公路橋梁高墩柱的施工難點(diǎn)和控制要點(diǎn)研究

歐廣州，謝培娟，歐露威

（中建二局土木工程集團(tuán)有限公司，廣東佛山 528010）

1 引言

高墩柱為高度超過(guò)30 m 的橋墩，具有結(jié)構(gòu)高度大、高空作業(yè)量大、施工難度大等特點(diǎn)，在施工過(guò)程中存在較多不安全因素，易引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。既往研究主要對(duì)高墩柱施工技術(shù)展開(kāi)分析，本文重點(diǎn)探討高墩柱施工實(shí)踐，以提升公路工程高墩柱橋梁建設(shè)水平。

2 項(xiàng)目概況

某高速公路項(xiàng)目長(zhǎng)15.5 km，沿途建設(shè)3 座橋梁。按照工程設(shè)計(jì)要求，橋梁工程主要采用高墩柱結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)使用樁基礎(chǔ)。其中，主橋梁長(zhǎng)550 m，高達(dá)119 m，最高橋墩高87 m，墩基礎(chǔ)為群樁承臺(tái)，上部采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)T 梁結(jié)構(gòu)，下部橋墩采用圓柱式墩和薄壁空心墩，分別達(dá)132 根和28 根，高度分別為5～53 m 和33～87 m。考慮到單個(gè)拱肋橋跨最長(zhǎng)達(dá)到30.8 m，墩柱高度大，需開(kāi)展大量高空作業(yè)，因此，需加強(qiáng)施工難點(diǎn)分析，編制專項(xiàng)施工方案，明確工程控制要點(diǎn)。

3 高墩柱施工難點(diǎn)

3.1 條件復(fù)雜

結(jié)合工程水文地質(zhì)條件可知，施工區(qū)域包含粉質(zhì)黏土、卵石、層碎石、風(fēng)化砂巖等多個(gè)土層，水下巖石相對(duì)松散，孔隙水多，且含有基巖裂隙水，檢測(cè)確認(rèn)帶有微腐蝕性，需加強(qiáng)鋼筋等材料保護(hù)。周圍地形環(huán)境復(fù)雜，地區(qū)氣候四季分明，夏季高溫多雨，冬季天氣寒冷。在墩柱建設(shè)周期較長(zhǎng)的情況下，易受雨雪等惡劣天氣影響。例如，墩柱模板自成體系，一次澆筑高度為4～6 m，60 m 以上高墩柱需澆筑10 次以上，受氣候、人員安排等因素影響，施工工期多達(dá)6 個(gè)月以上。實(shí)際模板、鋼筋施工復(fù)雜，利用專業(yè)塔式起重機(jī)等大型機(jī)械開(kāi)展高空作業(yè)易受環(huán)境影響，將導(dǎo)致高墩柱施工面臨較大安全威脅。

3.2 施工要求高

高墩柱施工對(duì)精度要求較高，受橋墩截面大、重心高、墩身柔度大等因素影響，軸線定位將面臨一定困難。作為支撐橋跨的結(jié)構(gòu)，高墩柱還需發(fā)揮荷載傳導(dǎo)作用，將恒定荷載和動(dòng)荷載傳遞至地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，有效卸載橋面壓力[1]。在施工實(shí)踐中，受荷載和各種因素作用，墩柱容易發(fā)生彎曲，給軸線測(cè)量和控制帶來(lái)了較大難度，要求高空作業(yè)人員達(dá)到較高操作要求，一旦施工出現(xiàn)偏差將給整體質(zhì)量造成影響。如施工縫處理不到將使墩身成為薄弱環(huán)節(jié)，給工程遺留隱患。

3.3 成本投入多

工程工期緊張，針對(duì)單根高墩柱施工周期長(zhǎng)的情況，各墩柱需采取平行作業(yè)施工，為每根墩柱配置相應(yīng)高度的模板體系，使用的模板數(shù)量較多，成本投入較大。與此同時(shí)，墩柱模板、鋼筋施工需配備大量機(jī)械設(shè)備，如升降電梯、吊車等，方便人員上下，進(jìn)一步增加了施工成本。

