圆柱式高桥墩施工技术研究与探索

　　摘 要：重点阐述高墩施工技术特点，介绍高墩线形控制方法及技术措施，钢筋、混凝土的施工工艺及如何保证施工质量，并且分析所获得的经济效益。

　　关键词：高桥墩;施工质量; 控制

　　Abstract: focused on the high piers of the technical characteristics, introduce high piers of the linear control method and technical measures, steel, concrete construction technology and how to ensure the construction quality, and analysis of economic benefit obtained.

　　Key words: the high bridge pier; Construction quality; control

　　中图分类号：U443.22 文献标识码：A 文章编号：

　　1、概述

　　高墩整体模板塔吊施工与滑模施工技术相比，既克服了较滑模施工快速、组装简单、施工工艺安全可靠、适用于旱桥高墩施工的特点，又解决了滑模工艺所造成的桥墩表面粗糙、组装复杂等烦锁问题。

　　2、工程概况

　　中铁十六局集团路桥公司承担的安徽省北沿江高速公路马巢段K31+894大桥跨径布置为12×30m，全长366m。上部结构采用先简支后连续的预制箱梁，下部构造采用6个桩基础单排桩直径为180cm和6圆柱式桥墩、最高23米。

　　2.1施工特点

　　2.1.1墩身混凝土施工配置较大能力的混凝土施工设备。

　　2.1.2桥墩施工周期较长、高空作业安全隐患多。综合考虑诸多特点和墩身的垂直度以及施工安全和混凝土外观质量要求等问题。

　　2.2施工方法

　　2.2.1模板，采用大块组合圆形式钢模。

　　2.2.2混凝土上料为泵送，其他材料用提升架输送。

　　2.2.3墩柱施工全过程用激光铅直仪监控垂直度，保证高墩精度。

　　3桥墩施工

　　3.1 钢筋施工

　　主筋为∮20mm、∮25mm的Ⅱ级钢筋，其搭接采用套筒连接。施工中，搭接套筒由工厂加工，钢筋套丝在工地现场进行。将钢筋两端用液压设备镦粗2～3cm长，用车丝机进行车丝，然后在主墩上用长度4～5cm的套筒进行连接。上下钢筋拧入套筒的长度应相等，保证受力均匀。对该道工序应注意的问题是套筒内对接钢筋要顶死，不能有空隙;2根钢筋进入套筒深度应对称相等;钢筋端头要顺直，且丝口表面要光滑。箍筋、辅助筋为∮12mm的Ⅱ级钢筋，在钢筋制作场内的搭接采用钢筋对焊机。

　　实践证明，将主筋的连接改为套筒螺栓连接，强度符合规范要求，施工工艺简单，改善了工人工作条件，降低了大量焊接的劳动强度，提高了工作效率，施工质量易于控制。

　　3.2 模板施工

　　高墩施工的突出问题是模板和材料的垂直运输。起初，经过技术、经济比较，主要采用满堂支架提模施工，墩顶盖梁采用托架法施工，确保工程进度和施工安全。整个施工过程中采用8～10套满堂腿手架、1台60吨吊车、2台混凝土罐车和相关器具。

　　3.2.1 支架提模施工

　　满堂架沿墩周设置6排，间距分别为1.2m和0.9m(图1)，在同排墩中部布设一个提升架解决钢筋、机具及杆件提升问题。该桥墩为等截面的双室园形墩，3m为1节。其外模和内模均采用新加工的大块钢模板。模板每节高2m，外模在横桥向分为3块，顺桥向分为2块(包括圆角)，一个墩每节共10块外模。内模呈轴对称方向分为4块，则一个墩每节共8块内模，每块内模在拐角外设一个活动边，即以拐角为轴可以转动，以方便内模拆除。模板的提升通过设在支架顶的横梁固定手动葫芦，然后通过葫芦提升模板，并支立稳固。模板最大块质量约750kg。模板的拼接以M20螺栓连接，接缝外夹海绵条以防漏浆，同时，为了提高桥墩混凝土面的平整度、垂直度，内外模板用拉模钢筋拉紧。为了确保墩身混凝土外观质量，模板加工要符合《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95)的基本规定，其表面不允许有孔洞(拉筋孔除外)、毛刺、缝隙及熔渣等;模板接缝采用建筑双面胶带;模板的组装应符合组装精度要求。

　　3.2.2 提模施工

　　(1)提模结构，提模施工的基本原理是：将工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土上，达到一定高度后平台上悬挂吊架，施工人员在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装、钢筋绑扎等项作业，混凝土的灌注、捣固，吊架移位和中线控制等作业则在工作平台上进行。内外模板共设3节，循环交替提升。当第3节混凝灌注完成后，提升工作平台，拆卸并提升第1节模板到第3节上方，安装、校正后，浇筑混凝土，依此周而复始。

