墩間系梁異步施工工法

《墩間系梁異步施工工法》是中國水利水電第八工程局有限公司完成的建築類施工工法。完成人是李亞民、朱兵、王東平、馬利東、江群德。該工法適用於設定橫系梁結構的混凝土雙壁墩身以及設有上、下橫樑結構的門式結構混凝土塔柱施工。

《墩間系梁異步施工工法》主要特點是：將雙薄壁墩進行結構劃分，形成薄壁墩身與墩間橫系梁兩個獨立的施工單元；充分利用滾軋直螺紋接頭等級的使用範圍及要求，鋼筋採用滾軋直螺紋套筒連線Ⅰ級接頭形式，將墩間橫系梁縱向鋼筋與雙薄壁墩身內預埋鋼筋進行連線；採用異步施工工法。

2020年9月2日，《墩間系梁異步施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：墩間系梁異步施工工法
• 工法編號：HNJSGF138-2019
• 完成單位：中國水利水電第八工程局有限公司
• 完成人：李亞民、朱兵、王東平、馬利東、江群德
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：湖南省2019年度工程建設省級工法

形成原因

為適應高山峽谷、河深水急等地帶複雜的地形地質條件，在橋型的選擇上大多採用大跨度連續剛構橋樑，連續剛構橋具有跨越能力大、伸縮縫少、平順度好、無需安裝大型支座等優點，且順橋向抗彎、橫橋向抗扭剛度大，順橋向抗推剛度小能充分適應溫度、混凝土收縮徐變的影響。然而，受地形大高差影響，為跨越深山、峽谷，連續剛構橋墩身通常採用雙薄壁柔性、高墩結構，在柔性高墩結構中，為提高雙薄壁墩結構的整體穩定性，通常在薄壁墩墩身間設定一層或多層橫系梁，而橫系梁自身工程量小、結構位置較高，因此選著一種安全、經濟、實用、便捷、高效的薄壁墩墩間橫系梁施工方案成為大跨度連續梁剛構橋高柔性墩施工的一大難點，為此，中國水利水電第八工程局有限公司總結出了《墩間系梁異步施工工法》。

工法特點

《墩間系梁異步施工工法》的特點有：

1.將雙薄壁墩進行結構劃分，形成薄壁墩身與墩間橫系梁兩個獨立的施工單元，在施工過程中克服和避免了兩者在施工過程中的相互干擾，從而提高施工功效。

2.按《鋼筋機械連線技術規程JGJ107-2016》規定，在施工工藝比選與制定過程中，充分利用滾軋直螺紋接頭等級的使用範圍及要求，鋼筋採用滾軋直螺紋套筒連線Ⅰ級接頭形式，將墩間橫系梁縱向鋼筋與雙薄壁墩身內預埋鋼筋進行連線，並在兩者結合面處按同一斷面100%接頭面積百分率設定，有效的解決了雙薄壁墩身與橫系梁進行異步施工的理論基礎。

3.採用異步施工工法，雙薄壁墩身施工節段的劃分不受橫系梁位置的影響，保證了雙薄壁墩身節段的正常劃分，消除了因橫系梁施工而增加施工節段數的情況。

4.採用異步施工工法，為雙薄壁墩身節段循環施工連續性提供了有力保證，避免了傳統的雙薄壁墩身與橫系梁同步施工引起的薄壁墩身節段施工暫停或中斷，避免了同步施工引起的液壓爬模構件高空拆、裝等施工工序及高空作業風險。

操作原理

適用範圍

《墩間系梁異步施工工法》適用於設定橫系梁結構的混凝土雙壁墩身以及設有上、下橫樑結構的門式結構混凝土塔柱施工。

技術理論

《墩間系梁異步施工工法》的工藝原理是：

1.按雙薄壁墩組成，劃分為薄壁墩身、墩間橫系梁兩個獨立施工單元，採用液壓爬模法或翻模法先行施工薄壁墩身，至超過橫系梁頂面一定高度，以液壓爬模或翻模等墩身施工設施與橫系梁不發生干涉為主；利用墩身內已設預埋件設定橫系梁施工平台托架，進行橫系梁結構施工；同步進行薄壁墩身節段施工。

2.橫系梁與墩身鋼筋連線：墩身施工期間按設計位置預埋橫系梁鋼筋，橫系梁預埋鋼筋與橫系梁鋼筋採用滾軋直螺紋套筒連線，按100%接頭面積百分率設定於墩身內。

3.《鋼筋機械連線技術規程JGJ107-2016》規定：“1.當在同一連線區段內鋼筋接頭面積百分率為100%時，應選用Ⅰ級接頭”；“3.Ⅰ級接頭的接頭面積百分率除本條款第2款和第4款所列情況外可不受限制”。

