验，满足施工要求。

10）螺纹套及钢筋端头已清理、除锈、去污，按规格尺寸加工，存放备用。

11）钢筋应先调直再加工，切口断面宜于钢筋轴线垂直，
端头弯曲、马蹄严重的应切去，不得用切割下料。

12）检验合格的丝头应加以保护，在其端头加带保护帽或用套筒拧紧，按规格分类堆放整齐。

13）直螺纹连接钢筋时，钢筋规格和套筒的规格必须一致，钢筋和套筒的丝扣应干净，完好无损。

14）滚压直螺纹接头应使用管钳和力矩扳手进行施工，将两个钢筋丝头在套筒中间位置相互顶紧，接头拧紧力矩应符合以下表格规定，力矩扳手的精度为±5%。

15)经拧紧后的滚压直螺纹接头应作出标记，单边外露丝扣长度不应超过2丝。

16）直螺纹接头施工应由具有资质证明的专门施工队伍施工。

1.2.4 模板安装
1）模板支立前精确放出结构外轮廓线并将基底精确找平，找平误差控制在2mm以内，保证模板拼装后的垂直度符合规范要求。

墩身四周搭设钢管脚手架，墩柱模板采用人工配合吊车拼装。

在模板设计时要考虑到机械吊装，并为吊装需用设计吊点，以防吊装时模板变形。

安装钢模螺旋时，应
一正一反进行安装，并拧紧，每个螺旋均不得漏装，安装好的钢模必须稳固牢靠。

安装允许偏差限制为：轴线位置5mm；表面平整度3mm；高程±5mm；模板的侧向弯曲h/1000（mm）；内侧宽度+10、-5mm；相邻两模板表面高低差2mm。

在接缝处平齐钢模内粘贴双面止浆带以保证钢模接缝密贴不漏浆。

钢模板在地面一次拼装成型，使用吊车整体吊装；墩柱高度超过12m，钢模板分两次拼装，第一次拼装完成之后，浇注砼，待砼达到一定强度，进行第二次模板施工。

2）模板安装好后，由测量人员对模板位置偏差和顶面水平进行检查，经调整满足施工规范要求后对钢模加固，保证在混凝土浇筑过程中模板不变形、不位移。

定型钢模板大样图
定型钢模板材料表：
3）模板加固
模板吊装完毕后，用缆风绳对模板进行加固，并调整模板的
垂直度。

对12m以下的整体钢模，设置4道缆风绳，与地面夹角不大于55°。

模板高度超过12m的设置8道缆风绳.缆风绳的抗拉、抗风及地锚的抗拔受力满足模板稳定的要求。

缆风绳在混凝土强度达到要求后方可进行拆除。

缆风绳设置情况见如下示意图。

墩柱模板加固
4）钢模验算
根据该工程墩柱施工特点，以最高的墩柱混凝土一次浇筑为例进行墩柱钢模板承受混凝土侧压力的计算。

①、工程概况
本方案为克拉玛依路高架道路工程施工Ⅰ标段墩柱钢模板施工用，依据设计图纸及施工要求对钢模板的平面及高度
组合设计、对模板的结构进行选型及支撑固定设计，保证钢模板施工时有足够的整体刚度和强度。

②、墩身形式
桥墩为方形圆角，直墩身，墩身截面尺寸为： 1.5 m *1.5m、1.5m*1.2m，最大截面为1.5m*1.5m。

③、模板所承受的载荷计算
模板承受的载荷主要是新浇筑的混凝土的侧压力、倾倒和振捣混凝土时对模板的水平力。

砼灌注速度：V=9m/h (泵送砼)
砼容重取值: γ=25KN/m3
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:混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85；50～90mm时,取1.0；110～150mm时,取1.15。

t:新浇注混凝土的初凝时间(H) ,可按实测确定.当缺乏试验资料时,可采用t=200/(T+15)计算(T为混凝土温度25°) 面板：δ=6，材均采用Q235
横肋：侧面用[16#、[14#、[12#，布置间距为750mm,正面用桁架,布置最大间距1000mm；
竖肋：[80，间距300mm,法兰：12mm*80，材料均采用Q235 （1）混凝土侧压力为以下公式计算取小值
F=0.22γtβ1β2V1/2 （F =γH）
以上计算取小值，每一层模板高度为1.0m，则
F=0.22×25×5×1.2×1.15×3=111.85KN/㎡
F=γH=25×10=250 KN/㎡,取两者中小值
所以模板侧压力为111.85KN/㎡。

