高速公路橋梁空心墩的施工方法研究

何前江

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

薄壁空心橋墩外形同重力橋墩的較為相似，該橋墩具有結(jié)構(gòu)剛度和強度較好、自重輕、截面模量大以及截面積較小的特點，且其主要用在高橋建設(shè)中。要保證橋梁空心墩施工質(zhì)量，有必要對其施工方法進行深入分析與探討。

1 工程概況

但家灣大橋為分離式橋梁，左幅樁號為ZK76+311.5～ZK76+881，全569.5m；右幅樁號YK76+324～YK76+896，全長572m。上部構(gòu)造為14×40m 先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。墩柱結(jié)構(gòu)形式有φ2m 和φ2.2m的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為36.898m。

白果樹大橋為整體式橋梁，左幅樁號為ZK78+984.5～ZK79+274，全長289.5m；右幅樁號YK78+984.5～YK79+276 全長291.5m。上部構(gòu)造為7×40m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。墩柱結(jié)構(gòu)形式有φ2m 和φ 2.2m 的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為41.587m。

龍?zhí)链髽驗檎w式橋梁，起訖樁號K79+804～K80+178，全長374m；上部構(gòu)造為9×40m 先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。墩柱結(jié)構(gòu)形式有φ2m 和φ2.2m 的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為39.643m。

馬頭山大橋為整體式橋梁，起訖樁號為K81+286.5～K82+256，全長969.5m。上部構(gòu)造為24×40m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。墩柱結(jié)構(gòu)形式有φ2m 和φ 2.2m 的圓柱墩2.2×2.4m 和2.4×2.8m 的雙柱矩形墩，最高墩為56.999m。

偏坡寨大橋為分離式橋梁，左幅樁號ZK82+374～ZK83+063.5，全長689.5m；右幅樁號YK82+374～YK82+906，全長532m。上部構(gòu)造左幅為17×40m、右幅13×40m 為先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁。墩柱結(jié)構(gòu)形式有φ2m 的圓柱墩、2.4×2.8m 雙柱矩形墩、8×3.5m的空心墩，最高墩為74.97m。

2 承臺頂墩身位置與墩柱鑿毛

為提高承臺與墩身的連接質(zhì)量，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)在鋼筋綁扎開始前，按照設(shè)計要求的位置、數(shù)量與間隔距離對墩身預(yù)埋鋼筋進行校正，同時在承臺頂面進行鑿毛，直到露出新鮮的混凝土表面，表面沒有明顯的松動和掛塊。在鑿除混凝土表面的過程中，混凝土應(yīng)達到足夠強度，當(dāng)采用人工進行鑿毛的過程中，混凝土強度應(yīng)達到2.5MPa 以上，對整個墩柱區(qū)域進行鑿毛，鑿毛完成后應(yīng)用清水對混凝土表面進行沖洗。

為了使下一節(jié)段墩柱和已經(jīng)完成澆筑的墩身能夠良好連接，需要在鋼筋綁扎開始前，按照設(shè)計要求的位置、數(shù)量與間隔距離對墩身預(yù)埋鋼筋進行校正，同時對已經(jīng)澆筑完成的墩柱頂面實施鑿毛，要求同上。

3 鋼筋加工與安裝

其一，所有鋼筋材料都要滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出的要求，在正式使用前對材料出廠合格證與試驗報告進行嚴(yán)格的審核，同時送交至試驗室加以驗證，只有合格的材料才能使用，不合格的材料必須清理出場。材料進入現(xiàn)場后應(yīng)存放于倉庫或料棚中，不可直接堆放在地面，并用方木或采用其他方式墊起至少30cm，當(dāng)需要在工地臨時保存角鋼時，需要在地勢相對較高且地面保持干燥的場所中存放，并結(jié)合天氣情況，在降雨時覆蓋篷布。

其二，骨架加工制作前，為了使骨架達到良好的線形精度，相關(guān)技術(shù)人員需要在場地平整后準(zhǔn)確放出骨架標(biāo)準(zhǔn)框架樣線，經(jīng)復(fù)核確認合格后才能開始下料和焊接加工。

