橋梁圓端形空心墩柱施工技術(shù)要點(diǎn)探究

摘 要：本研究以某水道橋段設(shè)計(jì)的128個圓端形空心墩施工項(xiàng)目為例，對其施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討。該項(xiàng)目的主要施工難點(diǎn)是墩體的幾何尺寸較大以及坡面結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性。研究的主要目的是針對該項(xiàng)目的空心墩施工方法進(jìn)行深入分析，特別關(guān)注鋼模板的預(yù)制加工及進(jìn)場驗(yàn)收階段的質(zhì)量控制措施。為解決施工問題，本研究將墩體分為下實(shí)體段、空心段、墩頂實(shí)體段，并分別討論了鋼筋安裝、模板安裝以及混凝土澆筑這3個關(guān)鍵工序的技術(shù)要點(diǎn)。此外，本研究還從成品質(zhì)量檢驗(yàn)的角度出發(fā)，探討了墩身允許偏差的控制標(biāo)準(zhǔn)及無損檢測的方法和結(jié)果，保證最終結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過研究這些技術(shù)要點(diǎn)，不僅為圓端形空心墩施工提供了有效指導(dǎo)，還為類似項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：橋梁圓端形空心墩；施工技術(shù)要點(diǎn)；質(zhì)量檢驗(yàn)

中圖分類號：U 445" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在現(xiàn)代橋梁工程中，圓端形空心墩柱是一種大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的弧形設(shè)計(jì)使這類結(jié)構(gòu)在模板工程以及混凝土澆筑過程中施工難度較高。因此，在具體實(shí)踐中，需要精確的鋼模板預(yù)制、分層混凝土澆筑以及振搗作業(yè)，同時還須嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層的厚度。本研究旨在探討圓端形空心墩柱的施工技術(shù)要點(diǎn)，重點(diǎn)分析鋼模板的預(yù)制加工、混凝土分層澆筑及鋼筋保護(hù)層控制等關(guān)鍵工序。結(jié)合具體項(xiàng)目特點(diǎn)，系統(tǒng)化地研究這些技術(shù)要點(diǎn)，可以有效提高工程質(zhì)量并解決施工中的實(shí)際問題。期望通過本研究能夠明確各個施工工序中的技術(shù)難點(diǎn)，并提出針對性的改進(jìn)措施，優(yōu)化施工過程，保證工程質(zhì)量，為后續(xù)的橋梁施工技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

該水道特大橋橋墩采用128個空心墩，以C35或C40混凝土澆筑而成，混凝土用量為43973m3，鋼筋用量為4103t。部分墩體的設(shè)計(jì)方案見表1。墩體高度為28.0～34.0m，墩頂最大尺寸為22.8m×3.8m。

2 橋梁圓端形空心墩柱施工技術(shù)要點(diǎn)

在本項(xiàng)目中，128個圓端形空心墩柱是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。這些墩柱采用C35以及C40混凝土澆筑。本次研究針對這樣大規(guī)模的空心墩柱施工，探究其技術(shù)要點(diǎn)，具有顯著的技術(shù)價值。對施工技術(shù)進(jìn)行深入分析，不僅能提高施工效率，還能為類似工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，推動橋梁建設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

2.1 空心墩整體施工工藝

空心墩的整體施工流程：測量承臺面墩身尺寸→墩身尺寸內(nèi)承面施工→安裝底部實(shí)心段鋼筋→鋼筋檢查合格后安裝底部實(shí)心段模板→復(fù)測模板并報驗(yàn)→底部實(shí)心段混凝土澆筑施工→第一次空心鋼筋綁扎→鋼筋檢查合格后進(jìn)行第一次空心模板安裝→復(fù)測模板并報驗(yàn)→模板檢驗(yàn)合格后進(jìn)行第一次空心混凝土澆筑→空心段循環(huán)施工，最后一次應(yīng)包括倒角→頂部實(shí)心段鋼筋施工→鋼筋檢驗(yàn)合格后進(jìn)行頂部實(shí)心段模板施工→頂部實(shí)心段混凝土施工→墊石放樣→墊石鋼筋安裝→墊石模板施工→墊石混凝土施工[1]。