施工工藝

《墩間系梁異步施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

操作要點

一、薄壁墩身節段施工

根據薄壁墩身結構特點及施工環境，比選墩身施工方案。該項目實施中，考慮薄壁墩墩高大、高空作業安全風險大、節段施工質量要求高，採用了半封閉式防墜落液壓爬模施工工藝。墩身按4.5米高度進行分節段循環施工，施工至橫系梁所處墩身節段位置後，在墩身內埋設橫系梁施工托架預埋件、橫系梁預埋鋼筋。雙薄壁墩身結構及節段劃分詳見圖2；液壓爬模薄壁墩身節段施工詳見圖3。

圖2 雙薄壁墩墩柱結構及節段劃分示意圖

圖3 半封閉式防墜落液壓爬模節段施工

二、橫系梁施工托架預埋件安裝

橫系梁施工托架預埋件採用δ=6毫米鋼板組焊而成的鋼箱結構，在墩身對應於橫系梁節段內埋設，鋼箱結構尺寸為80（長）×30（高）×18厘米（寬），用於橫系梁施工托架牛腿安裝。

預埋鋼箱安裝標高及平面位置根據托架結構及橫系梁底標高計算確定，安裝時應保證鋼箱的水平度滿足要求，安裝完成後，將預埋鋼箱與墩身相鄰鋼筋焊接固定，並在鋼箱內填塞土工布，防止澆築混凝土過程中鋼箱移位及進入灰漿堵塞。預埋鋼箱安裝詳見圖4。

圖4 托架預埋鋼箱及橫系梁預埋鋼筋安裝示意圖

三、橫系梁縱向預埋鋼筋安裝

橫系梁縱向鋼筋在薄壁墩身與橫系梁結合面處採用100%接頭面積百分率方式接長，接頭採用滾軋直螺紋接頭，接頭等級Ⅰ級接頭。

墩身施工至橫系梁節段，按橫系梁結構設計圖要求，在墩身內預埋單端帶有滾軋直螺紋接頭的系梁預埋鋼筋，滾軋直螺紋接頭接長端內填塞土工布或棉絮，並用膠布進行纏裹封堵，在墩身鋼筋施工過程中同步進行安裝，在墩身模板安裝並調試合格後，將縱向預埋鋼筋滾軋直螺紋端頂緊模板面板，調整預埋鋼筋水平度，並點焊固定橫系梁縱向預埋鋼筋，便於接觸面鑿毛時直螺紋接頭的外漏及鋼筋接長。橫系梁縱向預埋鋼筋安裝詳見圖4。

四、薄壁墩身節段繼續施工

完成橫系梁對應的墩身節段混凝土澆築後，繼續進行薄壁墩身節段施工，施工至液壓爬模設備最底部高出橫系梁頂、液壓爬模與橫系梁不相互干涉，即可開始橫系梁施工。橫系梁具備施工條件時墩身液壓爬模施工位置與橫系梁位置關係詳見圖5。

圖5 液壓爬模與橫系梁位置關係示意圖

五、橫系梁施工平台托架安裝

橫系梁施工平台托架為型鋼空間托架結構，至下而上由預埋件、托架牛腿、砂箱、縱向分配梁、橫向分配梁、底模板方木、底模板及臨邊防護設施組成。其中托架牛腿採用預留孔內插式結構，預埋件採用鋼箱結構。橫系梁施工平台托架圖詳見圖6。

圖6 橫系梁施工平台托架結構示意圖

1.鋼托架安裝

鋼托架各構件根據設計圖紙在鋼結構加工廠加工完成後，採用墩旁塔吊輔助完成安裝，安裝順序為：內插式牛腿→砂箱→縱向分配梁→橫向分配梁。

鋼托架安裝關鍵控制點：a.內插式牛腿插入預留槽深度；b.內插式牛腿安裝後的水平度；c.內插式牛腿與預留槽四壁空隙填塞、頂緊；d.砂箱填砂高度控制。

2.鋼托架預壓

參照《鋼管滿堂支架預壓技術規程JGJ/T194-2009》要求，採用堆載方式或反拉方式進行鋼托架的預壓。

3.底模及臨邊防護設施安裝

底模板由方木和竹膠板面板構成，根據托架預壓彈性變形、非彈性變形實測結果，在底模鋪設過程中進行標高調整。臨邊防護設施高度按不小於1.2米設計，採用Ф48×3.5毫米腳手鋼管制作。

六、接觸面鑿毛及預埋鋼筋套筒清理

在墩身壁上用墨線彈出橫系梁橫斷面輪廓線，採用角向磨光機沿輪廓線切割刻槽，深度1厘米，然後採用手持式電錘對墩身與系梁結合面鑿毛處理，同時清理滾軋直螺紋套筒內土工布、灰漿等雜物。墩身與系梁結合面鑿毛處理詳見圖7。

