高速公路橋梁薄壁空心墩施工技術(shù)探討

黃浙銀 江良

摘? 要：高速公路橋梁工程是國(guó)家建設(shè)的重要項(xiàng)目，高速公路橋梁工程中較為關(guān)鍵的就是橋墩設(shè)計(jì)，橋梁的橋墩高度基本都在30m，墩身采用的是空心結(jié)構(gòu)，以薄壁空心墩為主。高速公路橋梁面臨著惡劣的施工環(huán)境，增加了薄壁空心墩的施工難度，必須規(guī)劃好薄壁空心墩施工技術(shù)的應(yīng)用，這樣才能發(fā)揮薄壁空心墩在高速公路橋梁中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。本文中通過(guò)分析高速公路橋梁薄壁空心墩施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及此項(xiàng)技術(shù)表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，探討薄壁空心墩施工技術(shù)在高速公路橋梁工程中的應(yīng)用表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：高速公路;公路橋梁;薄壁空心墩;施工技術(shù)

隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路橋梁成為重要的組成部分，高速公路橋梁是交通運(yùn)輸?shù)暮诵?，?fù)責(zé)著交通的轉(zhuǎn)運(yùn)、通行，有著關(guān)鍵的作用。高速公路橋梁施工中大多采用的是薄壁空心墩施工技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)有較大的施工難度，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)全面落實(shí)薄壁空心墩施工技術(shù)，維護(hù)好這項(xiàng)技術(shù)的安全性與可靠性。薄壁空心墩提高了高速公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，提高了橋梁施工的安全水平。薄壁空心墩施工技術(shù)的發(fā)展速度很快，其能在很大程度上滿(mǎn)足高速公路橋梁的施工需求，提升高速公路橋梁的可靠性。

1、高速公路橋梁薄壁空心墩施工技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)高速公路橋梁事業(yè)發(fā)展快速，高速公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)入到飛速發(fā)展的階段，橋梁墩臺(tái)的設(shè)計(jì)也面臨較多的選擇。高速公路橋梁建設(shè)中遇到不同的地質(zhì)環(huán)境、地勢(shì)位置等，工程中大量選擇高橋墩施工結(jié)構(gòu)[1]。薄壁空心墩成為高橋墩施工中常用的技術(shù)方法，因此薄壁空心墩施工技術(shù)大量應(yīng)用到高速公路橋梁工程內(nèi)，致力于滿(mǎn)足現(xiàn)如今高速公路橋梁的工程需求，推進(jìn)我國(guó)高速公路橋梁事業(yè)的發(fā)展。

2、薄壁空心墩施工技術(shù)在高速公路橋梁中的優(yōu)勢(shì)

高速公路橋梁中薄壁空心墩施工技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，此項(xiàng)技術(shù)適用于較大規(guī)模的橋梁工程內(nèi)。首先高速公路橋梁的施工周期長(zhǎng)，施工規(guī)模大，采用薄壁空心墩施工技術(shù)可以減少施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，薄壁空心墩施工中采用了較多機(jī)械設(shè)備，有助于提高施工的效率，也能減少零散零部件的使用，保證薄壁空心墩施工的工期效益;薄壁空心墩施工技術(shù)在高速公路中的安全水平比較高，機(jī)械設(shè)備拆卸、組裝對(duì)空心墩施工的影響性非常小，降低了施工工藝的復(fù)雜性，薄壁空心墩施工中所有的工藝都存在安全措施，保障工期內(nèi)施工技術(shù)的安全性;薄壁空心墩在高速公路橋梁施工中不會(huì)產(chǎn)生較多的廢棄物和污染物，具有一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，薄壁空心墩施工中混凝土的泵送過(guò)程沒(méi)有明顯的噪聲，維護(hù)了施工秩序，降低環(huán)境中的噪聲污染。

3、高速公路橋梁薄壁空心墩施工技術(shù)的應(yīng)用

本文中以某高速公路橋梁中的薄壁空心墩施工技術(shù)為例，主要從施工工藝、施工技術(shù)兩個(gè)方面分析此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程。