其三，角鋼需要在加工場中集中下料，然后進行拼裝焊接。角鋼下料時，需要核對施工圖中標(biāo)出的拼裝長度和數(shù)量，確認無誤才能開始下料，以角鋼長度與圖紙設(shè)計要求的長度為依據(jù)，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，在符合規(guī)范及設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少角鋼損耗，保證角鋼搭配的合理性。如此，就可確定其下料長度。

其四，在對角鋼進行搭接焊之前，應(yīng)先結(jié)合現(xiàn)場施工條件實施試焊，經(jīng)試焊確認合格后才能正式開始焊接。焊接操作人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行持證上崗制，以保證焊接施工質(zhì)量。

其五，對勁性骨架進行拼裝焊接的過程中，應(yīng)根據(jù)先前加工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的單根桁架柱，然后根據(jù)圖紙?zhí)岢龅臄?shù)據(jù)對平聯(lián)與斜撐角鋼桿件進行加工，再依次完成拼焊接。在實際操作中，應(yīng)先確定桁架柱具體位置，然后按照固定桁架柱，對平聯(lián)與斜撐進行依次焊接，形成完整的勁性骨架片。所有勁性骨架都要在加工完成后安排專門的技術(shù)人員檢查骨架外形尺寸，嚴(yán)格控制骨架制作過程中所有環(huán)節(jié)，保證外形尺寸的準(zhǔn)確性。每一節(jié)勁性骨架都要分成2～3 塊進行加工，在現(xiàn)場安裝形成單節(jié)正片骨架，以免在吊裝或轉(zhuǎn)運時導(dǎo)致骨架發(fā)生變形。

其六，利用全站儀測定原承臺預(yù)埋勁性骨架具體位置在施工前、后的偏差，然后按照設(shè)計要求的尺寸適當(dāng)調(diào)整。第一節(jié)骨架安裝利用25t 吊車塔吊與人工進行吊裝，通過承臺上的預(yù)埋角鋼基礎(chǔ)相連，同時由現(xiàn)場技術(shù)人員對預(yù)埋角鋼基礎(chǔ)具體平面位置和標(biāo)高進行嚴(yán)格控制，同時及時進行調(diào)整。在確定連接位置準(zhǔn)確無誤后，在上、下勁性骨架之間先采用點焊的方法進行試拼連接，經(jīng)測量完成準(zhǔn)確定位后，再開始正式焊接。勁性骨架安裝實際上就是確定鋼筋和模板的具體位置，基于此，在安裝勁性骨架的過程中，應(yīng)安排專門的技術(shù)人員在現(xiàn)場進行跟蹤測量，防止返工。將第一節(jié)勁性骨架安裝到位后，先按照設(shè)計要求的位置將勁性骨架底部邊線準(zhǔn)確放出，并測定角點標(biāo)高，最后按照設(shè)計要求將骨架依次安裝和焊接到位。

4 模板安裝

4.1 液壓自爬模

其一，模板安裝前應(yīng)先在承臺表面準(zhǔn)確測出基準(zhǔn)點，并將表面找平，為模板安裝施工創(chuàng)造便利條件。

其二，模板安裝前應(yīng)搭設(shè)臨時平臺，然后按照廠家提出的拼裝圖實施拼裝。

其三，在起重設(shè)備與起重條件相符的情況下，進行整面安裝與分段吊裝。

其四，截面較大的墩模板應(yīng)按照從中心到兩端的順序拼裝，不可沿一個方向進行安裝。

其五，將模板關(guān)好后利用對拉桿實施加固，拉桿為φ25mm 精軋螺紋鋼，要求鋼模板單位面積抗拉強度達到10t 以上。

其六，在澆筑第一模混凝土的過程中，需要在模板安裝到位后先安裝各類預(yù)埋件，此時要在預(yù)埋鋼棒與定位孔均勻涂抹一層黃油，并在預(yù)埋件口皮處設(shè)置環(huán)形筋，要求預(yù)埋長度達到43cm 以上。

其七，安裝截面較大的模板時，當(dāng)截面超過8m時，必須設(shè)置5mm 的預(yù)拱度，以此保證線形良好，模板安裝時應(yīng)確保模板對角線保持一致，拼縫處錯臺不能超過1mm。澆筑施工中應(yīng)隨時觀察拉桿部位是否發(fā)生松動，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即處理。