圖7 墩身與橫系梁結合面鑿毛

七、橫系梁鋼筋及側模板安裝

橫系梁縱向鋼筋與墩身連線處採用滾軋直螺紋套筒連線，橫系梁縱向鋼筋其它位置採用單面搭接焊連線，搭接焊同一斷面接頭面積百分率按50%布設。

側模板採用定型組合鋼模板，塔吊配合輔助安裝。

橫系梁鋼筋及側模安裝詳見圖8、圖9。

圖8 橫系梁鋼筋安裝

圖9 橫系梁側模安裝

八、混凝土澆築及養護

混凝土澆築：混凝土由攪拌站集中拌和後混凝土運輸車運送到施工現場，採用泵送方式進行橫系梁混凝土的澆築。澆築過程採用整體分層連續澆築，分層厚度為30~50厘米，採用插入式振搗棒振搗。

混凝土養護：混凝土開始初凝時，表面覆蓋土工布，灑水保濕養護14天。

九、模板及鋼托架拆除

混凝土強度滿足承重模板支架拆模條件後，利用塔吊進行模板及托架的拆除。拆除流程為：砂箱放砂整體落架→底模板及方木拆除→橫向分配梁拆除→縱向分配梁拆除→砂箱拆除→內插式牛腿拆除→墩身預留槽修補→安全操作平台拆除。

十、墩身預留槽修補

施工流程：墩身預留槽槽壁鑿毛處理→安裝槽內鋼筋網片→槽口模板封堵安裝→灌注混凝土。

預留槽採用與墩身同標號混凝土進行修補。

材料設備

《墩間系梁異步施工工法》的材料設備要求如下：

1.主要材料見表1。

2.主要設備見表2。

質量控制

施工企業採用《墩間系梁異步施工工法》施工時，應採取的質量控制要求如下：

1.直螺紋鋼筋絲頭加工應滿足：鋼筋端部採用帶鋸、砂輪鋸或帶圓弧形刀片的專用鋼筋切斷機切平；鋼筋絲頭長度應滿足產品設計要求，極限偏差應為0~2.0P；鋼筋絲頭宜滿足6f級精度要求，採用專用直螺紋量規檢驗。

2.直螺紋接頭安裝應符合：鋼筋絲頭應在套筒中央位置相互頂緊，接頭安裝後的單側外露螺紋不宜超過2P；接頭安裝後採用扭力扳手校驗擰緊扭矩，最小擰緊扭矩值應符合表3的規定。

表3 直螺紋接頭安裝時最小擰緊扭矩值

鋼筋直徑（毫米）	≤16	18~20	22~25	28~32	36~40	50
擰緊扭矩（牛·米）	100	200	260	320	360	460

3.大體積混凝土養護：保濕養護持續時間不少於14天，採用土工布、麻袋等覆蓋，並保持混凝土表面濕潤。

安全措施

施工企業採用《墩間系梁異步施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.橫系梁鋼托架安裝前，應設定安全施工操作平台，操作平台應專門設計並經結構受力驗算滿足要求、安裝後經驗收合格後方可使用。

2.進入施工現場作業人員按要求戴好質量合格的安全帽，系好安全帽帶。嚴禁赤腳或穿拖鞋、硬底或帶釘易滑的鞋進入現場。嚴禁酒後或帶病施工。

3.登高作業和臨邊作業時系好經拉力試驗合格的安全帶。

4.臨時配電箱內必須安裝漏電保護器，保證一機一閘，導線要架設，不許隨地拖用，接頭要包好絕緣，防止漏電。

5.起重吊裝作業應按《建築施工起重吊裝安全技術規範》要求執行，吊裝前對吊裝件重量及吊裝設備吊裝能力評估核對，吊裝區域地面拉警戒線、設警戒區，設專人管理。

6.砂箱使用前，通過壓力試驗機進行壓力試驗，並確定砂箱內填砂高度，保證砂箱結構安全及砂箱承載後的有效高度。

環保措施

施工企業採用《墩間系梁異步施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

1.混凝土鑿毛等產生的建築垃圾採用麻袋裝袋、塔吊吊裝及時清理，嚴禁高空隨意拋灑，做到綠色施工、文明施工。

2.材料構件、成品及半成品堆放規劃有序，場容場貌整潔美觀。

效益分析

中國水利水電第八工程局有限公司採用《墩間系梁異步施工工法》施工的效益有：

一、雙薄壁墩身與橫系梁異步施工方法與傳統的墩、梁同步施工方法相比，為雙薄壁墩身、橫系梁的施工各自創造了獨立作業條件，使墩身施工與橫系梁施工不再相互干擾，墩身節段的劃分不受橫系梁位置關係的影響，有利於提高整體施工進度，並減少了作業過程因橫系梁施工造成的液壓爬模高空拆裝次數，改善和保障了高空安全作業環境。

