超寬超高異型橋梁墩柱清水混凝土一次成型施工技術

袁文俊 胥悅 方偉名 陳梓滔

針對天府機場航站樓站前超高超寬異型橋梁墩柱清水混凝土一次成型澆筑工程，通過理論與實踐相結合的方法，形成了一套針對高架橋超寬超高異型墩柱清水混凝土一次澆筑成型的施工技術。通過大量實驗科學地優(yōu)化了混凝土的配合比，保證混凝土成型色澤均一性和成型外表光潔度；并創(chuàng)造性地采用了定型鋼模板+專業(yè)脫模工藝，保證超高超厚支模體系性的安全性和一次性，通過增加模板拼縫氣密性加強砼成型效果；通過三維模擬布設混凝土振搗點，選取最佳的振搗點位布設效果保證混凝土的均一性。

超高超厚; 異形橋墩; 定型鋼模; 脫模劑; 一次成型; 清水混凝土

TU755.2+1 B

［定稿日期］2022-12-05

［作者簡介］袁文?。?990—），男，碩士，工程師，主要從事技術管理工作；胥悅（1985—），男，本科，高級工程師，主要從事技術、質量、安全等管理工作；方偉名（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事質量管理工作；陳梓滔（1991—），男，本科，工程師，主要從事監(jiān)理工程管理工作。

隨著建筑行業(yè)技術的日趨成熟化，建筑物造型越來越高大且富有藝術氣息，伴隨而來的各種新工藝和新材料也層出不窮地運用于各類建筑施工中［1］。人們對于建筑的審美期待也不再僅限于其使用功能，對于建筑物的藝術呈現效果更為注重。清水混凝土作為一種全新的藝術呈現方式，它將混凝土的古樸與自然之美發(fā)揮到了極致，高度地融入了綠色建筑的施工理念而廣受大眾推崇，清水混凝土要求一次性澆筑成型，不做任何外裝飾，直接采用現澆混凝土的自然表面效果作為裝飾面，展示混凝土的自然之美［2］。

由于目前清水混凝土在國內尚未普及運用，行業(yè)對于清水混凝土的成型效果更多的是行規(guī)和地方規(guī)定，導致清水混凝土在施工過程中也暴漏了諸多缺陷和通病。嚴重的造成了重新抹灰，浪費時間、浪費資源，得不償失。因此為從根源上解決這些問題，對于清水混凝土的配合比研發(fā)和優(yōu)化變得尤為重要、意義重大，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針［3］。

基于清水混凝土諸多優(yōu)點以及上述急待解決的一系列問題，本項目科研小組基于航站樓站前超高超厚高架橋清水混凝土工程，開展了研究和實踐操作處理，不僅有著重要的工程實踐意義，同時通過理論實踐相結合的方式推動建筑業(yè)新技術的應用；營造綠色生態(tài)建筑，并在降低工程成本；消除質量通病；實現環(huán)境效益和社會效益等方面有著重要的現實意義。

1 工程概況

T2航站樓站前高架橋和下引橋為例，成都天府國際機場T2航站樓站前高架橋和下引橋共計690 m，T2 航站高架橋中心樁號T2K2+358.763，橋梁起終點樁號為T2K2+178.763～T2K2+538.763，橋梁全長360 m，橋面寬度45.5 m，右側接T2航站樓下引橋。下引橋中心樁號T1K1+273.124，橋梁起終點樁號 T1K1+106.624～T1K1+439.624，橋梁全長 330 m，橋面寬度為變寬（45.5 m～21 m）。高架橋上部結構采用現澆預應力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁呈現上平下弧的魚腹式結構，箱梁跨度具有跨度分別為36 m和30 m，橫梁均為預應力橫梁；高架橋下部為矩形柱式墩和樁基礎，墩身2 m×2 m，墩頂2.2 m×2.2 m和2.0 m×2.8 m，墩柱最大高度約18 m。

