高速公路橋梁空心薄壁墩施工技術(shù)研究

萬奔

（廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理處，廣東 廣州510100）

0 引言

橋梁空心薄壁墩技術(shù)作為橋墩建設(shè)常見的一項技術(shù)，具備操作平穩(wěn)、工藝成熟、安全系數(shù)高等優(yōu)勢，在橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。分析橋梁空心薄壁墩技術(shù)過程，掌握技術(shù)操作方案對今后橋梁項目建設(shè)有促進(jìn)作用。

1 工程概況

某橋梁起止墩位為5墩～8墩，采用群樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式，承臺面積比較大，墩身設(shè)計為空心薄壁墩的形式。原橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為混凝土連續(xù)箱梁，經(jīng)過多個單位共同探討，分析研究確定，最終將設(shè)計調(diào)整為預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁（45m+80m+45m）+預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁（5m×30m）。

2 施工方案

應(yīng)用翻模法進(jìn)行施工，混凝土澆筑施工中模板結(jié)構(gòu)相對簡單，能夠直接和作業(yè)面同步安裝施工，所以效率相對較高，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。翻模法的應(yīng)用，對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理有著極為明顯的效果，并且該方法較之爬模法來說應(yīng)用效果較好，施工空間也比較大，對保障人員和生命的安全性有著較高的價值。

在工程項目正式實施前，需要落實下述準(zhǔn)備工作：第一，對項目施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求有足夠的了解，選擇最佳的項目施工材料，并落實材料質(zhì)量監(jiān)督與檢測工作，消除材料的質(zhì)量問題。第二，根據(jù)現(xiàn)場情況以及施工要求，選擇最佳的施工機(jī)械設(shè)備，如液壓提升系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、拌和站、起重機(jī)等，給項目現(xiàn)場施工提供基礎(chǔ)和幫助。第三，加強(qiáng)現(xiàn)場處理。在施工現(xiàn)場應(yīng)用風(fēng)鎬鑿除和墩柱接觸的表面混凝土，以裸露出新鮮骨料為標(biāo)準(zhǔn)，再應(yīng)用風(fēng)機(jī)、清水處理，以確保新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)連接效果合格，達(dá)到密實度的標(biāo)準(zhǔn)。

3 墩身實心段施工

3.1 測量放線

在承臺結(jié)構(gòu)建設(shè)完成之后，應(yīng)用全站儀進(jìn)行檢測，從而保證墩柱放樣精度合格。在檢測的環(huán)節(jié)，需要在墩柱四角和高程水準(zhǔn)點的位置上布置觀測點，以確定墩柱結(jié)構(gòu)尺寸、中心部位等要素。承臺表面彈線確定具體的位置，標(biāo)記好輪廓線，并確定外模位置。

3.2 鋼筋施工

遵循施工方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，工程內(nèi)生產(chǎn)加工鋼筋材料，經(jīng)過檢查符合設(shè)計方案才能運輸?shù)浆F(xiàn)場開展項目施工。對于工程來說，鋼筋結(jié)構(gòu)長度為4.5m。鋼筋加工時，端部需要設(shè)計為彎鉤形式，符合技術(shù)要求；彎鉤直徑會超過5 倍；彎鉤平直的結(jié)構(gòu)上，應(yīng)達(dá)到箍筋5 倍以上。鋼筋制作完成且檢驗達(dá)標(biāo)，運輸?shù)浆F(xiàn)場施工，使用起重機(jī)開始吊裝運輸，提升到規(guī)定位置上，開始進(jìn)行檢查的設(shè)置與安裝施工。主筋連接的環(huán)節(jié)，利用剝落滾壓直螺紋套筒機(jī)施工，其中螺紋絲頭應(yīng)達(dá)到規(guī)定長度的要求，通常是套筒長度的1/2。在連接后，使絲頭在套筒中間部位上，保持緊密接觸的質(zhì)量，任何一側(cè)都必須符合工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且絲頭長度應(yīng)控制在螺紋螺距2 倍以內(nèi)。然后在現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋綁扎施工，并把絲頭向內(nèi)伸展，達(dá)到保護(hù)效果，防止發(fā)生腐蝕的問題。最后，利用穿心混凝土施工，進(jìn)行混凝土層結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)施工，達(dá)到鋼筋結(jié)構(gòu)的保護(hù)效果。保護(hù)層厚度通常要按照薄壁混凝土結(jié)構(gòu)厚度開展施工。在墊層鋪設(shè)施工結(jié)束后，一般要確保每平方米至少有4 個墊塊，還要合理地處理絲頭，直接伸入防護(hù)層內(nèi)。