（2）混凝土水平力
F=2+6＝8KN/㎡
所以模板所承受的总载荷为：
F =111.85+8=121.85 KN/㎡
④、模板计算
本模板1.0m高为一段，每段模板由面板、竖肋、横肋、桁架组成。

其中面板、竖肋和横肋焊成一体，桁架之间通过对拉螺杆连成一体。

桁架包围在面板和竖肋外面，用来承受浇筑混凝土时产生的各种载荷。

（1）面板计算
与面板相贴的只有竖肋，竖肋之间的间距为300㎜，面板厚6㎜。

按简支梁进行计算，在0.3m节段内，面板承受的载荷为：q =121.85×0.3= 36.56KN/m
钢模板（厚6㎜）截面特性：I xj=26.97×104㎜4，
W xj=5.94×103㎜3。

M max=0.125ql2=0.125×36.56×3002=41.1×104N㎜
应力为：σmax = M max/ Wx =41.1×104÷5.94×103 = 69.19MPa ＜215 Mpa；
(故强度满足施工)
挠度为：fmax=5ql4/384EI, E=2.06×105N/㎜2
fmax=5×36.56×3004/384×2.06×105×26.97×104
=0.07mm＜1.5mm (故满足施工)
（2）竖肋计算
竖肋之间的间距为300㎜，采用[8#，[8#的惯性矩 I = 1.013×106 mm4、Wx=16194㎜3，1.5米高度内有2道横筋支撑在竖肋上，在0.5m和1m节段1道横肋对整块模板进行支撑。

竖肋承受的载荷为：q = 0.3*121.85=36.6 KN/m
应力为：σ = MY/I = 4.2×105×500÷1.013×106=207MPa ＜215MPa
挠度为：f = 1mm
f/L = 1÷750 = 1/750＜1/450
(3)横筋桁架（及背杠）计算
此背杠为两根[16#(2.0*1.5m规格适用、1.5*1.5m规格为[14#、1.2m方向上为[12#)，垂直向间距为750mm（2米高度节为1米间距），水平向为角上对拉，间距最大为1710mm设置对拉杆。

横筋受力可按以对拉螺栓为支座的联系梁计算其强度和钢度。

a.横筋强度计算
ｑ２＝Ｆ×Ｌ２＝121.85＊1.71＝208.36KN/m
16#槽钢的净截面抵抗矩i=108.3×10３mm３、14#槽钢为80.5*10３mm３
12#槽钢为57.710３mm３
用弯矩分配法和叠加法M max≤９×１０６Nmm
横筋最大应力σ = M max/ｉ= 156MPa＜２１５ Mpa (故强度满足施工)
b.横筋挠度计算
悬臂部分取Ｌ３＝855ｍｍ．Ｉｘ＝866.2×１０４㎜４
Wmax＝ｑ２×Ｌ43／８ＥＩｘ＝208.36×575４÷（８×2.06*105×866.2×１０４）＝1.60mm>0.9mm小于2mm(刚好满足施工)
⑤、对拉螺杆计算
模板通过对拉螺杆连成一体,最大间距1710，四角都有φ30的圆钢进行固定，由以上计算可知道，螺杆承受的最大拉力 F = 1/2*121.85*1.71=104.2KN
螺杆所须截面积 A = F/2A2 = 104.2*1000/215=484.6 ㎜2而30圆钢截面积为706.5㎜2(故满足施工) 5）缆风绳及地锚验算
（1）缆风绳验算
作用于墩身模板的风荷载由缆风绳抵抗。

