城市景觀橋梁異形墩柱施工技術(shù)研究

孫奎濤，劉曉飛，王 超，劉忠萍，張 樂

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071）

河北雄安新區(qū)是繼深圳特區(qū)和上海浦東新區(qū)之后又一具有全國意義的新區(qū)，對于集中疏解北京非首都功能，探索人口經(jīng)濟密集地區(qū)優(yōu)化開發(fā)模式，調(diào)整優(yōu)化京津冀城市布局和空間結(jié)構(gòu)，培育創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎，具有重大現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)歷史意義。

雄東片區(qū)是雄安新區(qū)5個外圍組團(tuán)中雄縣組團(tuán)的重要組成部分，是新區(qū)先行啟動的建設(shè)區(qū)域，是保障雄安高鐵樞紐周邊居民征拆安置的重點地區(qū)，肩負(fù)著淀東片區(qū)城市功能塑造的重要職能。某路為A社區(qū)對外聯(lián)系的主要道路。

1 工程概況

雄東片區(qū)某道路工程包括1條主干路及4條匝道，主路設(shè)計起點位于雄東E14路，由南向北，上跨E1路、右堤路、新蓋房分洪道、左堤路和沿河路，終點與昝崗片區(qū)K1快速路輔路平交，全長2 289 m，其中橋梁段1 923.5 m，本工程橋墩共計130個，9大類，該橋梁定義為城市景觀橋，墩柱造型奇特，且種類繁多，僅Y型花瓶墩就有4種形式。墩柱模型效果如圖1所示。

圖1 墩柱模型效果圖

2 墩柱結(jié)構(gòu)特點

本項目Y型花瓶墩共4類，新蓋房河道內(nèi)40.5 m寬斷面單幅橋墩，采用Y型D1-C1類型花瓶墩，墩底尺寸采用1.9 m×3.8 m（縱×橫）圓端型截面，墩高12.2~17.1 m。

墩柱外形中心為鏤空，墩頂自線路內(nèi)測向外側(cè)2%橫坡，且墩頂上倒角高度自892~508 mm過渡，墩頂上口寬度線路內(nèi)側(cè)為2 300 mm，線路外側(cè)上口寬度為2 641 mm；墩身左右側(cè)圓弧半徑6 000 mm，前后面圓弧半徑18 000 mm，且起弧位置不在同一高度；由于Y型花瓶墩結(jié)構(gòu)形式變化較大，結(jié)構(gòu)尺寸不規(guī)則，在增加橋梁結(jié)構(gòu)美觀的前提下，為墩身模板制作及鋼筋下料、綁扎施工增加了很大難度。墩柱外形結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 墩柱外形結(jié)構(gòu)形式圖

3 墩柱模板設(shè)計及制作

3.1 墩柱配模

Y型花瓶墩墩帽高9.7 m，墩帽自下而上共分6層模板進(jìn)行制作，根據(jù)墩柱不同高度，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用1 m和0.5 m節(jié)段進(jìn)行調(diào)節(jié)。

墩柱模板制作時，面板盡量采用大塊面板加工，減少面板之間的焊接組拼，對于弧度模板首先采用BIM軟件進(jìn)行設(shè)計分塊，用大型智能滾壓機進(jìn)行弧板加工，確?；“宓钠巾樁?；Y型墩柱中間鏤空部分，采用絲杠支撐，確保蓋梁模板支撐穩(wěn)定。墩柱配模如圖3所示。

圖3 墩柱配模圖（單位：mm）

3.2 墩柱模板制作

墩柱模板面板采用6 mm鋼板，橫邊框為14 mm×100 mm帶鋼，豎邊框為14 mm×100 mm帶鋼，豎肋為[10#槽鋼，背楞為雙[16B#槽鋼，抱箍為單[16B#槽鋼。背楞桁架采用雙[12#槽鋼和[10#槽鋼組焊。背楞及桁架與模板采用勾頭螺栓活連的方式，現(xiàn)場焊接加固。

各塊模板加工完成后，對板縫進(jìn)行多次銑刨、打磨和拋光，達(dá)到表面光滑、尺寸精確的效果。模板板塊加工完成后，在加工廠進(jìn)行試拼裝，由于墩帽懸臂7.5 m，為確保安全，采用模板倒立拼裝的形式，最終保證墩柱模板結(jié)構(gòu)尺寸達(dá)到精度要求。