其八，在第一模安裝過程中使用完成的模板需要在第二模使用時處在原來的位置，為之后的爬架爬升創(chuàng)造便利條件。

其九，第一次安裝雙聯(lián)墩模板的過程中應(yīng)確保模板安裝基準(zhǔn)面處于同一個面，以便于之后的各項施工操作。

其十，將第二模安裝到位后，開始對后移懸掛梁進行安裝。

其十一，初步安裝完成后，需利用全站儀與鉛錘根據(jù)承臺表面上的控制點對模板豎直度進行檢測，當(dāng)豎直度偏差超過5mm 時，應(yīng)使用厚度不同的鋼板在模板角點進行支墊，以此實現(xiàn)有效糾偏。利用全站儀對模板豎直度進行檢測的過程中，應(yīng)盡可能在鉛垂面上進行置鏡。一般對墩身三個面進行檢測，每節(jié)安裝完成的模板，其豎直度偏差不能超過5mm。檢查確認合格后，應(yīng)使用高強螺栓與雙螺母做好緊固，以免發(fā)生爆板。

其十二，在混凝土澆筑開始前，應(yīng)先認真檢查模板，保證平面位置的準(zhǔn)確性，表面不能存在污物、砂漿也無任何雜物，同時表面應(yīng)保持平順，且接縫嚴(yán)密，結(jié)構(gòu)尺寸與垂直度都應(yīng)達到圖紙和相關(guān)規(guī)范的要求。此外還要在澆筑開始前采用噴霧的方式將模板溫度降低到30C 以下。

4.2 內(nèi)模安裝

其一，空心墩內(nèi)模系統(tǒng)采用牛腿和操作平臺支撐體系。在墩柱內(nèi)側(cè)埋設(shè)10 道φ40mm 預(yù)埋管，單根長度為40cm，牛腿由32 精軋螺紋鋼、鋼板和角鋼三部分構(gòu)成。

其二，當(dāng)墩柱下部的第一段2m 實體段澆筑完畢以提供上層模板架設(shè)時的工作平臺，并下一節(jié)段鋼筋加工及安裝完畢后，架設(shè)外模的同時架設(shè)內(nèi)模。架設(shè)內(nèi)模時，應(yīng)該按照高度方向一段一段地進行，首先澆筑第二段變截面段，然后澆筑等截面段，最后澆筑空心墩橫隔板段。

其三，為保證施工安全，在施工當(dāng)前節(jié)段的過程中需要在支架表面鋪設(shè)一層厚度為3cm 的模板為人員操作提供便利，操作人員應(yīng)將安全帶系在稍高位置的鋼筋籠上。內(nèi)模的起吊采用塔吊進行，人員站在支架的模板上對上一層內(nèi)模進行安裝，采用以上方法，直接將內(nèi)模完全安裝到位。

5 混凝土澆筑

其一，墩柱混凝土澆筑施工應(yīng)分層和分倉進行，每節(jié)澆筑高度按照4.5m 控制，混凝土輸送利用附著于墩身的輸送泵進行，對于雙柱矩形墩，可利用天泵或料斗實施澆筑，其澆筑速度按照3m/h 控制。

其二，在實際的澆筑施工中，應(yīng)利用輸送泵進行送料，并利用插入式振搗器進行振搗，每次澆筑的高度不能超過4.5m，若澆筑高度達到2m 以上，因澆筑落差相對較大，所以不可進行自落式灌注，需利用導(dǎo)管降低澆筑速度，避免混凝土發(fā)生離析。分層澆筑時，具體的分層厚度按照50cm 嚴(yán)格控制，利用振搗棒在與模板相距10cm 的位置按照從周邊到內(nèi)心的順序進行振搗。將混凝土澆筑到墩柱的頂部后，去除多余的水泥漿，同時要在混凝土達到初凝之前做好復(fù)振，以此防止墩柱頂面周圍產(chǎn)生裂縫。將第1 節(jié)段模板安裝到位后，應(yīng)立即開始混凝土澆筑，澆筑完成后進行養(yǎng)生。待混凝土試塊的抗壓強度達到2.5MPa 以上后，將混凝土表面的浮漿清理干凈并進行必要的鑿毛。