3.3 模板施工

鋼筋結(jié)構(gòu)全部施工后，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，開始進(jìn)行底模板結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)施工，并使用滑—翻組合模板形式。在模板鋪設(shè)施工中，按照規(guī)定要求進(jìn)行測量放樣，標(biāo)記好模板安裝位置，給現(xiàn)場施工提供基礎(chǔ)。外模鋪設(shè)工作全部完成后，應(yīng)用拉桿的方法固定處理，現(xiàn)場施工選擇應(yīng)用直徑25mm 的精軋螺紋鋼，外表面包裹PVC 塑料管。在現(xiàn)場鋪設(shè)工作完成之后，通過四點定位控制，加強(qiáng)模板結(jié)構(gòu)質(zhì)量和性能的控制，安裝部位達(dá)到精度的標(biāo)準(zhǔn)，使墩身豎直度符合工程標(biāo)準(zhǔn)，對后續(xù)的使用不會產(chǎn)生負(fù)面的影響。

3.4 混凝土澆筑

模板施工后應(yīng)及時開展混凝土的澆筑施工，按照下述流程：首先，檢查模板結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量，確保表面不會有任何雜質(zhì)，如果存在雜質(zhì)，要立即采取措施清理處理，達(dá)到模板表面潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)。其次，在與澆筑面有2m 左右的距離部位上，直接進(jìn)行澆筑施工，確?；炷敛牧喜粫l(fā)生離析，提高結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量水平。最后，在澆筑施工結(jié)束后及時開展振搗施工。執(zhí)行振搗施工工藝，確保結(jié)構(gòu)的密實度合格，內(nèi)部沒有氣泡等問題，還要在振動的同時拔出振搗棒，以免造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)孔隙的問題。振搗環(huán)節(jié)，要合理進(jìn)行振搗棒的移動處理，一般移動距離不會超過半徑的1.5 倍，與模板至少有5～10cm 的距離?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)，振搗棒插入深度超過5cm，確保振搗施工質(zhì)量合格，各層混凝土連接效果達(dá)標(biāo)。此外，振搗環(huán)節(jié)遵循“快插慢拔”的基本原則，單層振搗施工時間為25±5s。操作人員應(yīng)隨時觀察混凝土結(jié)構(gòu)的情況，如果出現(xiàn)下述情況，說明振搗合格，可以停止振搗施工：混凝土結(jié)構(gòu)表面沒有大范圍的沉降；沒有氣泡出現(xiàn)；模板邊角部位全部有混凝土填充完成，結(jié)構(gòu)整體性能良好。

3.5 安裝液壓提升系統(tǒng)

墩身混凝土固定完成后，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時，即可進(jìn)行提升系統(tǒng)安裝設(shè)置。首先，固定系統(tǒng)支架，且要和周邊結(jié)構(gòu)應(yīng)用F 架進(jìn)行連接固定。提升架的安裝高度應(yīng)稍微超過模板頂部，通常控制在50cm左右為宜，安裝時應(yīng)使立柱與模板保持垂直，橫梁和水平度合格。合理地布置千斤頂結(jié)構(gòu)，通過螺栓的方法連接，與橫梁穩(wěn)定連接。在施工中，兩側(cè)千斤頂必須保持在同一直線上，且兩側(cè)的距離是一致的。液壓系統(tǒng)安裝工作結(jié)束，達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，開始設(shè)置支撐桿的結(jié)構(gòu)，要達(dá)到垂直度標(biāo)準(zhǔn)。每一排支撐桿的上部都要固定到一起，還要在下部設(shè)置直徑12mm 的螺紋鋼井字架，采取焊接方式連接固定。支撐桿連接部位，接頭應(yīng)交錯設(shè)置，一般錯開1m 以上的距離。在支撐桿的制作中，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計方案和標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用長度為4.5m 的接長支撐桿的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的界面內(nèi)支撐接頭數(shù)量不能超過總接頭的25%。承桿接頭應(yīng)該和千斤頂保持1m 左右的距離對接施工，在加長20cm 的內(nèi)襯管內(nèi)開始環(huán)節(jié)連接，內(nèi)部應(yīng)該深入對接鋼管10cm 左右，支撐桿套管前部應(yīng)該鉆出4 個小孔，每個端部的小孔都要均勻分布設(shè)置，內(nèi)襯管插入支承桿結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過電焊機(jī)把支撐桿的4 個孔焊接連接，再在表面套上鋼管。焊接工作結(jié)束后，管道連接部位采取滿焊的方式施工，并應(yīng)用砂輪機(jī)打磨平整處理，沒有焊接缺陷。焊接完畢之后，進(jìn)行液壓油管連接，與液壓泵保持穩(wěn)定連接。以上每項工作結(jié)束后才能開展模板吊桿連接。

3.6 安裝操作平臺系統(tǒng)