（本标段墩身高度20m）
风荷载标准值Wk=βzμsμzw0
w0----基本风压（KN/㎡），取0.4(10年一遇风压) μz----风压高度变化系数，取1.0
μs----风荷载体型系数，取1.3
βz----z高度处的风振系数，取1.65 Wk=1.65×1.3×1.0×0.4=0.86KN/㎡
墩模几何尺寸1500×1500mm、墩身最大高度H=10.60m，1500×1200mm墩身最大高度H=10.15m，模板受最大风压情况分别（1.52+1.52）1/2=2.12m、（1.22+1.52）1/2=1.92m；
风荷载 W=10.6×2.12×0.86=19.326KN
W=10.15×1.92×0.86=16.76KN
根据《重要用途钢丝绳》GB8918-2006，选用直径为8mm，结构为6×7+FC的钢丝绳（抗拉强度1670Mpa），最小破断力35.5KN＞19.326KN，满足要求。

（2）地锚验算
采用直径20mm的螺纹钢锚入C25混凝土0.7m作为地锚，钢筋制作成倒U形状，钢筋上焊接300×200mm钢板，钢板厚度15mm。

缆风绳上端与墩柱钢模板连接，下端通过紧线器与地锚钢筋连接。

本施工段根据地基勘察报告地层大部分均匀分布为素填土（层后2.1m）灰色、灰黑色、灰黄色，其地基承载力бo=130Kpa。

地锚的布置如下图2-1所示。

地脚螺栓
压板
图2-1地锚布置示意图
从图2-1可知，地锚的计算分两部分计算，首先是地脚螺栓的计算和混凝土整体计算。

A、锚固螺栓的计算
考虑到揽风绳连接水平夹角为60°。

则地锚固力学计算模型如下图2-2所示。

p
C25
图2-2 地锚计算简图
首先是将P分解为Pv和Ph，根据《垂直锚杆式地锚的设计与应用》地脚螺栓抗拉计算如下式2-1所示。

[]σ
(2-1)
ε⨯
P
n
K
⨯A
⨯
⨯
≤
V1
式中：1ε——锚固钢材抗拉工作条件系数，永久性锚固取0.69，临时性锚固取0.92；
K——安全工作系数，一般取2.0~1.0；
A——锚固钢材的截面面积，mm2；
σ——钢材的允许拉应力设计值，N/mm2；
n ——钢筋的根数，取N ＝1。

通过公式5-1，根据《钢结构设计规范》表1.4.1-1查Q235钢筋直径为20～32mm 之间时，钢筋抗拉强度MPa f
205=，抗剪强度MPa f V 120=地脚螺栓的抗拉检算如下所示。

墩模几何尺寸1500×1500mm 、墩身最大高度H=10.6m 时选用
满足施工使用的要求。

根据《垂直锚杆式地锚的设计与应用》锚固钢材与砂浆黏结力的计算如公式5-3所示。

a V S n P K τε⨯⨯⨯≤⨯12 (2-3)
式中：1S ——锚固钢材与砂浆接触面积，如果使用钢筋H d S ⨯⨯=π1；
H ——钢材的有效锚固深度，因砂浆表层有不稳定现象，一般以砂浆表层100mm 以下至锚固钢材底端为计算锚固深度； d ——锚固钢筋直径；
2ε——钢材与砂浆黏结强度工作条件，对于永久性锚固取0.6，对于临时性锚固取0.72；
2τ——锚固钢材与砂浆之间的极限黏结强度N/mm2，与砂浆强度和锚固钢材的表面情况有关，所以在使用钢筋作为锚固钢材时，最好选用螺纹钢，详细情况见表2-1所示。

表2-1 锚固黏结强度与砂浆和钢材表面情况关系
通过公式2-3，锚固钢材与砂浆黏结力的计算如下所示。

kN P K P K V 54.7660sin 46.29360sin =⨯⨯=⨯⨯=⨯
kN S n a 951.26.02026.012=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯πτε
则kN S n P K a V 9554.7612=⨯⨯⨯<=⨯τε，则锚固钢材与砂浆黏结力满足施工使用的要求。