2.2 空心墩關(guān)鍵工序施工技術(shù)細(xì)節(jié)

2.2.1 模板加工及驗(yàn)收

該項(xiàng)目墩身澆筑采用鋼模板，由專業(yè)廠家預(yù)制模板。為保證模板質(zhì)量，需要對加工過程及成品進(jìn)行質(zhì)量管控和驗(yàn)收。

模板加工過程質(zhì)量驗(yàn)收：當(dāng)進(jìn)行鋼板下料時，施工人員需要使用自動數(shù)控切割技術(shù)進(jìn)行下料，允許的公差為±0.5mm。這種高精度的切割方式能夠保證切割面的精確度，切割方式的坡口角度偏差＜±5″。因此，在切割過程中，施工人員要嚴(yán)格控制切割角度，保證坡口的精確度以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)進(jìn)行鋼面板質(zhì)量驗(yàn)收工作時，需要對表面平整度、表面缺陷、面板的長度和寬度以及面板對角線差等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，為了保證鋼板表面沒有明顯的不平，要仔細(xì)檢查表面是否存在裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。此外，需要對面板的長度、寬度進(jìn)行精確測量，允許的偏差為±0.5mm，保證鋼板的尺寸符合設(shè)計(jì)要求，面板對角線差不應(yīng)超過1.5mm，保證鋼板的整體尺寸精度。

當(dāng)鋼板上進(jìn)行鉆孔或沖孔作業(yè)時，相鄰孔距的允許公差不得超過±0.5mm。想要達(dá)到該精度要求，施工人員需要對每個孔的位置進(jìn)行精確控制，保證孔與孔之間的距離符合設(shè)計(jì)要求。同時，孔距的累計(jì)偏差也不應(yīng)超過±1.0mm，只有在滿足這些公差要求的情況下，才能保證鋼板的加工質(zhì)量。

模板出廠組拼及驗(yàn)收：在模板出廠驗(yàn)收階段，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求檢查拼接效果，良好的密封性和拼接效果是保證工程質(zhì)量的重要技術(shù)措施，可避免漏漿。模板組裝尺寸的允許偏差見表2。

2.2.2 下實(shí)體段施工要點(diǎn)

2.2.2.1 下實(shí)體段鋼筋施工要點(diǎn)

在使用鋼筋前，應(yīng)按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，包括冷彎性能、斷后延長率、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、質(zhì)量偏差等。以質(zhì)量偏差檢驗(yàn)為例，隨機(jī)截取5支長度不小于500mm的主筋施工材料，用公式（1）計(jì)算鋼筋的質(zhì)量偏差。

（1）

式中：mσ為鋼筋的質(zhì)量偏差；m1為5個鋼筋試樣的總質(zhì)量；L為5個鋼筋試樣的總長度；mL為5個鋼筋試樣的理論質(zhì)量。在加工鋼筋的過程中，應(yīng)對其進(jìn)行除銹和調(diào)直。在鋼筋安裝階段，著重控制受力筋排距、分布鋼筋的間距、箍筋間距以及鋼筋保護(hù)層厚度，各質(zhì)量控制指標(biāo)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

2.2.2.2 下實(shí)體段模板施工要點(diǎn)

支模前，需要在鋼筋外側(cè)設(shè)置墊塊，用來控制混凝土保護(hù)層的厚度，墊塊數(shù)量為4塊/m2，其強(qiáng)度應(yīng)≥35MPa，應(yīng)分散布置墊塊。當(dāng)拼接安裝墩身模板時，需要將其表面清理干凈，必要時使用磨光機(jī)打磨鋼模板表面[2]。待模板處理完成后，在其表面涂抹脫模劑。當(dāng)安裝首節(jié)模板時，使用?25mm精軋螺紋鋼固定其內(nèi)、外模板，在內(nèi)模處設(shè)置支撐桿，強(qiáng)化支護(hù)效果。在安裝完成后，檢查相鄰模板錯臺、預(yù)埋件和預(yù)留孔的位置，不得超過允許偏差。

2.2.2.3 下實(shí)體段混凝土施工要點(diǎn)

