铁路桥梁空心墩预制盖板法封顶工艺探讨

铁路桥梁空心墩预制盖板法封顶工艺探讨

【摘要】随着高速铁路、重载铁路的不断发展，对桥梁墩台的设计要求也越来越高，尤其是西北、西南、华南地区，由于地势起伏较大，大于30米的高墩随处可见，为节省工程投资，目前高墩设计均采用了薄壁空心墩形式。本文以神华集团准池重载铁路站前8标段桥梁施工为工程实体，就空心墩封顶施工应用较多的预制盖板法进行探讨，详细介绍了具体方案的实施要点，并对方案进行了合理的检算。

【关键词】铁路空心墩预制

一、工程概况

准池铁路联络线位于内蒙古中部及山西省北部，呈南北走向，新建线路全长179.9km。站前8标段由中铁二十四局集团施工，标段内含6座梁式桥，涉及大于30米的空心墩共计32个，其中最高墩身为69.5米。墩身坡比主要有三种形式：外坡比55:1和内坡比80:1、外坡比35:1和内坡比60:1及外坡比35:1和内坡比70:1，墩顶实心部分高300 cm，空心薄壁墩壁厚顶部最小为50 cm，在与实体部分衔接过渡段采用50cm*l00cm的倒角。

二、空心墩封顶方案的选定

目前解决竖向承重的最常规办法是搭设满堂脚手架的方式。但薄壁空心墩封顶施工中存在以下几个问题：①空心墩内部空间狭小；②要求搭设的满堂脚手架很高（最高达69.5米），技术上很难把握，且钢管租赁费用较大；③空心墩内还得同步进行检查梯的吊装、安装，交叉影响大。该法耽误工期且成本较大，不宜采用。

第二种方案就是在空心墩壁顶埋设工字钢支点，在支点上搭设工字钢横梁，横梁上设置传力杆件支撑空心墩封顶底模的方法，用该法施工，横梁等传力杆件能重复利用。但因标段工期较为紧张，横梁重复利用影响工期，且拆卸比较麻烦、还需架设封顶底模。

第三种方案就是预制盖板法封顶。此方案不用再另外铺设木模或钢模作为封顶底模，而是直接利用预制盖板作为底模，盖板砼连同桥墩砼一起成为桥墩的一部分，无需取出。施工中盖板预制可与墩身施工同步进行，最后利用塔吊进行吊装，操作方便、缩短工期、且经济性能较好。

基于以上原因，相对比以上三种封顶方案，经综合考虑，本标段采用预制盖板法封顶。

三、具体施工方法

采用在空心墩顶实体段底部倒角上铺设事先预制好的15 cm厚钢筋混凝土

盖板，形成底模。为了减轻钢筋混凝土板(底模)的承受重量，顶部实心段分两次浇筑，首先浇筑0.5m高的实心段，待已浇筑段混凝土达到一定强度后，再浇筑顶部2.35m高实心段。后浇筑墩身混凝土重量依靠已浇筑0.5m高段形成的钢筋混凝土结构支撑。先浇筑段与后浇筑段混凝土经过养护后形成一个整体共同作用，钢筋混凝土封底盖板连同桥墩混凝土一起成为桥墩的一部分，待下一个桥墩封顶再预制相同的盖板。

盖板预制

（1）盖板结构尺寸：根据空心桥墩顶部空心形状及封顶面积设计出所预制盖板的结构及尺寸，盖板结构可根据其封顶面积的大小及吊装难易程度将其分段预制，预制盖板厚度15cm，盖板与桥墩搭接10cm。

（2）钢筋布置：预制板采用单层钢筋网片，按φ20HRB235钢筋下料，钢筋布置间距10cmxl0cm。盖板与墩身搭接部分其钢筋伸出盖板20cm，以便与墩身钢筋进行焊接。

（3）混凝土浇筑：为不影响封顶，盖板的预制可在墩身施工的同时进行，预制地点可在墩身附近选择场地或在专门预制场预制好后运输至桥墩处。盖板预制混凝土统一采用C40混凝土。

盖板预制成型主要经过绑扎钢筋、立模、浇筑和振捣混凝土等几个环节。振捣采用平板振动器，混凝土振捣应充分密实，同时制作混凝土试块，以检验混凝土28天龄期的立方体抗压强度，评定混凝土的质量，盖板浇筑完成后及时养护。

2、盖板吊装

(1)吊装前应对盖板进行混凝土强度回弹检测，保证混凝土强度达到设计强度的70％以上时才能进行吊装。

(2)根据施工条件的不同来选择合适的吊装设备。每块盖板预制过程中在四角均匀埋设4个吊环，吊装时用4条等长的钢丝绳一头分别悬吊4个吊环，另一头挂人吊装设备的吊钩上，然后起吊安装，吊装时必须保持盖板水平，不得倾斜。盖板起吊到位安置时，盖板两边担板尺寸必须相等。

(3)盖板起吊到位后准备安装，安装前以桥墩中心线为中心在墩上捣角顶面精确放出盖板的轮廓线，安装时盖板边缘按照轮廓线精确对位，使盖板两边与倒角接触面均为10 cm，确保盖板两边担板受力平衡。

3、先浇筑首层50cm高实体段：盖板吊装作业完成后，先浇筑50cm高的实体段，按混凝土常规施工工艺组织施工。

4、后浇筑2.35m实体段：待先浇段砼达到一定强度后，再浇筑顶部2.35m 高实心段，按混凝土常规施工工艺组织施工，最后再浇筑空心墩托盘、顶帽及支

撑垫石。

四、结构受力检算

根据《混凝土结构设计原理》进行检算，按钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算（单筋矩形截面正截面承载力计算），取盖板最长4m的墩顶截面做检算。

1、盖板上部需承受荷载检算

根据设计已知：板厚h=150mm, Mmax=32.4KN.m,采用C40混凝土，钢筋选用材质为HRB335Ф20螺纹钢，间距10cm，混凝土保护层50mm,取0.8m板宽进行检算。

（1）钢筋混凝土自重荷载：混凝土分两次浇筑，盖板只承受0.5m高的混凝土自重荷载：。

（2）钢筋混凝土盖板自重荷载：盖板钢筋混凝土宽0.8m，厚0.15m，长4m：

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（3）振动器振捣产生荷载及倾倒混凝土产生荷载：q3=2KN/m、q4=3KN/m。恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4。综上：盖板恒荷载设计荷载：；盖板活荷载设计荷载：。

2、计算夸中弯矩最大值

（1）计算每延米均布荷载值：单跨板梁的计算跨度l0=ln+h=3.8+0.15=3.95。

（2）计算最大弯矩值。

查钢筋和混凝土强度设计值，由《混凝土结构设计原理》附表1-2、表4-2和附表2-3得：C40混凝土，,HRB335钢筋fy=300N/mm。

求按等效矩形应力图形计算的受压区高度x和纵向受力钢筋截面面积A3。

混凝土保护层厚度取50mm，盖板的截面有效高度：

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