其三，澆筑時應(yīng)安排專人隨時對鋼筋與模板進行檢查，確認是否穩(wěn)固和保持垂直，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題?；炷翝仓?yīng)保持連續(xù)，一次完成，中途不可停頓?；炷撂涠葢?yīng)以現(xiàn)場氣溫情況為依據(jù)由試驗室安排專人進行嚴(yán)格控制。

其四，混凝土澆筑施工時，應(yīng)按照正確的順序與方向分層實施，振搗方式以插入式振搗為主。一般情況下每層的澆筑厚度不能超過50cm，沿具體澆筑方向進行斜向振搗，振搗棒和水平面之間的夾角按照30控制。振搗應(yīng)沿自動滑動的混凝土表面循序進行，不可跳躍式進行。對上一層混凝土進行澆筑時，應(yīng)將振搗棒插入到下層混凝土中5～10cm，以免兩層混凝土之間產(chǎn)生接縫。振搗棒機頭不與模板相貼，在與模板靠近的部位進行振搗時，必須保留5～10cm 的間隔距離。無論任何情況都不允許使用鋼筋代替振搗棒進行振搗。

其五，在每次振搗過程中都要嚴(yán)格控制振搗持續(xù)時間，在插入式振搗過程中，一般需要持續(xù)15～30s 的時間。混凝土振搗合格標(biāo)準(zhǔn)為混凝土液面不再下沉，同時沒有氣泡產(chǎn)生，混凝土液面保持平坦，開始泛漿，之后方可開始向上提升振搗器。振搗的持續(xù)時間不可太長，否則將出現(xiàn)明顯的離析。

其六，將混凝土澆筑到墩頂后，需要在墩身預(yù)埋φ160mmPVC 管，然后進行蓋梁施工。

其七，對于現(xiàn)澆混凝土墩與蓋梁，其混凝土施工質(zhì)量應(yīng)滿足如表1所示的要求。

表1 現(xiàn)澆混凝土墩臺質(zhì)量要求

其八，由于墩身需要分節(jié)澆筑，所以必須對每節(jié)混凝土的頂面高度進行嚴(yán)格控制，確保相鄰兩段墩身有良好的接縫，保證混凝土整體外觀質(zhì)量。將混凝土澆筑至頂層后，應(yīng)確保混凝土面比模板頂部略高，為之后的混凝土鑿毛創(chuàng)造便利條件。澆筑結(jié)束后應(yīng)安排專人利用木抹子將模板周圍混凝土抹平，確?；炷帘砻婧湍０屙敳窟_到平齊，使上、下兩個節(jié)段可以形成一條齊平的接縫。

其九，因墩柱施工需分節(jié)段澆筑，所以在澆筑下一節(jié)混凝土?xí)r，上一層混凝土發(fā)生凝固并產(chǎn)生一定收縮，這樣會使模板之間產(chǎn)生一定大小的縫隙，這樣除了會使錯臺變大，還會導(dǎo)致水泥漿發(fā)生下漏，對澆筑完成部分的墩身整體外觀造成影響，對此應(yīng)采取以下措施解決：當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)縫隙時，應(yīng)及時使用原子灰或水泥漿對縫隙進行封堵，并在澆筑最初幾盤混凝土的過程中，適當(dāng)減少其坍落度；在翻模完成后，應(yīng)立即清理附著于墩身的水泥殘漿。

6 結(jié)語

綜上所述，空心墩是高速公路橋梁常用墩身形式，雖然目前已經(jīng)形成了相對完整的施工方法，也積累了很多空心墩施工經(jīng)驗，但要想從根本上保證空心墩施工質(zhì)量，使其質(zhì)量達到預(yù)期水平，需要在充分考慮工程實際情況的基礎(chǔ)上，制定明確的施工方案，并督促施工單位在現(xiàn)場操作中嚴(yán)格執(zhí)行，只有這樣才能有效保證空心墩施工質(zhì)量，為之后橋梁建設(shè)過程中的上部結(jié)構(gòu)施工奠定良好基礎(chǔ)，創(chuàng)造必要的條件。以上對空心墩施工方法進行了初步分析與總結(jié)，明確主要施工要點，旨在為實際高速公路橋梁工程中的空心墩施工提供技術(shù)參考，保證墩身施工質(zhì)量。