大悬挑墩帽施工技术探讨

邓鹏举

【摘 要】悬挑式墩帽施工，一般采用搭设支架的方案，而对于某些不能搭设支架的作业环境，可采用在墩身上搭设牛腿的施工方案。本文根据某铁路桥梁墩帽悬臂大、施工作业环境差的特点，介绍其采用的牛腿支撑施工技术，可为同类墩帽施工提供参考。

【关键词】大悬挑墩帽；墩帽施工；牛腿支架

前言

桥梁墩帽的样式各样，施工方式也各不相同，有的墩帽和墩身是一体的，墩帽的模板和墩身模板为一体拼装，墩身施工完成后直接在墩身模板上拼装墩帽模板，即可进行墩帽的施工；有的墩帽是挑檐式的，墩身模板拆除完成后重新搭设施工平台才能进行墩帽的施工。墩帽悬挑的尺寸也有大有小，对于悬挑小的墩帽，可通过在墩身施工时设置的预埋孔采用牛腿法施工，对于悬挑较大的墩帽，通常采用的是在承台或地面上搭设支架，用以支撑悬臂部分的混凝土重量。本文结合实际工程案例，介绍其采用的牛腿支架施工大悬挑墩帽的施工技术。

一、工程概况

某铁路桥梁跨越河流，共6跨，分孔为19.53m×3+32.4m+19.53m×2，下部结构为钻孔桩群桩方形承台，墩身为圆端形实体墩身，墩帽均为悬挑式，上部结构为钢板梁。该桥在旱季完成了钻孔桩及墩身施工，为了不影响工期，墩帽施工在雨季照常进行。该桥共5个墩身，其中1、2、4、5四个墩帽悬挑0.5m，悬挑较小，采用牛腿方案施工，主墩3号墩墩身为6.5m×2m的圆端形实体墩，墩帽为11.375m×4.6m，墩帽高度为0.8m，墩帽纵桥向各悬挑1.3m，横桥向右侧悬挑1.3m，横桥向左侧设计有观景平台，该侧墩帽伸出墩身的长度为3.575m，墩帽混凝土方量总计38m?，由于观景平台较大，仅平台区域混凝土方量达11.5 m?。针对该类悬臂大的墩帽，一般考虑从承台上搭设支架的施工方案，但由于该桥左侧临近既有铁路线，加上雨季水位高涨，作业环境受限，从承台上搭设支架的方案不能实施。施工时根据现场实际情况，采用在墩身施工时设置预埋板，再搭设牛腿支架的施工方案。

二、施工顺序

施工顺序：预埋板及预埋孔施工（在墩身施工时进行）→安装墩身纵桥向两侧的小牛腿并根据标高要求固定→整体拼接大牛腿并与预埋板固定→在大牛腿上安装分配梁B1、B2、B3→安装分配梁A1、A2、A3、A4、A5→铺设底模→铺设侧模→钢筋绑扎→浇筑混凝土→混凝土养护→拆模。

三、结构设计及计算

大牛腿由HW300×300型钢制作。分配梁A、B均采用HW300×300型钢。小牛腿由[28b制作，横杆采用双拼成箱型，竖杆采用单根槽钢，斜撑采用单根槽钢。大牛腿水平杆长度4.084m，斜杆长度3.37m，根据悬臂端混凝土重心的位置，计算出斜杆与水平杆连接的位置，计算得出连接部位离大牛腿水平杆末端1.871m处。

对结构进行受力分析。该结构荷载的传递路径为：墩帽混凝土自重通过模板传递至A类分配梁，A类分配梁传递至小牛腿及B类分配梁，B类分配梁传递至大牛腿，荷载传递方式简单明了。采用结构力学求解器对该结构建模并进行受力计算，建模时预埋板处设定为固定端。计算结果显示结构所受最大弯矩为48.13kN.m，弯矩最大处位于斜杆与水平杆连接处，大牛腿斜杆所受轴力最大，为166.42kN，斜杆受压。弯矩和轴力均很小，HW300×300型钢满足结构受力要求。

通过设计计算，预埋板处所受弯矩最大值为34.95kN.m，轴力为166.42kN。查询预埋件设计手册并经计算，在墩身施工时预埋4块钢板，每块钢板通过9根?32mm钢筋锚固在墩身内，钢筋和钢板之间采用塞焊，钢板厚度为20mm，锚固钢筋长度1m，末端设置90度弯钩，弯钩长度0.3m。

四、施工方案

预埋板在墩身钢筋绑扎时根据标高要求进行预埋，预埋板锚固筋与墩身钢筋绑扎固定，确保浇筑墩身混凝土时预埋板位置不发生偏移。在小牛腿安装位置共设置4个预埋孔，上下两层，每层2个，预埋孔采用PVC管，PVC管内径40mm，PVC管长度与墩身厚度一致，管内灌砂，两端封堵，根据小牛腿竖杆开孔位置及标高要求固定在墩身钢筋上，绑扎牢靠，确保浇筑墩身混凝土时预埋孔位置不发生偏移。

墩身施工完成后，把预埋孔清理疏通，通过预埋孔安装小牛腿，竖向一组预埋孔两侧各设置1个小牛腿，用上下各1根共2根?32mm的精轧螺纹钢对拉，精轧螺纹钢用穿心顶张拉至35Mpa。大牛腿单片制作完毕，再将2片连接为整体，整体起吊安装，大牛腿与预埋板之间采用现场焊接。大牛腿安装完毕后，在上方纵桥向铺设一层分配梁B1、B2、B3，在桥墩两侧横桥向各铺设2根分配梁A1、A2及A4、A5，并在A2及A4中间加设分配梁A3。分配梁A置于小牛腿和分配梁B上。在分配梁B上安装墩帽底模及侧模，然后绑扎墩帽钢筋。

墩帽混凝土浇筑。混凝土浇筑时从墩帽悬臂长度小的一端往悬臂大的一端进行，一次浇筑成型。

混凝土浇筑完毕后進行养护，达到拆模条件时进行模板的拆除。先拆除侧模，然后将小牛腿精轧螺纹钢放张，使小牛腿下落，底模则与墩帽脱开，逐步抽出底模及分配梁B、A，最后拆除小牛腿和大牛腿。

五、施工注意事项

a.为了确保大牛腿标高一致，大牛腿分片制作完成后采用整体拼接再安装，2片大牛腿之间用角钢连接成整体；

b.大牛腿与预埋板连接处的焊接需确保焊接质量，增设加劲板，以确保该结构的安全性；

c.小牛腿竖杆穿精轧螺纹的孔应设置为竖向椭圆形，精轧螺纹安装的位置应确保在椭圆孔的下部或中部，方便后期放张精轧螺纹后小牛腿有一定的距离下落，以便进行拆模；

d.为了底模拆除方便，在大牛腿上方A分配梁和B分配梁之间应进行抄垫，抄垫采用箱型结构制作，拆模时用割刀进行切割，使得分配梁下落。

六、结语

针对大悬臂墩帽施工，除采用搭设支架的方案，本文结合实际案例，从设置预埋板，焊接牛腿的方案探讨了另一种方法，可为同类施工案例提供参考，对条件受限的工程具有参考意义。

参考文献：

[1].严正庭，严捷. 预埋件设计手册，中国建筑工业出版社，1994.9.1.

[2].黄文莉，何雍容. 预埋件设计探讨，河北电力技术，2001， 20 （4）：47-49.endprint