3.1案例背景

該案例為某高速公路上第二標(biāo)段上K46+398通行大橋，該橋梁結(jié)構(gòu)的上半部分選擇的是規(guī)格為30m的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，按照先簡(jiǎn)支再連續(xù)施工的順序進(jìn)行，橋梁下部結(jié)構(gòu)選擇的是薄壁空心墩結(jié)構(gòu)[2]。案例橋臺(tái)設(shè)計(jì)的是U臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)，該通行大橋的4#、5#橋墩的基礎(chǔ)配置的是4根鋼筋混凝土樁，以群樁的方式布置，承臺(tái)的規(guī)格是9.0m×8.5m×4.0m。案例中橋梁墩柱的設(shè)計(jì)為2個(gè)規(guī)格為4.0m×2.6m的薄壁空心墩，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墩柱內(nèi)設(shè)計(jì)2個(gè)空心段，空心墩的高度分別是60m、55m，空心墩內(nèi)壁厚度設(shè)計(jì)為0.5m。薄壁空心墩距離橋墩頂部、橋墩底部的距離均為1.0m，相鄰墩柱的中間還需增設(shè)橫隔梁，設(shè)計(jì)厚度是0.5m。薄壁空心墩柱體的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是C30。

3.2施工工藝

該通行大橋案例中，薄壁空心墩的施工工藝為翻模技術(shù)，具體的工藝流程圖如下圖1所示。

3.3施工技術(shù)

3.3.1鋼筋工程

考慮到該案例中墩柱高，鋼筋不能一次性焊接，所有鋼筋在鋼筋場(chǎng)加工、成型，分段運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)以后，再采用分段機(jī)械焊接的方法連接起來(lái)[3]?，F(xiàn)場(chǎng)為了保證鋼筋定位準(zhǔn)確，需采取上下預(yù)埋定位鋼筋的方法，避免施工期間鋼筋位置偏移。墩身上選用直螺紋機(jī)械連接的方法把主筋連接起來(lái)。

施工準(zhǔn)備工作。公路橋梁的承臺(tái)經(jīng)過(guò)養(yǎng)生以后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，采用精確放樣的方法，把墩身鋼筋預(yù)埋到指定的位置?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員根據(jù)墩身控制點(diǎn)的位置，使用墨斗在現(xiàn)場(chǎng)彈線(xiàn)，保證墩身控制線(xiàn)清晰可見(jiàn)。準(zhǔn)備工作中最關(guān)鍵的就是墩身控制線(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)彈線(xiàn)必須要以設(shè)計(jì)圖為主，保證彈線(xiàn)專(zhuān)業(yè)、合理。

鋼筋配料。施工人員熟悉了施工設(shè)計(jì)圖紙以后，再熟悉所有墩柱配筋，仔細(xì)檢查現(xiàn)場(chǎng)所有鋼筋的編號(hào)，核對(duì)所有編號(hào)鋼筋的質(zhì)量，包括鋼筋的長(zhǎng)度、直徑、數(shù)量，還要檢查所有鋼筋的外觀，不能有銹蝕、彎曲、裂痕等問(wèn)題，更重要的是要保證鋼筋配置準(zhǔn)確無(wú)誤，這樣才能順利的施工。

鋼筋加工。以鋼筋施工設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)組織鋼筋下料工作，按照鋼筋連接設(shè)計(jì)要求橋梁墩身運(yùn)用的是直螺紋套筒方法[4]。施工現(xiàn)場(chǎng)為了避免橋墩粗鋼筋出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)的粗墩直螺紋鋼筋加工時(shí)，每加工一根，就要依據(jù)通規(guī)、止規(guī)來(lái)組織檢測(cè)，目的就是避免工程中有不合格的鋼筋材料。鋼筋加工中如果遇到不符合標(biāo)準(zhǔn)的端頭，就要切除這部分位置重新加工鋼筋材料?，F(xiàn)場(chǎng)使用塑料套頭保護(hù)已經(jīng)加工好的鋼筋材料，避免受到環(huán)境破壞或人為損壞。鋼筋加工中待第一根鋼筋加工成型以后，就要根據(jù)圖紙上標(biāo)注的數(shù)據(jù)檢查，復(fù)核鋼筋尺寸，一定要確保第一根鋼筋沒(méi)有誤差以后再組織批量生產(chǎn)。

鋼筋綁扎。案例中公路橋梁薄壁空心墩的鋼筋綁扎技術(shù)中，在主筋上標(biāo)記鋼筋位置信息，現(xiàn)場(chǎng)綁扎了十字花扣、反十字花扣，綁扎過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整主筋所在的位置，所有交叉點(diǎn)都必須使用鐵絲綁扎起來(lái)，而且要綁扎牢固，如果現(xiàn)場(chǎng)有需求就要采取點(diǎn)焊的方法，目的是保證鋼筋綁扎穩(wěn)固。鋼筋綁扎過(guò)程中要求骨架為豎直狀態(tài)，骨架四角使用的豎向鋼筋應(yīng)做垂直找正處理，防止鋼筋骨架綁扎好以后出現(xiàn)傾斜的問(wèn)題。

