公路橋梁高墩柱的施工技術(shù)和控制要點(diǎn)研究

摘要 高墩柱長期以來都是公路橋梁工程施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，影響施工效果的因素較多。為研究公路橋梁高墩柱的施工技術(shù)和控制要點(diǎn)，采用實(shí)際案例結(jié)合理論研究的方法，立足高墩柱施工技術(shù)的相關(guān)概述，分析高墩柱的施工工藝流程與關(guān)鍵技術(shù)，以及特殊情況的處理方法。分析結(jié)果表明：在實(shí)際施工中需結(jié)合橋梁工程所在區(qū)域的特點(diǎn)，選擇具有針對(duì)性的施工技術(shù)，并對(duì)施工工序和特殊情況進(jìn)行科學(xué)合理的處理，才能提升高墩柱整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障公路橋梁建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 公路橋梁；高墩柱；施工技術(shù)；混凝土澆筑；控制要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0062-03

0 引言

公路橋梁高墩柱的施工是一個(gè)技術(shù)要求極高的工程過程，需要充分考慮墩柱高度、作業(yè)環(huán)境以及施工工藝與設(shè)備等多種因素。在實(shí)際施工前，常在場地外制作試柱，以驗(yàn)證模板支立和混凝土澆筑的可行性。由于高墩柱頂部與底部之間的距離較大，因此對(duì)施工精度的要求非常嚴(yán)格。高速公路橋梁的高墩柱結(jié)構(gòu)施工難度大，質(zhì)量要求高，任何微小的問題都可能影響橋梁的長期穩(wěn)定性，需加強(qiáng)對(duì)每個(gè)施工細(xì)節(jié)的有效控制。

1 高墩柱施工技術(shù)概述

1.1 高墩柱施工技術(shù)的特點(diǎn)

高墩柱施工技術(shù)具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)[1]：

（1）高墩柱施工涉及大量高空作業(yè)，因此施工過程中的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。為確保施工人員的生命安全和施工質(zhì)量，需采取嚴(yán)格的安全措施，如設(shè)置安全網(wǎng)、安裝防護(hù)欄等，并在施工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。

（2）高墩柱施工對(duì)精度要求較高。墩柱的垂直度、水平度和截面尺寸等參數(shù)必須嚴(yán)格控制，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和承載能力。為此，施工過程中需采用先進(jìn)的測量設(shè)備和技術(shù)手段，進(jìn)行精確測量和定位，確保各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。

（3）高墩柱施工還面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。如墩柱高度較大，混凝土澆筑過程中易出現(xiàn)分層、離析等問題，影響混凝土的質(zhì)量和性能。為解決這些問題，需采取一系列技術(shù)措施，如優(yōu)化混凝土配合比、采用高性能混凝土等，以提高混凝土的流動(dòng)性和抗離析性能。

1.2 高墩柱施工的主要方法

高墩柱施工的主要方法有以下幾種：

（1）翻模施工法：此方法適用于高度較大、形狀規(guī)則的高墩柱建設(shè)，通過分段澆筑混凝土并逐層提升模板進(jìn)行施工。

（2）液壓滑模施工法：這是一種連續(xù)澆筑混凝土的技術(shù)，在墩柱內(nèi)部或外部設(shè)置一套可以沿著已澆筑部分自動(dòng)上升的液壓爬升模板系統(tǒng)。隨著混凝土的逐步澆筑，模板借助液壓裝置沿預(yù)設(shè)軌道同步上升，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化施工。

（3）爬模施工法：類似于液壓滑模施工法，爬模技術(shù)也是采用可自行爬升的模板系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)澆筑。不同之處在于爬模通常通過固定于墩身上的爬架體系來支撐模板并帶動(dòng)模板上升，適用于墩柱截面尺寸變化不大的場合。

（4）頂推施工法：先在地面預(yù)制墩柱分段，通過臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)和頂推設(shè)備將預(yù)制好的墩柱節(jié)段從底部向頂部逐段安裝到位，并通過高強(qiáng)度接頭連接成整體。

