一体化桩墩结构的施工方法研究

一体化桩墩结构的施工方法研究

孙青霞

中铁二十五局集团第五工程有限公司

摘要 中车四方悬挂式空轨车辆试验线工程是国内第一条悬挂式空轨线路，其中钢桥墩的安装采用的是一体化桩墩结构，该结构的施工需要经过悬空加固、高精度定位后，再进行桩墩结合处的混凝土浇筑施工。因此本结构的施工难点在于将悬空墩转化为落地墩进行施工，并且上部结构要满足精度要求。本文将讲述利用一种地下工装和地上工装解决这两个难题。

关键词 一体化桩墩结构 悬空墩 地下工装 地上工装 施工方法

1 工程简介

中车四方悬挂式空轨车辆试验线含正线和出入库线各一条，线路全长882.019m ，其中正线长680m，出入库线长202.019m。正线可依次进行直线段加减速、小曲线半径通过性能、防灾救援和爬坡能力试验，并可进行模拟运营试验；出入库线以特种道岔与正线相连，可依次进行S曲线通过能力、道岔与过岔能力试验。

正线及出入库线均设置高架结构，轨道梁均采用钢结构钢梁，桥墩采用钢结构形式，基础采用预应力钻孔灌注桩。轨道梁采用跨径为20m、25m开口箱梁，箱梁内腔高1.2m，宽0.78m；桥墩采用0.8x0.9m和0.9mx0.9m两种矩形立柱；基础采用φ1.8m和φ2.0m预应力钻孔灌注桩。

2 适用范围和特点

本施工方法适用于将大型悬空墩与地下桩基进行一体化连接。其特点是工装制作、拼装工艺简单，可循环利用，减少对大型施工机械的使用，施工成本低。

3 地下桩基施工

本工程采用的是普通单桩钻孔灌注桩，其施工方法是平整场地→压实基底→埋设护筒→钻机就位→钻孔施工→钢筋笼吊放→灌注混凝土→舀桩。

其中在制作钢筋笼时按照图纸要求在钢筋笼内侧布置14根预应力钢绞线，用于钢桥墩安装后和桥梁安装后的张拉。具体布置如图1所示。

图1 预应力钢绞线平面布置图

其他施工时应注意事项参照普通单桩钻孔灌注桩相关规范。

4 桩墩连接施工

4.1 绑扎桩顶墩柱连接加强钢筋

桩墩连接处的布置方案根据钢桥墩墩高、立柱截面、及墩底剪力栓钉布置的情况采取不同的布置方案。顶部三层横向箍筋采用φ16螺纹钢、按80mm间距布置，其余横向箍筋采用φ12螺纹钢、按100mm间距布置，纵向主筋布置根据实际情况进行布置，例如此工程中钢桥墩立柱截面为900x900mm，墩高为9m的桩墩连接处加强筋布置如图2所示。

图2 桩顶墩柱连接加强钢筋纵筋布置图

4.2 安装地下工装

地下工装在舀桩界线处湿接缝凿毛处理之后、钢桥墩整体吊装初定位之前安装，主要功能为将悬空墩施工方式转换为落地墩施工方式，通过地下工装方式的精确定位来控制钢桥墩底板中心平面位置偏差，通过调整地下工装的高度来控制钢桥墩底面中心标高偏差。地下工装安装位置如图3中圆圈标注所示。

图3 墩桩连接布置图

地下工装由工字钢、槽钢、铁板焊接组成。详见图4-1~3。

图4-1 地下工装立体图

图4-2 地下工装立面图1

图4-3 地下工装立面图2

钢桥墩粗调通过工装中心位置实现，此工装通过全站仪测量确定工装中心位置，即钢桥墩底面中心位置；精调通过工装面板上的8个挡块实现，8个挡块两两分布于工装面板四角，钢桥墩吊装时坐落在8个挡块内部形成的夹角里，8个挡块构成的长方形长宽比钢桥墩实际尺寸各大1mm，以方便钢桥墩坐实在地下工装面板上。8个挡块布置详见图5。

图5 挡块布置图

4.3 安装地上工装

地上工装于钢桥墩整体吊装之前，主要功能是对钢桥墩起临时固定及调整与保证安装精度的作用。

地上工装主要分为三部分：混凝土基座、标准节、型钢构件。拼装好后效果图如图6所示。

图6 地上工装拼装好后效果图

4.4 吊装、精调钢桥墩

利用大型起吊设备将已绑扎好桩墩连接加强钢筋的桥墩起吊到预定位置，并利用地下工装和地上工装将桥墩临时固定。然后根据设计要求，利用地上工装体系对桥墩上部进行精调，精调结束后锁紧工装体系。

4.4 浇筑混凝土

钢桥墩精调完成后，立即浇筑混凝土，至设计标高，养护至桩基混凝土抗压强度达到设计强度95%及弹性模量达到设计值的100%，且龄期不小于10天时进行张拉，张拉完成后对锚头进行防护，防止封锚时锚头锈蚀。

5 一体化桩墩结构的施工要点

(1)钢桥墩立柱底部混凝土的浇筑质量对钢桥墩的受力非常重要，应采取混凝土浇筑保证措施。

(2)施工中应特别注意钢桥墩立柱底部加强筋的设置，不能遗漏。

(3)钢桥墩立柱底部表面与加强筋距离较近，再加上墩底剪力栓钉的设置，加强筋的绑扎难度非常大，需要根据实际情况提前确定合适的绑扎顺序。

(4)桩墩连接处的加强钢筋如果与预应力筋有冲突时，可以适当调整加强筋的位置。

(5)桩墩连接处混凝土浇筑前，应完成钢桥墩的检测和验收。

(6)桩墩连接处混凝土浇筑前，应采取可靠措施对钢护筒顶部覆盖，避免落入杂物，对桩顶接缝处采取凿毛处理，保证接缝处混凝土的密实。

(
7)桩墩连接处混凝土浇筑前，必须将钢桥墩稳定在设计位置，防止混凝土浇筑过程中的偏位。

(8)桩墩连接处混凝土浇筑后，根据季节和场地内条件采取相应的养护措施，保证混凝土质量。

6 一体化桩墩结构的施工工艺流程

本 结构施工工艺流程见图7。

图7 一体化桩墩结构施工工艺流程图

7 结束语

在中车四方悬挂式空轨车辆试验线施工中，车辆运行轨道架设于大型整体钢桥墩结构上，因此桥墩上部荷载较大，使得桩墩连接处受力较大且复杂。该一体化桩墩结构施工方式成功得克服了这些难题，为以后大型钢桥墩与混凝土基础的连接提供了又一可行的方法。