保護(hù)層控制。薄壁空心墩鋼筋施工中，保護(hù)層厚度要控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。為了讓保護(hù)層的厚度符合標(biāo)準(zhǔn)，就要設(shè)計(jì)異型砂漿墊塊夾在鋼筋、模板中間，還能提高鋼筋綁扎以后的牢固性。鋼筋頂面應(yīng)使用木楔支墊，現(xiàn)場(chǎng)澆筑好混凝土之后，再拆除木楔即可，這樣混凝土拆模以后也不會(huì)出現(xiàn)木楔墊塊的痕跡，保證混凝土控制層的有效性。

3.3.2塔吊安裝

該案例中墩身施工中需借助塔吊機(jī)械，沿著橋梁墩身一側(cè)安裝好型號(hào)為QTZ63的附著式塔吊，塔吊負(fù)責(zé)施工設(shè)備、橋墩材料的垂直運(yùn)輸。塔吊的安裝位置應(yīng)臨近承臺(tái)，附墻架應(yīng)該穩(wěn)定的錨固到橋墩一側(cè)，嚴(yán)格按照施工方案的設(shè)計(jì)規(guī)定綁扎塔吊基礎(chǔ)的鋼筋，安排預(yù)埋件施工的過(guò)程中澆筑混凝土[5]。塔吊附墻架安裝時(shí)，參考廠家提供的數(shù)據(jù)資料，嚴(yán)格依照數(shù)據(jù)資料執(zhí)行。橋墩上安裝供施工人員行走的梯架。工程中安裝模板時(shí)使用塔吊輔助上升，上升到合適位置再組織人工安裝。該案例所處的施工環(huán)境中面臨著較大的風(fēng)力，薄壁空心墩的高度上升以后，就要做好塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的護(hù)墩保護(hù)，避免出現(xiàn)安全事故。

3.3.3腳手架工程

該案例中所有的腳手架都使用的是扣件式鋼管結(jié)構(gòu)，墩身外部設(shè)計(jì)的有搭接腳手架的回旋梯子，便于施工人員上下。腳手架、回旋梯周?chē)O(shè)置防護(hù)網(wǎng)，而且腳手架、回旋梯要安裝穩(wěn)定，為施工人員提供安全的上下環(huán)境。待橋墩澆筑結(jié)束以后，使用鋼管把支撐架和橋墩穩(wěn)固好，確保施工期間的可靠性。

3.3.4模板工程

模板運(yùn)輸?shù)焦窐蛄旱氖┕がF(xiàn)場(chǎng)以后，先要組織試拼裝，待驗(yàn)收合格以后再使用[6]。墩身模板為分段施工，每段設(shè)定的高度是5.0m，墩身模板固定時(shí)運(yùn)用對(duì)拉桿的方法，對(duì)于局部區(qū)域有特殊要求時(shí)應(yīng)該加密對(duì)拉桿。薄壁空心墩的內(nèi)部模板設(shè)計(jì)鋼管支撐架，確保內(nèi)模結(jié)構(gòu)可靠，同時(shí)為內(nèi)部施工提供一些輔助手段。防護(hù)平臺(tái)使用對(duì)拉絲桿制作，周?chē)鷳?yīng)掛上安全網(wǎng)，防止發(fā)生墜落事故。

薄壁空心墩采用的是翻模工藝，按照墩身設(shè)計(jì)方案中的高度，考慮工期要求，現(xiàn)場(chǎng)空心墩模板設(shè)計(jì)的高度組合為0.5+4.0×1+0.5，空心墩一次澆筑的高度是4.5m，預(yù)留0.5m的高度，這部分需下次澆筑，防止空心墩的混凝土結(jié)構(gòu)有漏漿的情況。模板安裝時(shí)，豎向縫隙連接時(shí)選擇法蘭螺栓，為了預(yù)防縫隙位置漏漿，豎向接縫應(yīng)粘貼泡沫密封條，保證澆筑成型。