（5）懸臂掛籃施工法：掛籃作為一種臨時(shí)施工平臺(tái)，懸掛在已完成的墩身上，隨著施工進(jìn)程向前延伸，從而完成墩柱的澆筑。

2 高墩柱的施工工藝流程與關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于寧南縣新家灣和花山村境內(nèi)，起于新家灣黑水河隧道出口（ZK268+005、K268+020），止于曾家彎子衛(wèi)星隧道出口（ZK278+317、K278+315），全線長10.312 km。項(xiàng)目主要橋梁工程為花山大橋、衛(wèi)星大橋及寧南服務(wù)器互通橋梁?；ㄉ酱髽蚬灿?jì)圓柱墩60根、實(shí)心方墩14根、空心薄壁墩4根，其中最高墩柱為2#墩67.8 m，40 m以上墩柱一共5根；衛(wèi)星大橋共計(jì)圓柱墩86根、實(shí)心方墩3根，其中最高墩柱為19#墩39.1 m；寧南服務(wù)區(qū)互通橋梁共計(jì)圓柱墩82根、實(shí)心方墩17根，其中最高墩柱為C匝道大橋4#墩52.5 m，40 m以上墩柱一共4根。

2.2 高墩柱的施工工藝流程

高墩柱的施工工藝流程如圖1所示[2]。

2.3 高墩柱的施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)分析

2.3.1 承臺(tái)鑿毛處理

在墩柱鋼筋施工前，對(duì)承臺(tái)頂面墩柱截面范圍內(nèi)的混凝土表面進(jìn)行鑿毛，鑿毛采用機(jī)械與人工配合作業(yè)，鑿毛后用空壓機(jī)和水將承臺(tái)表面沖洗干凈。

每次澆筑混凝土后墩身每個(gè)部位的混凝土面要保持平整，以保證上下層混凝土接縫水平，在下一循環(huán)施工前對(duì)墩柱結(jié)合面進(jìn)行鑿毛以保證上下層混凝土之間的黏接性。

2.3.2 勁性骨架制作與安裝

（1）施工流程

勁性骨架地面分片制作→分片安裝勁性骨架并調(diào)位→內(nèi)外層受力主筋接長、定位→水平閉合箍筋安裝→倒角筋、掛鉤筋與安裝（需與水平閉合箍筋焊接連接）→外層鋼筋焊網(wǎng)安裝[3]。

（2）加工平臺(tái)

在地面上進(jìn)行地表整平處理，鋪裝混凝土面層，水平度差不大于±3 mm。

（3）勁性骨架單片制作

為了便于加工，在平臺(tái)上根據(jù)骨架制作的重復(fù)性，實(shí)際劃定各大小片的尺寸和型鋼的布置位置。在加工過程中，要求對(duì)主要受力型鋼和邊角型鋼的位置進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以通過設(shè)置焊接胎架和使用剛性夾具的方法來控制焊接變形，從而減少加工誤差。

（4）勁性骨架單側(cè)組合骨架拼裝

將單側(cè)內(nèi)外層骨架分片加工好后，在平臺(tái)上拼裝成單側(cè)組合骨架。骨架水平角鋼兼作主筋的定位角鋼。

（5）勁性骨架墩上安裝

將勁性骨架制作完成后，通過施工塔吊將其吊裝到橋墩施工段的指定位置，進(jìn)行就位，骨架上、下兩節(jié)段間采用等強(qiáng)度焊接連接。

2.3.3 鋼筋加工與安裝

橋墩主筋采用Φ32、Φ28、Φ20螺紋鋼筋，分別預(yù)埋入承臺(tái)1.5 m，底節(jié)實(shí)心段高度為1 m混凝土，以后每個(gè)循環(huán)澆筑4.5 m混凝土。

在進(jìn)行鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)首先連接長主筋。按照先連接內(nèi)層長主筋，然后再連接外層長主筋的順序進(jìn)行，并確保內(nèi)層和外層鋼筋按照相同方向同時(shí)施工。

（1）水平筋的綁扎

完成每組主筋的連接后，即可開始進(jìn)行水平筋的綁扎工作。首先，在主筋上標(biāo)記水平筋的位置，然后進(jìn)行水平筋的綁扎，間隔綁扎呈梅花形。水平鋼筋接頭采用焊接時(shí)，單面焊接長度為10 d，雙面焊接長度為5 d；也可采用搭接連接，搭接長度不小于35 d（d表示鋼筋直徑）。

（2）倒角筋的綁扎

完成水平筋的綁扎后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在水平筋和主筋上標(biāo)記相應(yīng)位置和傾斜角度，接著進(jìn)行倒角筋的綁扎，確保水平筋牢固連接。