2 技術原理

清水混凝土施工前進行多次試配，對混凝土外觀顏色和整體均勻性進行對比選型，并在樣板區(qū)做1∶1實體樣板，對清水混凝土橋墩整體感觀和成型效果進行確認，最終確定清水混凝土配合比。

清水混凝土墩柱模板采用定型鋼模板，運抵現場前需在加工廠內進行試拼，模板抵達現場后再次進行試拼確認，滿足規(guī)范要求且無誤后再進行安裝。墩身和墩帽均由4塊模板組成，墩身標準段3 m/節(jié)，根據墩身高度不同加相應的調節(jié)塊，模板四周采用32 mm的精制螺紋鋼斜拉，模板之間采用定位銷加固，便于安裝、定位和減少錯臺，模板安裝時根據圖紙和模板編號對號安裝，鋼模板安裝前需進行表面打磨清洗，涂刷脫模劑，待脫模劑晾干以后再進行安裝。

墩柱混凝土澆筑時為保證保證成型質量、統(tǒng)一色差、消除施工縫，所有墩柱均采用一次性澆筑。澆筑時防止混凝土離析，采用消防水帶進行輔助送料，布置12個振搗點，振搗時間嚴格嚴格控制在30 s左右，振搗混凝土時要求下插到下層混凝土50 mm，保證混凝土分層處密實。

3 技術特點

（1）在清水混凝土制配和選型方面，通過對比分析和單因素變量原則對清水混凝土的制配進行大量實驗，最終確定清水混凝土的外觀顏色和配合比（表1）。

（2）航站樓站前高架橋柱墩為超高超厚異形柱墩，均高12 m最大高度為18 m，花瓶墩尺寸上口：5.8 m×2.8 m下口3 m×1.6 m，對于需要一次性澆筑的混凝土構件來說，常規(guī)混凝土支模難以滿足混凝土澆筑時候流體產生的側向壓力；加上花瓶墩結構異形對于常規(guī)的支模同樣難以達到完美的契合。為此本文創(chuàng)造性地采用了定型鋼模板+專業(yè)脫模工藝，保證超高超厚支模體系性的安全性和一次性，通過增加模板拼縫氣密性加強混凝土成型效果；橋墩采用5套定型鋼模板和不同高度的調節(jié)塊，以形成流水施工，便于周轉重復使用；操作架裝拆方便，支設速度快，省時省力。

有效保證墩柱的垂直度，模板拼縫，克服了常見的脹模、漏漿、錯臺等質量通??；對于高橋墩來講，底部混凝土側壓力很大，定型鋼模板體系的設計要求非常高，模板的剛度要滿足使用要求；所有橋墩拼縫線形統(tǒng)一，外觀成型效果好。

（3）由于柱墩為主要受力構件鋼筋及其密集，一次性澆筑超高超厚且高密度鋼筋柱，混凝土振搗超成為影響成型質量的重要因素，合理布點成為重點考慮難點。本文采用三維模擬布設混凝土振搗點，選取最佳的振搗點位布設效果保證混凝土的均一性。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

高外觀質量橋梁墩柱清水混凝土施工工藝流程見圖1。

4.2 腳手架的搭設

4.2.1 地基要求

（1）為保證施工安全性，支架盡量搭設在已施工在承臺上，腳手架須搭設在其他位置時，該位置必須經過整平和壓實處理。必要時可以用換填的方法對地基做分層壓實處理，同時現場需要做好排水措施。

（2）當遇到地基高低差較大時，可利用600 mm的立桿節(jié)點進行位差調節(jié)。

（3）基礎做硬化處理，立桿必須采用可調底座。

（4）基礎經驗收合格后，應上鋪上10 cm×10 cm方木作為墊板保證支架立桿穩(wěn)定。

（5）在支架四周均設置一道30 cm×30 cm×30 cm的排水溝，在地勢較低處設50 cm×50 cm×50 cm集水坑，排水溝統(tǒng)一引至集水坑，并定期對積水進行抽排處理。