第一，執(zhí)行設(shè)計方案的要求，進(jìn)行平臺加工制作，落實材料的質(zhì)量監(jiān)督與管控，加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)的檢查與驗收。焊縫質(zhì)量檢查后，平臺的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，安裝施工符合要求。第二，在現(xiàn)場施工中，采取分段制作平臺的施工方式，完成后應(yīng)用起重機(jī)分開吊裝。在現(xiàn)場安裝階段，通過合理調(diào)整圍圈的操作，直接安裝到模板以下的25cm 位置上，并且確保和模板外側(cè)有50cm 的距離。第三，圍圈周邊的制作、安裝頂層等工作，再設(shè)置護(hù)欄結(jié)構(gòu)，然后是鋪設(shè)平臺鋼板。施工作業(yè)平臺的圍欄制作中，選用的是38mm 直徑的鋼管，高度為1.2m，立桿間距為1.5m，通過螺栓等保證圍圈和護(hù)欄穩(wěn)定的連接，同時還應(yīng)在內(nèi)側(cè)布置沖孔網(wǎng)片，進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉施工。第四，底層平臺應(yīng)進(jìn)行第二段墩身澆筑，完成后即可進(jìn)行安裝作業(yè)。

4 墩身標(biāo)準(zhǔn)段施工

4.1 接觸面處理

在項目實施前，在現(xiàn)場應(yīng)用風(fēng)鎬進(jìn)行處理，確保墩頂接觸面沒有任何毛刺，能夠裸露出新鮮的骨料，再應(yīng)用工具將表面的混凝土渣清理干凈，確保不會有影響工程質(zhì)量的雜質(zhì)。

4.2 提升架體

首先，爬升工作實施前應(yīng)用定位卡環(huán)完成固定，且全部的千斤頂頂升高度是完全一致的。通過千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)帽的調(diào)節(jié)處理，按照5cm 的尺寸進(jìn)行，同時上部結(jié)構(gòu)的要求是一致的。打開控制臺設(shè)施，逐步進(jìn)行升高，利用支撐桿加固處理，達(dá)到運行的標(biāo)準(zhǔn)。在控制臺開啟運行前，將平臺表面實施全面的清理處理，達(dá)到潔凈度的要求，且要按照工程的實施要求進(jìn)行臨時荷載的施加。

其次，提升。在現(xiàn)場施工中，每次提升4cm 的高度，并應(yīng)用12mm 的定位筋加固，按照井字形布置設(shè)計，并且保證與墩柱主筋的穩(wěn)定連接，一般是應(yīng)用焊接方法連接。千斤頂下緣應(yīng)直接穿過支撐桿焊縫結(jié)構(gòu)，并利用12mm 的鋼筋連接，接縫應(yīng)用幫條焊補強(qiáng)施工。當(dāng)作業(yè)平臺總計升高到2.65m 位置后，下緣與混凝土頂面有40cm 左右的距離，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)，并落實對中、找平作業(yè)。在平臺逐步上升的環(huán)節(jié)，把其他的材料運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的地面，防止過大荷載損壞平臺結(jié)構(gòu)。平臺上如果需要放置工具與物品，采取均布的方式，荷載均衡性，吊運鋼筋應(yīng)分次運輸，滿足當(dāng)時施工量即可，以免堆放數(shù)量過多而造成平臺無法正常使用。

最后，平臺測量與控制。在提升平臺的環(huán)節(jié)，因很多因素的干擾和影響而容易發(fā)生偏移的問題?；诖?，在平臺上懸掛一根20kg 的線墜，隨時進(jìn)行平臺位置的測量，如果偏移嚴(yán)重，必須立即調(diào)整，以免引發(fā)安全事故。

4.3 鋼筋施工

鋼筋施工參照墩底實心段，達(dá)到結(jié)構(gòu)總體性能要求。

4.4 模板施工

墩身混凝土強(qiáng)度超過2.5MPa，并且結(jié)構(gòu)固定效果合格，利用人工扳手的方式將螺栓拆除，使木板上隨著絲桿緩慢地離開模板結(jié)構(gòu)，模板與墩身保持不足10cm 的距離時，利用懸吊的方法施工，防止在提升架上進(jìn)行模板清理作業(yè)，達(dá)到表面無雜物的要求，利用支撐限位桿固定。加強(qiáng)模板螺母位置調(diào)節(jié)，和模板實現(xiàn)有效閉合，并進(jìn)行螺桿固定處理。使用全站儀開展測量作業(yè)，確保對拉螺桿的垂直度合格。模板下緣應(yīng)和澆筑完畢的墩身搭接10cm 尺寸，同時還要在兩側(cè)搭接位置粘貼2 層雙面膠，規(guī)避漏漿病害問題。