（3）拉勾筋的綁扎

在完成倒角筋的綁扎之后，根據(jù)主筋和水平箍筋的交叉位置，進(jìn)行拉勾筋的設(shè)置并進(jìn)行綁扎，綁扎需牢靠。拉勾筋兩端彎勾須勾于豎向主筋與水平環(huán)向筋的外側(cè)。

（4）鋼筋現(xiàn)場安裝施工流程

主筋安裝→箍筋拉結(jié)筋安裝→防裂鋼筋網(wǎng)安裝。

主筋采用直螺紋接頭技術(shù)。主筋先在鋼筋制作場精確下料一端經(jīng)砂磨平后車絲并連接上接頭，接著用塔吊吊至安裝位置，將鋼筋頭插入主筋的套筒內(nèi)，然后連接。

2.3.4 混凝土澆筑

項(xiàng)目自建2個(gè)拌和站，保證混凝土能及時(shí)供應(yīng)。由3號(hào)拌和站主供，2號(hào)拌和站輔助供應(yīng)。兩個(gè)站隨時(shí)供應(yīng)同標(biāo)號(hào)混凝土。用3～5臺(tái)罐車送到施工現(xiàn)場。

（1）混凝土的澆筑前準(zhǔn)備工作

在混凝土澆筑之前，應(yīng)當(dāng)再次核查模板的標(biāo)高、尺寸、位置、強(qiáng)度、剛度、密封性、穩(wěn)固性、平整度以及內(nèi)側(cè)光滑度等方面是否符合規(guī)定，嚴(yán)禁存在任何縫隙或孔洞。審查模板接縫的密封程度，確保隔離劑均勻涂抹，清理模板內(nèi)的雜物；同時(shí)，確認(rèn)鋼筋和預(yù)埋件的數(shù)量、型號(hào)、規(guī)格、布置位置以及保護(hù)層厚度是否符合要求，并記錄好隱蔽工程驗(yàn)收情況。

（2）混凝土澆筑及振搗

在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，可以使用塔吊提升料斗進(jìn)行垂直運(yùn)輸。如果混凝土傾注高度超過2 m，應(yīng)當(dāng)采用串筒下料方法以防止混凝土的離析現(xiàn)象。在澆筑過程中，需要按照特定的順序和方向進(jìn)行分層作業(yè)，每層的厚度不應(yīng)超過30 cm。

選擇50型和70型插入式振動(dòng)器，交錯(cuò)布置插點(diǎn)，間距不超過作用半徑1.5倍。振搗應(yīng)按特定方向有序進(jìn)行，避免跳躍。振搗器快速插入、緩慢拔出，插點(diǎn)均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序振搗，不漏振，確保密實(shí)。振上一層混凝土?xí)r，下層插入5 cm，消除接縫。機(jī)頭靠近模板時(shí)，保持5～10 cm間距。折角處接近模板可用膠皮包裹機(jī)頭[4]。

混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，振搗時(shí)間要嚴(yán)格控制。插入式振搗器一般15～30 s，應(yīng)振搗至漿體停止下沉、無氣泡上升、表面平坦泛漿，呈薄層水泥漿狀態(tài)，然后慢提振搗器。振搗時(shí)間不宜過長，以防離析。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑結(jié)束后，需使用薄膜覆蓋，通過均勻?yàn)⑺３只炷帘砻鏉駶?，但不要形成積水。拆除模板后，應(yīng)使用噴霧器均勻噴灑混凝土頂面和側(cè)面，以確保表面濕潤但避免水流形成。

通常在混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行覆蓋和養(yǎng)護(hù)，但當(dāng)氣溫低于5 ℃時(shí)，需采取保溫措施，禁止在混凝土表面灑水。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa之前，不應(yīng)承受行人、支架、模板和腳手架等荷載。

3 高墩柱施工中的特殊技術(shù)處理

3.1 高墩柱施工中的變形控制

為了實(shí)現(xiàn)高墩柱施工中的變形控制，需要采取一系列科學(xué)的方法和措施[5]：

（1）在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)對(duì)墩柱的受力狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，合理確定其截面尺寸、配筋方案以及施工順序等，以最大限度地減少施工過程中的變形。同時(shí)，應(yīng)選擇具有足夠剛度和穩(wěn)定性的施工方法和設(shè)備，如采用自升式施工平臺(tái)、采用預(yù)壓重等措施，以減小施工過程中的垂直沉降和水平位移。