二、異步施工方法與傳統同步施工方法比較，就工期及人工投入方面比較如下：

（一）雙薄壁墩身設定1道墩間橫系梁：

1.墩身節段劃分：橫系梁具備施工的首要條件為在薄壁墩身施工期間已完成鋼箱的預埋，採用同步施工方法時，墩身需施工至預埋鋼箱位置，從而增加1次墩身節段劃分，增加1個節段工期將增加7天，按墩身節段施工投入8個工/日，增加7×8=56個工。

2.液壓爬模拆裝：採用傳統同步施工方法，進行橫系梁施工時，需將薄壁墩身內側爬模架體解體拆除，約增加3天工期；橫系梁施工完畢後進行墩身施工時，因系梁影響內側爬模架體不具備安裝條件，只能安裝爬模架側模板結構進行墩身施工，同時需對側模板結構進行支撐加固處理，墩身施工完畢後再次拆除，約增加工期2天；在薄壁墩身內側具備安裝爬模架結構時需重新安裝，達到使用驗收條件並驗收合格，約增加工期3天。液壓爬模拆裝整體增加8天工期，按投入5個工/日，增加8×5=40個工。

3.採用傳統同步施工方法，即墩身、系梁作為整體結構一次整體施工，橫系梁施工期間，墩身無法進行節段循環施工，增加了整體施工工期。墩身節段循環施工工期為7天/節段，橫系梁施工工期為20天/道（含托架安裝、預壓、主體結構），整體工期增加（20-7）=13天。

綜上，對於設定有一道橫系梁的雙薄壁墩身，異步施工方法教傳統的同步施工方法，整體工期節省（7+8+13）=28天，投入人工量節省（56+40）=96人工。

（二）雙薄壁墩身設定2道墩間橫系梁：

異步施工方法教傳統的同步施工方法，整體工期節省28×2=56天，投入人工量節省96×2=192人工。

三、就施工工序而言，雙薄壁墩身與橫系梁異步施工方法較同步施工方法，減少了因墩間橫系梁施工引起的液壓爬模高空安裝與拆除作業，在很大程度上降低和避免了高空拆裝作業風險。

套用實例

中國水利水電第八工程局有限公司採用《墩間系梁異步施工工法》的套用實例如下：

實例1：貴州省黔南州貴龍縱線幹道二期工程沙坡大橋

1.貴龍縱線幹道二期工程為城市主幹道，起於貴龍縱線與貴龍大道交叉口，終於龍溪大道，全場7.58k米，主要由道路工程、橋樑工程組成。其中，橋樑工程全長700米，跨徑布置為2×40米預製T梁+（50+3×85+50）米連續剛構+（40+65+40）米連續剛構+3×40米預製T梁，橋樑全寬32米，分為雙幅橋，橋樑橫跨既有鐵路滬昆線、既有鐵路龍南線以及夏蓉高速。

2.該項目採用該工法後，減少了因墩間橫系梁施工引起的液壓爬模高空安裝與拆除作業，在很大程度上降低和避免了高空拆裝作業風險。貴龍縱線幹道二期工程沙坡大橋施工照見圖10。

圖10 貴龍縱線幹道二期工程沙坡大橋施工照片

實例2：南平市延平區大橫鎮渡改橋工程埂埕大橋

1.南平市延平區大橫鎮埂埕大橋工程位於福建省西北部，起點位於大橫鎮建溪西岸的埂埕新村，終點位於建溪東岸的埂埕村。橋樑工程起點樁號為LK0+000，H=109.327米位於南平市延平區大橫鎮埂埕新村光明國小南側90米處（建溪西岸），在建溪東岸主線與連線線平交，交叉樁號LK0+493.943=LK0+060，路線全長0.948559公里，其中橋樑全長415.0米，標準寬度為11.5米，橋樑工程總面積為4772.5平方米。橋跨布置（3×30）米預製T梁+（83+150+83）米連續箱梁。

2.該項目運用該工法的效果：為雙薄壁墩身、橫系梁的施工各自創造了獨立作業條件，使墩身施工與橫系梁施工不再相互干擾，墩身節段的劃分不受橫系梁位置關係的影響，有利於提高整體施工進度，並減少了作業過程因橫系梁施工造成的液壓爬模高空拆裝次數，改善和保障了高空安全作業環境。

榮譽表彰

2020年9月2日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2020〕136號檔案發布《關於公布2019年度省級工程建設工法的通知》，《墩間系梁異步施工工法》被評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。