下實(shí)體墩身以C35混凝土澆筑而成，在拌合站集中制備混凝土，利用混凝土罐車將其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，要求坍落度在160～200 mm。下實(shí)體段混凝土采用分層澆筑的施工方法，每層厚度為20～50 cm，澆筑速度為2.0 m/h。由于采用分層澆筑，因此為消除上下層混凝土之間的施工接縫，應(yīng)將振搗棒插入下層混凝土5～10 cm，每次振搗時間控制在10～20s，直至開始泛漿[3]。

2.2.3 空心段施工要點(diǎn)

2.2.3.1 空心段鋼筋施工

可借用外模平臺及內(nèi)模板的內(nèi)撐綁扎空心段鋼筋，在鋼模板預(yù)制施工中，同時生產(chǎn)相應(yīng)的外模施工平臺，在現(xiàn)場組裝模板及施工平臺，完成鋼筋綁扎。鋼筋的檢驗(yàn)方法和內(nèi)容參照下實(shí)體段，相應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2—2018）。

2.2.3.2 空心段模板施工

當(dāng)首節(jié)模板施工時，將模板支立于承臺頂面，第二節(jié)模板支立于前段模板上。澆筑該空心墩段混凝土，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時，即可進(jìn)行拆模，在具體實(shí)施過程中，應(yīng)保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性[4]。如果拆模未引起棱角受損，那么拆除的模板可轉(zhuǎn)移至其他施工段。模板安裝后同樣需要檢查表面平整度、預(yù)埋件、預(yù)留孔位置，相應(yīng)指標(biāo)的允許偏差分別為5mm、1mm、3mm。

2.2.3.3 空心段混凝土施工

空心段混凝土的澆筑方法與下實(shí)體段基本相同，表4為該段混凝土施工的控制指標(biāo)。

2.2.4 墩頂實(shí)體段施工要點(diǎn)

蓋板預(yù)制：空心墩頂部為蓋板，采用鋼筋混凝土預(yù)制蓋板。墩內(nèi)頂空形狀為圓端型，兩側(cè)圓端半徑分別為100 cm、150 cm，圓端與平直段連接，后者的長度為500 cm，蓋板厚度設(shè)計(jì)為15 cm。當(dāng)預(yù)制蓋板時，利用?16的HRB400E鋼筋制作單層鋼筋網(wǎng)片，按照20cm×20cm設(shè)置鋼筋水平向和縱向間距。按照該設(shè)計(jì)方案，鋼筋上下混凝土保護(hù)層的厚度分別為12 cm和3 cm，四周混凝土保護(hù)層的厚度為3 cm。蓋板預(yù)制的工序包括綁扎鋼筋、立模、澆筑、振搗。

上實(shí)體段鋼筋、模板及混凝土澆筑施工：上實(shí)體段鋼筋、模板及混凝土施工的方法基本與下實(shí)體段相同。

支承墊石施工要點(diǎn)：施工前按照設(shè)計(jì)要求對墩頂墊石的位置進(jìn)行放樣，復(fù)核完畢后使用墨線彈出墊石四周的邊線及支座中心線。在墩頂墊石位置的施工作業(yè)過程中，施工人員需要對現(xiàn)有的混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理。通過鑿毛使新鮮的混凝土能夠充分暴露出來，從而使新舊混凝土之間進(jìn)行良好粘結(jié)。在鑿毛過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鑿毛的深度，使其保持在0.5cm～1.0cm。這樣既能保證混凝土表面的粗糙度，又能避免對原有結(jié)構(gòu)造成不必要的損傷。在鑿毛完成后，施工人員使用高壓風(fēng)槍對混凝土表面進(jìn)行徹底的清理，去除所有的碎屑、灰塵。在清理過程中，應(yīng)保證完全清除所有碎屑和灰塵，避免影響后續(xù)施工。在頂帽施工階段，需要預(yù)埋墊石鋼筋。在具體實(shí)踐中，為了防止鋼筋在施工過程中發(fā)生偏移，施工人員須采取固定措施，保證結(jié)構(gòu)的耐久性、保障安全性。