4 高墩柱施工控制分析

4.1 施工方案

結(jié)合工程施工難點(diǎn)，將高墩柱劃分為4 個(gè)階段的施工內(nèi)容，由各自作業(yè)班組分別進(jìn)行各區(qū)域的立柱施工。由于墩柱較高，在預(yù)埋主筋時(shí)難以一次性安裝到位，需分段安裝，節(jié)段間采用搭接焊方式連接，通過(guò)吊車配合人工將搭接的鋼筋固定住，然后在高支架平臺(tái)上完成立面焊施工[2]。工程使用塔式起重機(jī)起吊模板、鋼筋和施工設(shè)備，利用PJ-200 懸臂機(jī)械爬升模板，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配備攪拌機(jī)、泵車等設(shè)備。為確保設(shè)備順利進(jìn)駐施工現(xiàn)場(chǎng)，將場(chǎng)地挖平后利用壓路機(jī)整平，確保全部機(jī)械操作穩(wěn)固。搭建人行爬梯和工作臺(tái)，采用“之”字形連接方式。結(jié)合墩柱結(jié)構(gòu)形式，圓柱墩采用大面積整體鋼模施工，通過(guò)吊運(yùn)混凝土攪拌車完成混凝土澆筑。薄壁空心墩施工復(fù)雜性較高，工藝流程如圖1 所示，采用定制模板施工，開(kāi)展翻模澆筑作業(yè)。在鋼筋綁扎前，確認(rèn)首節(jié)立柱控制點(diǎn)和中心點(diǎn)，確保預(yù)設(shè)檢查線位置正確。待模板安裝合格后，將鋼筋籠運(yùn)至指定位置，在對(duì)應(yīng)位置設(shè)置保護(hù)層。在地面完成模板拼接后，使用吊車起吊，利用纜風(fēng)繩固定。完成模板垂直度調(diào)整后，將模板放至指定位置，從下方與鋼筋連接。在模型內(nèi)澆筑成型，凝結(jié)后拆模。確認(rèn)中系梁和立柱驗(yàn)收合格后，繼續(xù)開(kāi)展后續(xù)作業(yè)。

4.2 控制要點(diǎn)

4.2.1 測(cè)量控制

在高墩柱施工過(guò)程中，測(cè)量作業(yè)為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需加強(qiáng)墩柱中線和高程測(cè)量，做好垂直度和標(biāo)高控制。在中心測(cè)量上利用全站儀測(cè)量立模，搭配使用吊錘球輔助測(cè)量工作。在墩底施工結(jié)束后，利用纏繞鋼絲繩的滑輪架從高處下放10 g 吊錘球，確認(rèn)滑輪架位于工作平臺(tái)中心。與此同時(shí)，在墩底中心預(yù)先設(shè)置鐵板，使吊錘球?qū)?zhǔn)墩底中心，確認(rèn)測(cè)量誤差不超5 m。高程測(cè)量時(shí)，使模板水平，并按5 m 間隔使用全站儀和水準(zhǔn)儀逐一測(cè)量。使用全站儀布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀加密測(cè)量，在墩柱附近設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)，可加強(qiáng)高程監(jiān)控。如在墩柱接縫定位方面應(yīng)確認(rèn)橫截面不動(dòng)，然后完成重心定位。采用預(yù)埋件定位方式按照?qǐng)D紙固定預(yù)埋件，利用膠帶將PVC 管密封嚴(yán)實(shí)，防止?jié)仓^(guò)程中發(fā)生位移。施工時(shí)遇到預(yù)埋件或孔洞，應(yīng)隨時(shí)測(cè)量高程，確認(rèn)誤差在允許范圍內(nèi)。沿縱、橫方向，確認(rèn)護(hù)樁交匯位置，確定墩身重心。

4.2.2 模板施工

在模板施工階段，圓柱墩施工應(yīng)選用高質(zhì)量整體鋼模板，確認(rèn)各部分結(jié)構(gòu)精度合格，外觀、尺寸和表面光潔度達(dá)到要求，且垂直度、同心度偏差符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)墩柱截面組合拼裝模板，應(yīng)完成斷面校準(zhǔn)，按照要求放線。安裝前，在模板表面涂刷脫模劑，吊運(yùn)至規(guī)定位置后利用纜風(fēng)繩調(diào)節(jié)位置，達(dá)到要求后使用螺栓牢固連接，并做好雜物、松散物清理[3]。為保證模板施工安全，設(shè)立首層模板應(yīng)做好尺寸檢查，確保中心對(duì)齊，連接牢靠。反復(fù)使用模板前，檢查模板的剛度、強(qiáng)度、完整度和穩(wěn)定度是否符合要求，通過(guò)鑿毛作業(yè)清理模板，然后均勻涂抹脫模劑。拼接模板應(yīng)先吊運(yùn)小模板，使用定位銷固定，在恰當(dāng)位置安裝水平螺旋扣固定內(nèi)模。確認(rèn)內(nèi)部混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求，可分步拆模，避免硬撬給混凝土帶來(lái)?yè)p傷。

薄壁空心墩采用定制鋼模，沿中心線設(shè)置左右模板拼縫，確認(rèn)與中心線平行。采用翻模施工工藝，將墩身當(dāng)作整體支承形式，按照1 次2 層的方式安裝模板，單層高度達(dá)4.5 m。安裝模板應(yīng)設(shè)置支撐和對(duì)拉螺桿，防止模板變形。結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整節(jié)段數(shù)量和高度，完成各節(jié)段安裝后澆筑混凝土，直至下部凝固后才能拆除下部模板，使用起吊機(jī)完成模板提升。通過(guò)反復(fù)施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高度，期間應(yīng)做好各處接縫處理，保證墩身完整性。在施工實(shí)踐中，利用三維坐標(biāo)法準(zhǔn)確標(biāo)注墩柱各點(diǎn)位置，提前拼接模板和檢查拼縫精準(zhǔn)度，確認(rèn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。墩身模板焊接于施工平臺(tái)上，接縫處模板增設(shè)拉桿，確認(rèn)混凝土澆筑分層在接縫位置。拆模時(shí)，確認(rèn)接縫位置混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，上、下連接強(qiáng)度控制在10～15 MPa，發(fā)現(xiàn)墩身帶有水泥漿需及時(shí)清理。

