橋梁高墩關(guān)鍵工序施工技術(shù)

黃瑞珊，李 鍇，徐大義

（廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司 廣州 510500）

0 引言

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：JTG∕T 3650—2020》新增“高墩high pier”術(shù)語，將高度大于或等于40 m 的橋墩界定為“高墩”，高度小于40 m 的橋墩墩身，一般可采用常規(guī)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，當(dāng)墩身高度達(dá)到或超過40 m 時(shí)，通用的機(jī)械設(shè)備已較難于滿足施工的要求，而需要采用一些特殊的方法、手段及機(jī)械設(shè)備方能進(jìn)行作業(yè)［1］。

對于高墩來說，截面面積小、墩身高，墩頂無約束時(shí)在風(fēng)荷載的作用下，墩身會(huì)產(chǎn)生一定的撓度，墩身設(shè)計(jì)中心點(diǎn)位置不是處于一個(gè)相對靜止的狀態(tài)，高墩施工定位很難準(zhǔn)確控制，施工測量是一個(gè)難點(diǎn)，這是一步關(guān)鍵工序。

最近幾年公路和鐵路橋梁在橋墩施工過程中，因模板失效、支架坍塌而造成事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，究其原因，其中模板安裝的固定與支撐是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要因素［2］，所以，模板安裝在高墩施工各工序中甚為關(guān)鍵。

1 工程概況

某大橋橋長192 m，上部結(jié)構(gòu)采用6～30 m 簡支箱梁，下部構(gòu)造采用單排雙柱式橋墩，橋墩間設(shè)有系梁，墩頂設(shè)蓋梁，墩身直徑為1.8～2.8 m，墩身高17.5～48.0 m，其中3#橋墩高48.0 m，墩間間距3.2～4.2 m，蓋梁尺寸為8.2 m×2.2 m×1.6 m。3#橋墩位于地勢較平坦的山（河）谷，其余1#、2#、4#、5#墩位于35°～45°的陡坡上。橋型布置如圖1所示，橋墩設(shè)計(jì)主要數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 橋型布置Fig.1 Bridge Layout

表1 橋墩設(shè)計(jì)主要數(shù)據(jù)Tab.1 Main Data of Pier Design

2 橋墩總體施工方案

本大橋位處山谷，因受項(xiàng)目概算的制約，橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇的是6～30 m 跨徑的簡支梁橋，結(jié)構(gòu)形式多種多樣。確定施工方案時(shí)，施工成本是考慮的主要因素，經(jīng)過施工方案比選，橋墩與橋墩之間采取平行作業(yè)，各個(gè)橋墩流水作業(yè)。利用鋼棒托架法施工墩間系梁和墩頂蓋梁，同步施工墩身；模板材料選擇組合鋼模板，廠家定制，現(xiàn)場拼裝；搭設(shè)人行安全爬梯用作施工作業(yè)人員和小型機(jī)具、操作工具往返作業(yè)面，爬梯高度超過40 m 要采取特殊措施；采用汽車吊、塔吊垂直起吊物料。以墩間系梁為節(jié)點(diǎn)，分節(jié)段施工，墩身、系梁施工依順序進(jìn)行，最后施工蓋梁。

3 高墩施工關(guān)鍵工序

高墩施工有2 個(gè)關(guān)鍵工序：①墩身的施工定位；②墩身模板安裝的固定和支撐。

3.1 墩身的施工定位

文獻(xiàn)［1］規(guī)定：高墩施工前應(yīng)編制測量控制方案，施工過程中應(yīng)對墩身的平面位置和垂直度進(jìn)行監(jiān)控，條件具備時(shí)宜采用激光鉛垂儀進(jìn)行監(jiān)控。施工測量中應(yīng)考慮日照對墩身扭轉(zhuǎn)的影響，當(dāng)日照影響較大時(shí)，測量宜在夜間氣溫相對穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行。

在橋墩施工放樣測量時(shí)，需對各墩的控制性里程樁號、基礎(chǔ)坐標(biāo)、設(shè)計(jì)高程等數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，確認(rèn)無誤后方可實(shí)施測量。數(shù)據(jù)計(jì)算和現(xiàn)場施測需由不同的測量技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)核和復(fù)測，減少或避免人為錯(cuò)誤，最大限度地防止出現(xiàn)差錯(cuò)［1］。