　　提模结构是由工作平台、提升架、内外吊架、模板系统、液压提升设备、抗风架、中线控制系统和附属设备等部件组成。模板系统是提模的重要组成部分，模板由外模和内模两部分组成，内模采用组合钢模板，外模采用钢制大模板。内外模共分3节，每节高度为 1.5m。为保证桥墩施工质量，内外模板间用圆钢作拉筋并加撑木使之成为整体。模板拆装提升由人工借助倒链滑车完成。芝川河特大桥桥位处最大风速达18m/s，提模应设置抗风架。抗风架采用型钢组焊的门形结构，设置在桥墩4个墩柱之间，下端锚固在已成桥墩的预埋件上，在模板提升过程中始终对平台起约束作用，待提模平台提升到位提升模板时，解除下端锚固，提升1.5m重新锚固在已成桥墩上。
 

　　(2)提模施工

　　提模施工的工艺流程：施工准备→提模组装→绑孔钢筋、立模→浇筑混凝土→平台提升→模板提升直到墩顶→模板拆除→平台拆除。模板提升、绑扎钢筋、灌注混凝土和提升平台等项工作是循环进行的，直至墩顶。其间穿插平台对中调平，接长顶杆、混凝土养生及埋设预埋件等项工作。提模施工的桥墩质量与提模的设计、加工和施工控制密切相关。因此，在施工前要作好人员、机具设备、场地等的准备工作，编制施工工艺细则，进技术培训。提模在工厂制作完成后应检查测试其参数是否符合设计要求并编号，提模运到工地后，要进行试拼，液压提升设备各部件应提前进行调试。

　　3.2.3 整体模板吊装施工

　　参照高桥墩施工中采用吊车，在底节施工完成后，吊车就位，用自动安平水准仪控制其平整度，确保吊车提高后的垂直度符合规范要求。其施工过程和前两种相似，只不过用吊车来提升所需的设备和材料，其效率大大提高。施工人员从吊车中间的梯子上下，安全性尤为重要。不管是施工墩身还是盖梁，效率都提高很多。

　　整体模板吊车施工工艺是一种组合施工技术，主要是把吊车工作范围大与整体模板组装快速简单的特点结合，形成了一种高效的施工工艺。

　　K31+894大桥采用三杆式附着杆联系起来，确保了吊车的稳定性，其第1节自由高度可达5m，第1节以上每3m布设一道附着杆，其最大伸臂长可达15m。在安装吊车时要注意：(1)吊车的垂直度不良会影响吊车的起重能力，并且非常危险;(2)安装吊车时尽量使臂伸最短，这样可使起吊吨位增大。

　　3.2.4 技术经济效果

　　桥墩施工中主要采用了3种施工工艺，确保了按期完工，减少了投资(表1所列均为单个桥墩施工)。采用整体模板吊车施工节省了大量的钢管，大大降低了成本，提高了效率。采用支架施工1个墩需要10天，采用吊车后1个墩的施工周期缩短到5～7天。钢模为一次投资，不管墩多高，不需要再投入，不象其他支架设备那样，每次提升都需要钢管和标准件，模板适合高墩。钢筋主筋的连接采用套筒螺栓后，降低了工人的劳动强度，使复杂工艺变得很简单。

　　各施工方法比较

　　3.3 泵送混凝土浇筑

　　3.3.1 原材料及配合比

　　施工前对砂、石、水泥、钢材等原材料的产地进行考察，对原材料进行试验检查，保证原材料完全符合规范要求。其中砂子，选用经冲洗的洁净中砂，细度模数2.85，含泥量≤1%;碎石，采用硬质岩石灰岩粒径5～31.5mm，洁净无杂质，连续级配;水泥，选用同一厂家、同品种、同强度等级P.O42.5普通硅酸盐，以保持混凝土观感质量。外加剂，选用江苏省无锡市生产懒系普通高效减水剂，掺量为水泥质量的1.2%。钢筋，选用马鞍山市线材和∮20、∮25三种规格。混凝土为集中自动计量拌和站，确保混凝土的拌和物质量均匀、颜色一致。墩身C30混凝土，水灰比0.45，配合比1：1.77：2.99，外加剂1%，每m3水泥用量386kg，砂684kg，石1150kg，水174kg，减水泵送剂4.63kg，砂率40%，坍落度12±2cm。施工中严格控制混凝土的坍落度，避免坍落度过大、过小造成泵送堵管。

　　3.3.2 施工流程

　　(1)施工准备。首先接2根软管到浇筑断面，将软管一头伸到已支好模待浇筑部位，模板表面刷脱模剂，清理已浇筑混凝土表面杂物。混凝土运输采用专门的混凝土运输车。

　　(2)泵送混凝土浇筑。配管设计尽量减少管道的长度，少用弯管。垂直身上配管时水平管长度不宜小于垂直管长度的1/4，垂直管以每节管不少于1处固定于墩上，管子和固定物之间安装木垫块作为缓冲，生直管下端设置钢支撑以承受垂直管重量;水平输送管每隔10m，用台垫加以固定，便于拆除堵管、装拆和清洗管道。正式泵送前，泵送同强度等级的砂浆滑管道。浇筑速度保持在5～10m3/h为宜，要勤运软管，保持模板受力的均匀。墩身混凝土水平分层浇筑振捣，分层厚度30～40cm(即插入式振捣器作用长度的1～1.5倍)，振动棒移动间距为400mm左右，振捣时间为10～30s。连续浇筑时如因故中途途停灌，灌注面应立即整理成水平面，并做接缝处理，禁止斜面接缝。