4 墩柱鋼筋制作優(yōu)化

4.1 墩身鋼筋建模

Y型花瓶墩墩身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、Y型分叉部分及蓋梁鋼筋種類多，形狀多樣，且3部分交叉搭接位置鋼筋施工布置難度大，墩身主筋采用雙向彎曲，且起彎點和曲率半徑均不同，給鋼筋下料增加了很大難度。

為確保鋼筋下料的精確度及綁扎的準(zhǔn)確性，采用BIM建模形式，根據(jù)每根鋼筋的尺寸及位置，在模型中展示。墩身鋼筋BIM模型如圖4所示。

圖4 墩身鋼筋BIM模型

施工圖中所給鋼筋大樣圖，鋼筋尺寸變化僅是一個變化范圍，經(jīng)過BIM建模把墩身標(biāo)準(zhǔn)段主筋N1及Y型分叉箍筋N5進(jìn)行分組，每相鄰5根鋼筋為1組依次進(jìn)行編號，避免綁扎混淆使用。經(jīng)過鋼筋下料優(yōu)化將大大提高鋼筋加工速度。

4.2 雙曲面Y型花瓶墩分叉鋼筋臺座設(shè)計

雙曲面Y型花瓶墩分叉部分為半圓形，自下而上逐漸加寬并帶有弧度，主筋N4為直徑28 mm的鋼筋，長度10.559 m，異型N5箍筋每根尺寸過渡變化。為確保施工安全，提高鋼筋安裝位置精度，研制新型可移動式雙曲面Y型花瓶墩柱鋼筋綁扎臺架模具，整個鋼筋綁扎臺架分3部分，分別為臺架架體、帶精準(zhǔn)刻度的縱橫向鋼筋定位標(biāo)尺和臺架驅(qū)動輪；采用L16角鐵加工分叉部分鋼筋定位標(biāo)尺，通過鋼管及20I工字鋼制作臺座支架，在角鐵上定出每根N5箍筋的位置，進(jìn)行整體綁扎。同時綁扎分叉鋼筋骨架與蓋梁連接部位的加強鋼筋N14，避免分叉骨架鋼筋吊裝后，連接加固鋼筋無法綁扎施工。分叉漸變段鋼筋綁扎臺架如圖5所示。

圖5 分叉漸變段鋼筋綁扎臺架圖

可移動雙曲面Y型花瓶墩柱分叉漸變段鋼筋綁扎臺架，采用橫向、縱向標(biāo)有精準(zhǔn)刻度，能夠精準(zhǔn)定位箍圈及主筋位置；最主要的是，在整個臺架下安裝驅(qū)動輪，適用于在整個線性工程項目中不同地點；角鐵輕便，便于刻度加工，能夠減輕整個架體的重量；整個臺架的四輪驅(qū)動，有效解決了臺架移動，以及鋼架骨架成型后的運輸問題，避免鋼筋骨架運輸移動位置造成的變形扭曲等問題。鋼筋綁扎臺架不僅可以在工地現(xiàn)場使用，也可以在鋼筋加工廠房內(nèi)使用，提前批量加工分叉漸變段鋼筋骨架，然后運輸車運至現(xiàn)場，使用靈活周轉(zhuǎn)方便，提高了工作效率，減少了材料、人工及機械投入，節(jié)約了施工成本。

4.3 分叉漸變段鋼筋整體吊裝

雙曲面Y型分叉漸變段鋼筋加工完成后，異型N5箍筋安裝就位，并在箍筋上標(biāo)注主筋位置，對N4主筋進(jìn)行綁扎，整體骨架綁扎完成經(jīng)驗收合格后，采用25 t和50 t的2臺吊車整體吊裝就位，每輛吊車均配備信號工，進(jìn)行統(tǒng)一指揮，確保2臺吊車的起重臂移動速度一致，使分叉鋼筋骨架始終處于平穩(wěn)移動狀態(tài)，防止傾斜。待分叉鋼筋骨架吊裝高度達(dá)到架體之上2 m時，由架體上的信號工進(jìn)行指揮，將分叉鋼筋骨架緩慢移動到對應(yīng)側(cè)模正上方，緩慢下放，當(dāng)分叉鋼筋的懸臂端與側(cè)模頂端接觸之后，保持懸臂端不動，另一端緩慢下放，直至鋼筋骨架保護(hù)層墊塊緊貼于側(cè)模，最后檢查分叉鋼筋骨架的交叉端交叉到位，滿足交叉長度和角度要求，同時檢查骨架鋼筋與側(cè)模的保護(hù)層，保證鋼筋骨架整體吊裝安全可靠。鋼筋骨架采用模具綁扎成型，保證了施工質(zhì)量，提高了工作效率。分叉漸變段鋼筋骨架整體吊裝如圖6所示。