B 、地锚混凝土的计算
① 按照重力式地锚设计
根据上面的计算可知道，锚固钢筋埋入深度为70cm 并且在钢筋上焊接30×20cm 的钢板。

则地锚的尺寸如图2-3所示。

图2-3 重力式锚固示意图 单位：cm 地锚重量：）
下上下上S S S S h V G ⨯++⨯⨯⨯=⨯=(3125γ N k 5744.124.344.124.3(13
125=⨯++⨯⨯⨯=） 由于地锚将按照边缘转动，因此地锚对边缘转动力矩计算如下所示。

M 抗＝G ×L/2＝57×1.8/2＝51.3kN/m
钢管桩往既有线倾倒。

则转动的力矩计算如下所示。

My＝P×h/cosθ＝29.46×1.0/sin60°＝34.02kN/m
由于My＝34.02kN/m< M抗＝51.3kN/m，则重力式地锚满足施工使用的要求。

锚固地基强度计算如下所示。

当地锚固未工作状态下地基应力计算。

σ＝1.2×P/A＝1.2×57/（1.8×1.8）＝21.11kPa
当地锚固工作状态下的地基应力计算。

σ＝1.2×P/A+（M抗－My）/W
＝1.2×57/（1.8×1.8）+（51..3－34.02）/(1.2×1.2/6) ＝91.11MPa
则最大应力σ＝91.11kPa<[σ] ＝130kPa，其中130MPa 是根据实验侧锚固所在地的地基承载力为130MPa
1.2.5 混凝土浇筑
墩身混凝土一次浇筑到位；浇筑完成后墩顶标高比设计标高预加3~4cm（盖梁主筋保护层厚度）。

1）混凝土浇筑前，将基础与墩、台身接头处混凝土凿毛，清除浮浆及松动部分，冲洗干净，并整修连接钢筋。

2）灌注墩柱混凝土前应检查模板、钢筋及预埋件的位置、尺寸和保护层厚度，确保其位置准确、保护层足够。

墩柱主筋最小混凝土保护层厚度不小于40mm，箍筋最小混凝土保护层厚度不小于25mm。

3）模板安装并检查合格后，开始浇筑混凝土，混凝土采
用商品混凝土、混凝土输送泵运送、插入式振捣器振捣的施工方法。

混凝土浇筑时不产生离析现象，墩柱混凝土浇筑时混凝土泵车的胶皮管接长，从墩柱箍筋中穿到墩柱底浇筑，以皮管离浇注砼顶面不超过2m为标准控制好砼离地高度。

为保证混凝土的振捣质量，振捣时要满足下列要求：
a、混凝土采用水平分层灌注，每层厚度30～40cm，用插入式振捣器振捣，不要漏捣和过度振捣。

振捣前振捣棒应垂直或略有倾斜地插入混凝土中，倾斜适度，否则会减小插入深度而影响振捣效果。

插入振捣棒时稍快，提出时略慢，并边提边振，以免在混凝土中留下空洞。

b、振捣棒的移动距离不超过振捣器作用半径的1．5倍，并与模板保持5—10cm的距离。

振捣棒插入下层混凝土5～10cm，以保证上下层混凝土之间的结合质量。

c、混凝土浇注后随即进行振捣，振捣时间一般控制在30秒以上，有下列情况之一时即表明混凝土已振捣密实：混凝土表面停止沉落或沉落不明显；振捣时不再出现显著气泡或振动器周围无气泡冒出；混凝土表面平坦、无气体排出；混凝土已将模板边角部位填满充实。

4）正式浇筑前，对运送到现场的混凝土进行塌落度检查，并按要求制备试件。

混凝土浇筑时间设专人看护，观察支架、模板、钢筋和预埋件等的稳固情况，发现松动、变形、移位时，及时处理。

5）墩台混凝土达到拆模强度后，立即拆模，拆模时轻敲请打，以免损伤柱体混凝土的棱角或在混凝土表面造成伤痕。

1.2.6 混凝土养护
墩柱混凝土终凝后开始洒水养护，墩身表面盖无纺布以保持湿润，拆模后采用塑料薄膜包裹，养护期内向薄膜内喷水，保持其湿度，当气温偏低时采用草帘包裹，外加塑料薄膜。

1.3、检查验收
1.1.1钢筋加工允许偏差
1.1.2钢筋安装允许偏差。