4.5 混凝土澆筑

在輸送混凝土前，根據(jù)試驗來確定水灰比參數(shù)，達(dá)到要求后即可開始利用泵管輸送，完成澆筑作業(yè)。在澆筑工作中，單層結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)定為30cm，整個結(jié)構(gòu)澆筑達(dá)到密實度的標(biāo)準(zhǔn)。在澆筑結(jié)束后，及時進(jìn)行振搗棒的振搗施工，單次移動的間距為30～35cm，和模板保持5～10cm 左右的距離。

第一，澆筑施工采用一次成型的方式，且混凝土通常使用攪拌站生產(chǎn)的混凝土材料。第二，在混凝土泵送施工中，其管道的長度符合要求的基礎(chǔ)下，應(yīng)盡量縮短，同時還要保持管道的通暢性，盡量減少彎頭的數(shù)量，且連接部位達(dá)到牢固性、密封性的效果，不會發(fā)生漏漿的問題。第三，在泵車澆筑工作結(jié)束后，及時進(jìn)行管道的清洗處理，如果無法及時清理，會造成混凝土固化，管道也無法再正常使用。第四，在泵車澆筑結(jié)束后，立即清洗處理，因為泵管長度較長，所以澆筑結(jié)束的混凝土?xí)胁糠謿埩粼诠艿纼?nèi)。為了使后續(xù)工作可以順利地開展，全面落實清洗處理是極為重要的工作。

5 墩頂實心段施工

封頂混凝土施工前，應(yīng)對線形、高程參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，使墩柱成型效果合格，各個結(jié)構(gòu)部分的尺寸符合要求，達(dá)到方案一致性要求。施工中，應(yīng)做好預(yù)埋件的埋設(shè)施工，位置、尺寸等合格，還要對裸露在外部的部分進(jìn)行防腐蝕處理。在混凝土墩身結(jié)構(gòu)倒角施工后，在墩壁內(nèi)設(shè)置12cm×10cm 橫槽，在內(nèi)部設(shè)置超出實心段底部寬度20cm 左右的預(yù)制板，其為鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式，厚度為10cm。在施工結(jié)束后，預(yù)制板將其設(shè)置到墩體內(nèi)，這時不要拆除作業(yè)。墩頂混凝土在現(xiàn)場施工中，應(yīng)使用分層澆筑的方法，從模板到中心逐步進(jìn)行，到臨近墩頂位置需要降低澆筑的速度，并且保證凈漿有效清理。在混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能合格后，及時進(jìn)行澆筑處理，確保新舊混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到連接性能要求，接縫的質(zhì)量完全符合要求。

6 系統(tǒng)裝置拆除

拆除施工應(yīng)與安裝是相反的順序，即清理平臺—內(nèi)外模板—下部平臺—圍圈—提升架。

7 模板定位

通過激光鉛垂儀開始現(xiàn)場控制，保證高墩模板的精度達(dá)到要求，安裝位置符合設(shè)計方案的要求，遵循如下流程開展：變截面空心墩直面外側(cè)模板中心點部位安裝激光靶，并確定激光靶中心與模板中心完全一致。墩柱兩條豎直軸線對稱部位要設(shè)置對中基座，將其布置到已經(jīng)澆筑完成的承臺表面，再應(yīng)用全站儀開展平面精度的校核?；习惭b激光垂直儀，利用設(shè)備精度調(diào)平處理。發(fā)現(xiàn)存在偏差的情況，應(yīng)及時采取調(diào)整處理措施。利用模板軸線校核處理，再應(yīng)用直角鋼尺檢查彎曲性，達(dá)到安裝精度的要求。

8 預(yù)埋件安裝

第一，根據(jù)項目設(shè)計方案的要求進(jìn)行預(yù)埋件的施工，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)。第二，預(yù)埋件安裝到混凝土模板內(nèi)，并通過焊接方法直接與鋼筋連接固定。第三，施工作業(yè)中，遵循工藝方案開展預(yù)埋件的設(shè)置，預(yù)防發(fā)生腐蝕、損壞等問題。第四，預(yù)埋件表面和周圍空間的合理處理，表面符合平整性的標(biāo)準(zhǔn)要求，不會影響整個施工過程的質(zhì)量。

9 結(jié)語

目前，在高速公路的橋梁施工中，空心薄壁墩是常見的施工方式，可以提高施工速度，滿足橋梁運行要求，節(jié)約施工材料，綜合效益較高。在空心薄壁墩施工現(xiàn)場，應(yīng)嚴(yán)格落實施工管理和控制措施，保證每一項工作都能順利進(jìn)行，提升施工質(zhì)量水平，滿足橋梁的使用要求，以此產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。