4.2.2 腳手架的搭設

（1）把底座和墊板應準確地放置在定位線上；底座的軸心線需要與地面垂直。

（2）腳手架搭設時，應該嚴格按立桿、橫桿、斜桿、連墻件的順序逐層搭設，每次上升高度不大于3 m。底層水平框架的縱向直線度應不大于L/200 ；橫桿間水平度應不大于L/400。

（3）腳手架的搭設應分階段進行，第一階段的撂底高度一般為4～6 m，搭設后必須經檢查驗收后方可正式投入使用。

（4）腳手架全高的垂直度應小于L/500；最大允許偏差應小于100 mm。

（5）作業(yè)層設置應符合的要求：①必須滿鋪鋼腳手板，外側應設擋腳板及護身欄桿；②護身欄桿可用橫桿在立桿的0.6 m和1.2 m的盤扣接頭處搭設2道；③作業(yè)層下的水平安全網應按《安全技術規(guī)范》規(guī)定設置。

人行架梯設置在腳手架一側，呈折線布置。宜設置在尺寸為180 cm的腳手架框架內，梯子的寬度為90 cm。人行梯架應鋪設腳手板和設置扶手（圖2）。

支架搭設完成后，在4個面均設置纜風繩，保證操作架的穩(wěn)定性和安全性。

4.3 鋼筋工程

在鋼筋安裝時，應該嚴格檢查鋼筋的級別、直徑、根數和間距是否符合設計要求。墩柱主筋采用直螺紋連接，直螺紋接頭應滿足Ⅰ級接頭要求，不允許露絲超過2絲。

為確保保護層厚度，墊塊應相互錯開，呈梅花形布置，分散布墩柱鋼筋四周，重要部位宜適當加密。墊塊應與鋼筋綁扎牢固，且其綁絲的絲頭應向內彎折，不得進入混凝土保護層內。

4.4 模板工程

4.4.1 定制鋼模板選型

在清水混凝土技術的發(fā)展和變革中，模板技術起著決定性作用，模板體系的選擇是清水混凝土施工成敗的關鍵，創(chuàng)新的模板設計和優(yōu)良的模板是確保達到清水混凝土質量標準，創(chuàng)建精品工程的重要必要條件，起著舉足輕重的作用。不同類別的清水混凝土都有與之相對應與匹配的模板體系，需要根據工程類別、規(guī)模、施工承包合同要求以及承包商工程項目質量目標等來界定清水混凝土級別，并據此科學、合理地選擇與之相適應模板體系，是確定清水混凝土模板方案并進行模板設計的核心工作。為恰如其分地選擇清水混凝土模板的類型，進行模板設計以及策劃細部節(jié)點工藝等，需要相關的基本理論知識（包括結構設計的基本內容、模板設計的公式、模板材料的物理、力學性能等），并進行調研、精心的策劃，科學合理的設計和精確的計算等。

高架橋墩柱設計為上大下小，墩柱四陽角轉角弧形的花瓶墩的樣式，傳統(tǒng)的清水模板如竹木膠合板難以達到轉角圓弧的圓弧拼縫效果，混凝土澆筑成型效果難以達到清水混凝土的效果。加之墩柱平均高度可達到12 m多，為保證清水混凝土飾面效果，澆筑需要一次成型，混凝土對模板側向壓力巨大普通竹木膠合板支模體系難以達到受力要求。經過項目研究決定采用，清水混凝土采用定型鋼模系統(tǒng)，鋼模內飾面特殊處理以保證清水混凝土效果（圖3、圖4）。