該案例中的空心墩施工時(shí)運(yùn)用了3套模板，每套模板的規(guī)格配置均為：正面分有2.0×0.5m的四塊、2.0m×1.0m的8塊，側(cè)面為2+4模式，也就是2.0×0.5m的2塊，2.0m×1.0m的4塊，最后這四塊為矩形模板，側(cè)面還需配置角模，角模的規(guī)格是0.3m×0.2m。這類(lèi)模板施工方式節(jié)約了大量的材料及成本，在橋墩上吊裝時(shí)也非常便捷。具體的模板安裝方法為：先在承臺(tái)最頂端安裝上0.5m的高模板，形成首個(gè)5m的模板，接下來(lái)是三段1.0m高模板的安裝，之后是0.5m的高模板，這樣就會(huì)形成澆筑高度，澆筑5m，實(shí)際澆筑的過(guò)程中要考慮外觀的需求，順著模板澆筑到4.5m時(shí)就暫停，預(yù)留0.5m的澆筑段，逐步類(lèi)推完成澆筑，當(dāng)混凝土滿(mǎn)足強(qiáng)度條件時(shí)才能按順序拆除模板，也就是一段混凝土強(qiáng)度為10MPa，二段混凝土強(qiáng)度為3MPa，先拆除第一段的模板，剩余0.5m的模板不拆除。混凝土硬化以后整個(gè)橋墩具備承載力。拆除的模板應(yīng)繼續(xù)使用，模板之間固定好，再次構(gòu)成4.5m的高模板，調(diào)整模板后組織混凝土澆筑。

模板外側(cè)設(shè)計(jì)有便于施工人員行走的平臺(tái)，模板外部焊接鋼筋，之后再鋼筋上鋪上木板，這樣既能提供行走的條件，又能便于拆卸操作。

3.3.5混凝土工程

混凝土是薄壁空心墩施工時(shí)的重要技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)薄壁空心墩的位置、大小規(guī)劃好混凝土澆筑的順序，實(shí)行降溫防裂縫處理，還要控制好施工過(guò)程中的保溫層[7]?；炷翝仓?，施工人員清理掉模板內(nèi)附著的雜物、灰塵，同時(shí)還要清理鋼筋表面。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提前按照配合比拌和混凝土，以案例所在環(huán)境調(diào)整混凝土的配合比，降低環(huán)境對(duì)混凝土的影響，由此保證混凝土在薄壁空心墩內(nèi)的性能?；炷僚浔葧r(shí)需控制好坍落度，該案例中，混凝土水灰比、和易性均是較為重要的控制對(duì)象，集中攪拌時(shí)的最佳時(shí)間范圍是1.0min～1.5min。薄壁空心墩首段、調(diào)平段混凝土澆筑時(shí)，提前預(yù)留出鏈接鋼筋的縫隙，便于鏈接上下段的混凝土，明確計(jì)算出混凝土的高度，這樣才能計(jì)算出橋墩上部翻模長(zhǎng)度。

混凝土的運(yùn)輸?；炷翉臄嚢枵具\(yùn)輸?shù)奖”诳招亩盏氖褂矛F(xiàn)場(chǎng)，采用的是罐車(chē)工具，運(yùn)輸前罐車(chē)內(nèi)壁涂膜一層油，防止混凝土粘黏到內(nèi)壁，設(shè)計(jì)好運(yùn)輸路線(xiàn)，選擇最短的時(shí)間把混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，以免運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)混凝土離析的問(wèn)題。

混凝土的澆筑?；炷吝\(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)以后采用泵送的方式存儲(chǔ)到倉(cāng)內(nèi)?；炷翝仓皣?yán)格按照泵送程序輸送，施工人員使用清水打濕泵送管，緊接著就要泵送砂漿、水泥漿，這樣起到潤(rùn)滑泵送管道的作用。水與砂漿不能流入倉(cāng)中，現(xiàn)場(chǎng)要求混凝土的自由坍落度超過(guò)2m時(shí)，就要使用串筒，以免混凝土發(fā)生離析。薄壁空心墩澆筑過(guò)程中采用水平澆筑方法，分層對(duì)稱(chēng)澆筑，記錄下現(xiàn)場(chǎng)澆筑，要求混凝土一直澆筑到模板平端。施工縫、模板縫水平位置相同，澆筑時(shí)不能超出模板水平端，盡量保持距離模板頂端1mm。