圖6 分叉漸變段鋼筋骨架整體吊裝圖

5 墩柱混凝土澆筑成型優(yōu)化

通過對雙曲面Y型花瓶墩BIM建模，多方案分析比選，墩柱澆筑分2段進(jìn)行，第一節(jié)段為從承臺頂至鏤空最低點以下2 m位置，為墩柱標(biāo)注段；第二節(jié)段為標(biāo)準(zhǔn)段以上分叉段和頂部蓋梁部位。墩柱澆筑順序如圖7所示。

圖7 雙曲面Y型墩柱澆筑順序圖（單位：mm）

雙曲面墩柱標(biāo)準(zhǔn)段混凝土澆筑采用串筒入模，避免混凝土離析，插入式振搗棒振搗，可以達(dá)到滿足施工質(zhì)量要求。

5.1 Y型分叉段澆筑布料天窗布置

雙曲面Y型花瓶墩柱鏤空分叉角度104°，鏤空內(nèi)側(cè)斜面長度5.76 m，寬度由1.9~3.278 m過渡，分叉段混凝土澆筑采用50振搗棒振搗，根據(jù)振搗棒作用半徑，鏤空底部設(shè)計布料天窗尺寸50 cm×50 cm，鏤空斜板天窗尺寸30 cm×30 cm，天窗距模板邊10 cm，天窗之間間距不超過40 cm梅花型布置。

5.2 分叉段混凝土澆筑施工

兩側(cè)分叉段側(cè)模底部各安裝3臺附著式振搗器，布置在A-4、A-5模板及標(biāo)準(zhǔn)段頂部，另配備3臺插入式振搗棒，墩柱混凝土C40，集中拌合站拌制，罐車運至現(xiàn)場，采用泵車澆筑。澆筑前檢查鋼筋保護(hù)層厚度，模板拉桿擰緊，拼縫嚴(yán)密。

墩帽混凝土分2步澆筑，第一步對稱澆筑分叉部分，第二步澆筑頂部蓋梁。首先從分叉最低點天窗進(jìn)行布料，使用串筒入天窗，避免混凝土離析，插入式振搗器振搗密實，并同時打開附著式振搗器，不超過20 s。混凝土澆筑過程中分層澆筑，每層30 cm，均勻布料，依次從布置的梅花型交錯布料窗口由下向上分層澆筑至蓋梁底，插入式振動器振搗密實。分叉段混凝土澆筑如圖8所示。

圖8 分叉段混凝土澆筑圖

最后墩帽蓋梁澆筑，嚴(yán)格按照從中間向兩端分層澆筑，嚴(yán)禁從一端向另一端澆筑，避免支架承重偏心，采用插入式振搗器充分振搗，直到澆筑完成，混凝土澆筑到設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)及時收面，保證排水坡度和平整度，最后進(jìn)行收漿抹面，以防產(chǎn)生裂紋。

混凝土澆筑完成后，進(jìn)行覆蓋土工布灑水保濕養(yǎng)護(hù)不少于14 d，期間保證混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。

6 結(jié)束語

由于Y型花瓶異形墩柱獨特的雙曲面外形結(jié)構(gòu)特點，以及鋼筋形式的多樣性，給現(xiàn)場施工帶來了巨大困難。但通過多次實際鋼筋放樣及BIM建模鋼筋放樣，將鋼筋曲率進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行編號，采用自主研發(fā)的鋼筋定位臺架將其準(zhǔn)確就位綁扎，再進(jìn)行整體吊裝安裝，鋼筋的保護(hù)層得到了保障，最后通過梅花型布料天窗的設(shè)置，提高了施工進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量，取得了預(yù)期的效果，為今后類似異形墩柱施工積累了經(jīng)驗。