4.4.2 脫模劑涂刷

定型鋼模在使用過程難免會沾染污垢、雜質，在長期使用容易滋生鐵銹。為保證混凝土的面廣如鏡的效果，每次使用前需要對定型鋼模進行清洗［4］。定型鋼模的清洗采用專用脫模劑，涂刷脫模劑前必須對模板進行打磨，用洗潔劑清洗干凈用吹風機吹干后立即涂刷。采用水性脫模劑脫模，涂刷時必須朝同一個方向保證混凝土文理。脫模劑應在模板安裝前2～3 h內涂刷晾干，涂刷應均勻，不漏刷、不積存、不流淌，防止脫模劑的堆積。定型鋼模脫模處理完畢后，應及時用塑料薄膜覆蓋，防止污染，在脫模劑實干前不得淋雨。模板應清理干凈、不留殘漿，鋼筋骨架的入模應按先涂刷脫模劑干燥后進行，避免脫模劑玷污鋼筋。

4.5 清水混凝土澆筑控制

為達到清水混凝土效果，本次超高超厚墩柱混凝土需要采用一次澆筑成型。由于墩柱為主要受力構件，鋼筋密集度遠遠超過常規(guī)混凝土柱鋼筋，混凝土振搗尤為重要，為保證振搗效果，項目部采用三維模擬振搗布點，選取最為合適的振搗點位布置，每個墩柱布置12臺插入式振搗器，其中1臺振搗器布置在泵管出料口處，負責上部清水混凝土的振搗，其余布置在中部及坡角處，為防止集中堆料，先振搗出料的清水混凝土，使形成自然坡度，然后行列式由下而上再全面振搗，嚴格控制振時間，振動點間距和插入深度（圖5）。

清水混凝土由專門的混凝土攪拌機生產，出廠前塌落度控制在（200±20） mm，采用小型泵車運輸，保證混凝土的入模塌落度要求。采用25 cm消防水帶輸送混凝土，消防水帶隨著混凝土澆筑高度逐漸往上提升（圖6）。

混凝土布料應均勻分層進行，每層布置12個振搗點，控制厚度50～70 cm，每點振動時間約35 s，在陽角處應適當延長振搗時間，延長時間控制在10 s內［5］。

上下層同一位置澆筑的間隔時間不宜超過120 min，不得出現冷縫和隨意預留施工縫［3］。

澆筑墩柱的混凝土時一定要使混凝土表面完全泛漿，用木板將混凝土表面拍平并使四周略高于混凝土表面，然后在混凝土表面適當地撒上石子，并將石子的2/3拍入混凝土內［3］。

混凝土澆筑后采用彩條布覆蓋墩頂。澆筑至墩頂部位時，將墩頂鋼筋綁扎、復位再進行墩頂混凝土的澆筑?；炷翝仓瓿?4 h后將模板松動，使混凝土與空氣進行接觸發(fā)生反應。

鋼模板拆除時間統(tǒng)一在澆筑3天后拆模。拆模后應立即用塑料薄膜包裹，在墩柱底部采用塑料泡沫板進行包裹，防止機械傷害（圖7）。

5 結論

成都天府國際機場T2航站樓站前高橋墩柱采用“超寬

超高異型橋梁墩柱清水混凝土一次成型施工技術”。

（1）可有效避免墩柱爛根、拼縫錯臺、感觀顏色難統(tǒng)一等質量不易控制的問題，保證了外觀成型質量以及整體感觀質量一次成型，減少了后期修補等各項費用。

（2）采用本文在保證了墩柱的施工質量的同時，可縮短墩柱施工周期近1/3，產生了較好的社會效益。

參考文獻

［1］ 祝建明.清水混凝土池壁大鋼模板施工技術［J］. 建筑技術開發(fā). 2017（5）.

［2］ 安家強，王佳斌，于慶強，等. 機場工程圓柱紙模應用分析［J］.? 居業(yè). 2016（8）.

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［4］ 陳新喜，葛杰，陳華，等.國家會展中心超高混凝土柱的施工技術［J］.建筑施工，2014，36（3）：248-250.

［5］ 毛杰，王偉，劉漢朝，等.超高清水型鋼混凝土柱木制大模板施工技術［J］.施工技術，2007，36（4）：20-23.