混凝土的振搗。薄壁空心墩的墩身澆筑完混凝土以后實(shí)行振搗，施工人員使用規(guī)格為50型的振搗設(shè)備，施工人員從內(nèi)操作臺(tái)和外操作臺(tái)上交錯(cuò)布置振搗的插入點(diǎn)，按照次序組織振搗，一定要做到振搗密實(shí)。振搗操作要符合技術(shù)規(guī)范，這樣才能讓上下層混凝土密實(shí)起來(lái)，澆筑上層混凝土?xí)r應(yīng)確保下層混凝土初凝完全。振搗棒從上層混凝土要插入到下層混凝土10cm左右，讓新舊混凝土能緊密結(jié)合起來(lái)。振搗時(shí)要求每個(gè)點(diǎn)位的混凝土都為不冒泡、不下沉的狀態(tài)，一直到混凝土表面泛漿為止，緩慢的拔出振搗棒?；炷翝仓r(shí)對(duì)模板、支架有一定的沖擊力，一旦發(fā)現(xiàn)模板、支架變形，就要及時(shí)校對(duì)、矯正，澆筑期間需安排專(zhuān)業(yè)人員檢查模板結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)有挪動(dòng)位置的鋼筋待澆筑后續(xù)盡快恢復(fù)。

脫模以及養(yǎng)護(hù)。薄壁空心墩施工中規(guī)劃好脫模的時(shí)間，混凝土強(qiáng)度為2.5MPa時(shí)就可以組織拆模工作。超出混凝土以外的模板暫時(shí)不拆除，需用作下一段施工的導(dǎo)向模板。薄壁空心墩的柱子比較高，增加了養(yǎng)護(hù)的難度。養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土外部包裹一層無(wú)色的塑料膜，模板拆除以后立即包裹上，讓混凝土在自然蒸養(yǎng)的條件下養(yǎng)護(hù)。混凝土塑料膜能避免水分流失，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之前，不能拆除塑料膜，也不能讓向混凝土結(jié)構(gòu)施加荷載?？紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)溫度變化，外界氣溫降低到5℃以下時(shí)，需對(duì)墩身混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)行覆蓋保溫，避免發(fā)生溫度裂縫。

空心墩翻模施工。施工人員運(yùn)用測(cè)量技術(shù)確定空心墩的線(xiàn)形結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)組織空心墩的高程、定位、垂直度測(cè)量。首先是空心墩的高程測(cè)量，選擇三角高程法，對(duì)應(yīng)的墩身鋼筋結(jié)構(gòu)上焊接橫條，用于觀測(cè)空心墩的豎直角，施工人員使用經(jīng)緯儀測(cè)出豎直角，計(jì)算空心墩高程[8]?？招亩斩ㄎ粶y(cè)量時(shí)運(yùn)用三維坐標(biāo)法，設(shè)定四個(gè)角點(diǎn)，全站儀在這四個(gè)角點(diǎn)測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃出橫向護(hù)樁、縱向護(hù)樁的位置，用于技術(shù)交底。空心墩的垂直度控制是最為關(guān)鍵的，空心墩垂直度控制應(yīng)該根據(jù)橋墩的特點(diǎn)，選擇吊垂線(xiàn)、全站儀測(cè)量，把控好墩身的豎直度。因?yàn)楸”诳招亩找?jīng)過(guò)多次翻模施工，所以必須確保墩身中心位置、垂直度的合理性。全站儀得出的坐標(biāo)和理論設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較，調(diào)整千斤頂，要求誤差不能超過(guò)10mm。翻模施工中澆筑混凝土?xí)r，按照由兩邊到中間的澆筑順序，采取分層澆筑的方法，同時(shí)利用垂球把控每節(jié)施工的垂直度，規(guī)劃好混凝土的澆筑流程。

結(jié)束語(yǔ)：

從高速公路橋梁施工技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，薄壁空心墩施工技術(shù)屬于一項(xiàng)新興的技術(shù)。薄壁空心墩施工技術(shù)在保證高速公路橋梁橋墩順利施工的前提條件下，發(fā)揮出此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。高速公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該規(guī)劃好薄壁空心墩施工的工藝和技術(shù)，本文中以案例的形式分析了薄壁空心墩施工技術(shù)的應(yīng)用，為高速公路橋梁施工提供可靠的技術(shù)，保證公路橋梁的整體質(zhì)量，同時(shí)給出了預(yù)防質(zhì)量通病的措施以及注意事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)了薄壁空心墩施工技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

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