4.2.3 鋼筋施工

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置加工棚制作鋼筋，在鋼筋進(jìn)場(chǎng)后檢查尺寸、規(guī)格等，并確認(rèn)剛度等性能指標(biāo)符合要求。完成材料除銹、調(diào)直后，按照設(shè)計(jì)下料長(zhǎng)切割。使用砂輪機(jī)加工鋼筋，確認(rèn)切面和鋼筋軸線垂直，禁止出現(xiàn)馬蹄形或翹曲。在鋼筋表面涂刷防銹劑，可運(yùn)輸至指定位置綁扎鋼筋，先接長(zhǎng)豎向鋼筋，后綁扎水平環(huán)筋，最后進(jìn)行內(nèi)、外拉筋，形成完整的鋼筋網(wǎng)。按照梅花形布置交叉點(diǎn)，確認(rèn)箍筋垂直于主筋，間距偏差不超過(guò)10 mm，主筋間距偏差不超過(guò)6 mm。系梁和墩柱鋼筋焊接施工時(shí)，應(yīng)采用整條鋼筋，減少接頭。在墩柱輪廓線區(qū)域，需做好頂面混凝土鑿毛處理，校正主筋狀態(tài)。使用壓力沖水裝置清理表面，設(shè)置勁性骨架和定位框輔助鋼筋拼接，使主筋精準(zhǔn)就位于墩壁中央，整體滿足較好剛度和強(qiáng)度。鋼筋上部設(shè)置預(yù)支塊滾輪，并確保鋼筋保護(hù)層厚達(dá)到要求，使墩柱和樁基混凝土形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)?？招亩招鑼摻罱壴鸀殇摻罨\，加強(qiáng)整體形狀控制，防止結(jié)構(gòu)位移或鋼筋彎折。制作鋼筋籠應(yīng)采用垂直方式安裝波紋管，控制各方向偏差。將主筋埋在最佳位置，確認(rèn)垂直后按照順序安裝箍筋和調(diào)整間距，確認(rèn)各層平直。采取幫條焊方式連接鋼筋，分段制作鋼筋籠，確認(rèn)各節(jié)段連接性能合格。

4.2.4 混凝土施工

在混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)提前做好水泥、碎石等原材料質(zhì)量檢查，并嚴(yán)格按照配比進(jìn)行材料拌和，確認(rèn)混凝土坍落度、和易性等性能符合標(biāo)準(zhǔn)。高墩柱需多次澆筑，提前檢查輸送泵、拌和站等設(shè)備狀態(tài)良好，且模板內(nèi)外干凈，人員、振搗器具到位，實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工。在混凝土澆筑前，提前均勻鋪設(shè)1～2 cm厚同等級(jí)砂漿，確保承臺(tái)頂部濕潤(rùn)。為防止泵管給腳手架帶來(lái)較大沖擊，需裝設(shè)灌注支架，保證人員作業(yè)安全。采取分層澆筑方式，確認(rèn)混凝土1 次入模厚度不超30 cm。采用串筒作業(yè)方式，使混凝土下落至底部，與底面間距不超1.5 m，防止出現(xiàn)離析問(wèn)題。沿順時(shí)針?lè)较虿剂?，插入振搗棒振搗，首次振搗時(shí)間為45～60 s，第二次振搗為20～30 s，振搗點(diǎn)不變，然后關(guān)閉振搗器緩慢拔出，確認(rèn)各部位達(dá)到密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。收漿后開(kāi)展灑水養(yǎng)護(hù)，使用塑料膜包裹表面，確認(rèn)強(qiáng)度達(dá)2.5 MPa 后拆模。

5 結(jié)語(yǔ)

在公路高墩柱施工實(shí)踐中，面對(duì)施工條件復(fù)雜、精度要求高等難點(diǎn)，應(yīng)通過(guò)科學(xué)編制施工方案和把握關(guān)鍵點(diǎn)，保證工程建設(shè)質(zhì)量和安全。在工程施工中，從高墩柱施工普遍存在的問(wèn)題出發(fā)展開(kāi)深入思考，應(yīng)做好中線和高程測(cè)量，在精準(zhǔn)定位的基礎(chǔ)上，結(jié)合圓柱墩和空心墩等不同結(jié)構(gòu)形式，采取適合模板安裝施工方法，并做好鋼筋加工和連接，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范完成混凝土澆筑、振搗等作業(yè)，在強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后拆模。通過(guò)全方位把握高墩柱施工控制要點(diǎn)，能消除工程安全隱患，保證公路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量，為工程帶來(lái)可觀效益的同時(shí)，推動(dòng)工程可持續(xù)發(fā)展。