本項(xiàng)目采用全站儀坐標(biāo)法與激光鉛垂儀投測豎向軸線雙控方法對墩身的平面位置定位，同時(shí)對墩身垂直度進(jìn)行監(jiān)控。具體方法如下：

⑴用全站儀放出首級墩身平面中心點(diǎn)位和墩身平面縱橫軸線，這是橋墩的基礎(chǔ)軸線，對其平面位置要嚴(yán)格控制，反復(fù)核對。每向上施工一級，均需用全站儀測出墩身的中心點(diǎn)位和軸線。

⑵在首級墩身平面縱橫軸線上選擇6 個(gè)比較合適的位置作為激光鉛垂儀工作的控制點(diǎn)，如圖2所示。施工中用激光鉛垂儀將橋墩的基礎(chǔ)軸線準(zhǔn)確地向墩身的上一級引測，并保證各級相應(yīng)軸線位于同一豎直面內(nèi)，即保證墩身的垂直度。在每一級系梁（或蓋梁）頂面用墨線標(biāo)記出橋墩的縱橫軸線，方便與墩身坐標(biāo)中心點(diǎn)相校核［3-4］。

圖2 地面橋墩軸線控制點(diǎn)設(shè)置Fig.2 The Ground Pier Axis Point Setting

⑶墩身施工到一定高度時(shí)，受風(fēng)荷載的作用，墩身會(huì)有微小擺動(dòng)，由于高墩的這一特殊性，在施測時(shí)需選擇良好的天氣狀況，減少溫差、陽光、風(fēng)速等氣候因素的影響。這一階段的施測要選擇風(fēng)力較小的狀況下進(jìn)行，避免大風(fēng)天氣施測作業(yè)。對同一級墩身中心點(diǎn)位要多次放樣，取其幾何形心作為墩身的中心點(diǎn)位，并用激光鉛垂儀引測的軸線進(jìn)行校核，確定的中心點(diǎn)位測量誤差在允許范圍以內(nèi)。

3.2 墩身模板安裝的固定

3.2.1 墩身模板下口的固定

結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的“四點(diǎn)限位法”來確定模板下口的位置，即沿墩身混凝土面縱橫軸線的方向，以軸線交點(diǎn)為圓心，以墩身橫截面設(shè)計(jì)尺寸為直徑，在墩身混凝土表面的前后左右4 個(gè)點(diǎn)位對稱焊接短鋼筋對模板下口限位，確定模板的平面位置，如圖3所示。利用模板底部四周預(yù)埋的短鋼筋，對模板下口進(jìn)行固定。當(dāng)模板初步安裝后，對模板上口的位置，則通過吊錘球來慢慢調(diào)整和確定。

圖3 橋墩模板定位Fig.3 Bridge Pier Template Positioning

3.2.2 墩身模板上口的固定

對墩身模板上口的固定，通常的施工方法是在墩身縱橫方向采用4根纜風(fēng)繩對稱固定。本項(xiàng)目編制的專項(xiàng)施工方案最初也是采用此方法，纜風(fēng)繩在蓋梁高度處的最大長度達(dá)70 m，在專家論證過程中，對其安全可靠性提出質(zhì)疑，要求專項(xiàng)方案對此施工方法進(jìn)行驗(yàn)算與完善。通過對模板固定方案的再次深入研究，對原施工方法進(jìn)行改良，通過施工實(shí)驗(yàn)，確定采取“拉與撐”相結(jié)合的施工技術(shù)。

縱橋向固定沿用常規(guī)方法，對稱設(shè)置2 根纜風(fēng)繩固定墩柱模板，纜風(fēng)繩一端連接模板上口螺栓孔，另一端連接在地面或相鄰系梁頂面預(yù)埋地錨，如圖4?所示。

橫橋向固定則采用改良施工技術(shù)，采取“拉與撐”相結(jié)合的方法對墩身模板上口進(jìn)行固定。當(dāng)墩身施工到蓋梁位置時(shí)，墩身高度達(dá)到48 m，纜風(fēng)繩的長度達(dá)到70 m左右，長距離操作調(diào)整模板平面位置與垂直度不便捷，地面地錨的位置也要相應(yīng)變換，洪水暴發(fā)時(shí)對地錨和纜風(fēng)繩造成很大影響，所以本項(xiàng)目使用1 根長6.46 m 的φ102×3 鋼管來抵抗墩身由外向內(nèi)的橫向風(fēng)荷載，其一端支撐在墩模板的