（2）在施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)墩柱變形的監(jiān)測和評(píng)估。通過采用先進(jìn)的測量儀器和方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測墩柱的變形情況，包括垂直沉降、水平位移、彎曲等，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給施工管理人員。通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形異常情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和控制。

（3）為了減小高墩柱施工過程中的變形，還可以采取一些輔助措施。例如，在墩柱周圍設(shè)置臨時(shí)支撐或預(yù)應(yīng)力筋，以提供額外的約束和支撐力，減小墩柱的變形。同時(shí)，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保每一道工序都符合設(shè)計(jì)要求，避免因施工不當(dāng)而導(dǎo)致的變形問題。

3.2 高墩柱施工中的溫度應(yīng)力控制

為了實(shí)現(xiàn)高墩柱施工中的溫度應(yīng)力控制，需要采取一系列有效的措施：

（1）在施工前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的氣候分析和預(yù)測，了解施工期間可能遇到的環(huán)境溫度變化情況。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，合理安排施工時(shí)間，避免在高溫時(shí)段或極端氣候條件下進(jìn)行高墩柱的施工。

（2）在施工過程中，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋睾透魺岽胧?，減少混凝土內(nèi)部與外部環(huán)境的溫差。例如，在混凝土表面覆蓋保溫材料，減緩混凝土表面溫度的波動(dòng)；在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝溫度傳感器，監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度的變化情況，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取必要的溫度調(diào)節(jié)措施。

（3）為了減小溫度應(yīng)力對(duì)高墩柱的影響，還可以在混凝土中摻入適量的外加劑，如減水劑、緩凝劑等，以改善混凝土的工作性能和硬化特性。這些外加劑可以降低混凝土的水化熱，減少混凝土內(nèi)部的溫度梯度，從而減小溫度應(yīng)力。

（4）施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土溫度的監(jiān)測和控制。通過定期測量混凝土內(nèi)部和外部的溫度，了解溫度應(yīng)力的變化情況，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整保溫和隔熱措施。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)的管理，確?；炷猎谟不^程中得到充分的保濕和保溫，避免產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力。

3.3 高墩柱施工中的裂縫控制

裂縫控制的關(guān)鍵在于預(yù)防和控制混凝土中的應(yīng)力集中和變形。主要控制措施如下：

（1）在材料選擇方面，應(yīng)選用高質(zhì)量的混凝土原材料，如選用低熱膨脹系數(shù)的骨料和優(yōu)質(zhì)的水泥，以減少混凝土因溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力。此外，摻入適量的混凝土外加劑，如抗裂劑、減水劑等，可以改善混凝土的工作性能和硬化特性，提高混凝土的抗裂性能。

（2）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)合理確定高墩柱的截面尺寸和配筋方案，以減少混凝土中的應(yīng)力集中。通過合理的配筋設(shè)計(jì)，可以有效地分散和傳遞混凝土中的應(yīng)力，從而降低裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）在施工過程中，應(yīng)采取一系列裂縫控制措施。首先，要嚴(yán)格控制施工過程中的溫度和濕度變化，避免混凝土因溫差過大而產(chǎn)生裂縫。其次，要合理控制混凝土的澆筑速度和養(yǎng)護(hù)方式，確保混凝土在硬化過程中得到充分的保濕和保溫，避免產(chǎn)生過大的應(yīng)力。同時(shí)，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)墩柱的監(jiān)測和評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫問題。

4 結(jié)語

通過對(duì)公路橋梁高墩柱施工技術(shù)和控制要點(diǎn)的深入研究，該文為公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域提供了一套科學(xué)、系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制方法。在實(shí)際施工過程中，此類技術(shù)和方法的應(yīng)用不僅能夠有效提升高墩柱的施工質(zhì)量，還能顯著增強(qiáng)橋梁的整體穩(wěn)定性和耐久性。隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新的不斷涌現(xiàn)，公路橋梁高墩柱施工技術(shù)將進(jìn)一步完善和優(yōu)化，為我國交通事業(yè)的快速發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-03-07

作者簡介：隆騰（1989—），男，本科，工程師，主要從事工程施工及工程檢測工作。