　　(3)拆模养护。强度达到70%即可拆模。拆模后立即开始养护，养护期不少于7d。养护方法为洒水并覆盖塑料薄膜。大体积混凝土施工中的温度控制是防止混凝土开裂的关键。按照“内排外保”、减少温差的原则，防止混凝土开裂。

　　4、桥墩线控制方法及技术措施

　　高墩的线形控制是高墩施工的重中之重，线形的好坏之间影响高墩的受力和线路的平顺性，所以必须严格控制。桥墩的线形控制方要通过施工测量来进行的。桥墩施工测量控制内容包括：桥墩中心定位测量、墩高程测量、墩垂直度测量。

　　4.1控制方法

　　4.1 .1桥墩中心定位测量

　　采用三维坐标控制法。每个墩台施工前，先由项目测量队用全站仪进行中心定位，设置好横、纵向护桩，给施工队交底。复核时用精密全站仪进行测量。

　　4.1 .2桥墩高程测量

　　采用自动安平水准仪法。每提模一次检验一次高程，其高程误差应符合规范要求，特别是墩顶最后一次必须控制好，否则将影响到盖梁的施工。

　　4.1 .3桥墩的垂直度测量

　　垂直度测量采用全站仪进行。测量时，用全站仪对墩位的园周进行定位，再定出墩的周边的位置，与激光铅直仪佼核，以此来支立桥墩的模板。

　　对于高墩主要是垂直度控制，刚开始采用的放六点的方法发现有扭曲现象(图2)，最后采取放八点的方法得到控制。六点放样如图2所示，当桥墩发生扭曲时，根本检测不出来，当采用八个点来控制时，因为矩形墩有4条边，每条边上放2个点，两点确定一条直线，所以桥墩的4条边线得以确定，采用八点控制后，桥墩扭曲得到很好的控制。

　　当桥墩墩身施工完成后便进入盖梁的施工，因为盖梁纵向长度为13m，一端悬臂3m，而控制点在桥墩上，使得盖梁模板最外边缘容易偏离中心线，现场采用经纬仪穿线法。如图3所示把仪器架立大桥墩中心点O上，对中墩上中心线另一点A，固定经纬仪使其不能转动，在模板边缘确定一点E，观察该点E是否是盖梁模板边缘中点，若不是，应当校正模板，直到达到规范允许的范围，F点控制方法相同。

　　图3 盖梁偏位控制

　　4.2 控制措施

　　4.2.1 组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工作，配备先进的测量仪器，确保墩身的线形控制。

　　4.2.2为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每隔3m应用全站仪测设中心点与铅直仪校核一次，并对墩身尺寸进行一闪复测以确保墩身线形控制。

　　4.2.3坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量检查制度。

　　4.2.3实行测量换手复核制度，测量资料复核无误后，报监理工程师审查认可，方可用于施工。

　　5、质量控制

　　5.1为确保墩身外观质量，模板翻升到位后，必须对模板进行彻底的清理、调直、修补和加固。

　　5.2为确保墩身截面尺寸准确，在每次灌注混凝土后、模板翻前，在混凝面上由经纬仪进行复测定位，模板以测点主基准支立、加固。

　　5.3水平施工缝凿毛处理，在每板混凝土施工后，均留下一道水平

　　施工缝，当混凝土终凝前，即可由人工在内外模外侧，由近及远绕周圈凿混凝土表面浮浆。但此时要注意：凿起的浮浆块，不要急于清扫，它在混凝土养生时起到吸附水作用，只待再立模前清扫干净即可。在凿毛时，混凝土强度尚未达到100%，严禁施工人员在内外圈竖筋上抓攀和在内外圈钢筋内的混凝土面上行走踩踏。

　　5.3.1模板加固时，要外箍内撑，且拉杆要拉紧，位置均匀对称，保证空心墩结构尺寸和定位尺寸。

　　5.3.2主钢筋的套管连接是保证钢筋整体质量的关键，应设专人进行操作。保证钢筋两端进入套筒的长度相等且拧紧。

　　5.3.2为确保墩身混凝土质量，每次混凝土浇筑前，由监理工程师和质检工程师联检合格，浇筑时要对称，层厚应≤30cm，按先后顺序灌注并捣实。

　　6、结语

　　采用这些技术不仅确保了工期，高桥墩的施工以及线形和质量控制技术，墩身尺寸、位置、垂直度、混凝土强度全部符合规范要求，混凝土外观光滑平整，接茬顺直，局部收缩裂纹小于在0.2mm的要求，完全达到优良标准。