在混凝土澆筑過程中，支承墊石作為結(jié)構(gòu)體系中的重要組成部分，其施工質(zhì)量直接影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，當(dāng)澆筑支承墊石時，施工人員始終保持振搗方法、澆筑速度與其他部位保持一致。在振搗過程中，施工人員根據(jù)混凝土的坍落度以及澆筑厚度，調(diào)整振搗的頻率以及持續(xù)時間，保證混凝土內(nèi)部無空洞、無氣泡，達(dá)到最佳的密實(shí)狀態(tài)。此外，澆筑速度也是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。澆筑速度過快或過慢，都可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，從而影響其整體性能。因此，當(dāng)澆筑支承墊石時，施工人員始終保持穩(wěn)定的澆筑速度，避免過快導(dǎo)致混凝土流動性不足，或過慢引起混凝土分層、泌水等問題。在振搗以及澆筑過程中，施工人員還須特別注意蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。前者主要是由混凝土內(nèi)部存在大量空洞、氣泡而導(dǎo)致，會嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度與耐久性。后者則是由混凝土表面水分蒸發(fā)過快或振搗不足引起，它使混凝土表面變得粗糙不平，影響混凝土構(gòu)建整體美觀型。為了避免這些問題，施工人員在混凝土中適量添加減水劑、引氣劑等外加劑，利用這種方式改善混凝土的工作性能和流動性。

2.3 空心墩施工質(zhì)量檢驗(yàn)

2.3.1 墩身允許偏差檢驗(yàn)方法

在施工結(jié)束后，應(yīng)檢查混凝土墩身的偏差控制效果，具體檢查內(nèi)容及方法見表5。經(jīng)實(shí)測，空心墩壁厚最大偏差為+4mm，平整度最大偏差為3mm，預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的最大偏差為4mm，其他各項(xiàng)檢測內(nèi)容均滿足要求。

2.3.2 墩身混凝土無損檢測

可用無損檢測技術(shù)檢測墩身強(qiáng)度檢測和鋼筋保護(hù)層，強(qiáng)度檢測可采用回彈法或者超聲回彈法。在墩身選擇測區(qū)，測量16個回彈值，剔除3個最大值和3個最小值，用公式（2）計(jì)算測區(qū)平均回彈值。

（2）

式中：Rm為回彈值的均值；Ri為第i個回彈值?？梢杂霉剑?）換算測區(qū)的混凝土強(qiáng)度值。

fc cu，i=0.0250×10-0.358dmi Rmi2.0108" " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：為測區(qū)混凝土換算強(qiáng)度值；Rmi為測區(qū)經(jīng)修正后的平均回彈值；dmi為測區(qū)平均碳化深度；系數(shù)0.0250為回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度之間的換算系數(shù)，當(dāng)dmi＜0.5mm時，按照無碳化處理[5]。以下實(shí)體段混凝土強(qiáng)度檢測為例，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為35MPa，經(jīng)回彈法檢測，強(qiáng)度均值為36.8MPa，最低值為35.3MPa，符合設(shè)計(jì)要求。

3 橋梁圓端形空心墩柱施工技術(shù)施工效果驗(yàn)證

在本次研究中，為了驗(yàn)證所提出的施工方案的有效性，施工人員對施工效果進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析（見表6）。

分析表6可以發(fā)現(xiàn)，圓端形空心墩柱施工方案在混凝土以及鋼筋的用量上更為節(jié)約，施工周期更短，施工成本更低，同時混凝土強(qiáng)度有所提高，施工難度降低，質(zhì)量缺陷率大幅降低。上述數(shù)據(jù)充分證明了新型施工方案在材料節(jié)約、施工效率、成本控制、質(zhì)量保證等方面的有效性。

4 結(jié)語

本研究揭示了圓端形空心墩柱施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量控制要點(diǎn)，對類似工程具有指導(dǎo)意義。在理論研究方面，本研究豐富了橋梁施工技術(shù)的理論體系，為空心墩柱施工提供了科學(xué)依據(jù)；在實(shí)用價值方面，通過優(yōu)化施工工藝，有效提高了施工效率和結(jié)構(gòu)安全性，降低了工程成本。與先前研究相比，本文在施工工藝優(yōu)化、質(zhì)量控制措施等方面提出了新的見解，特別是在施工難點(diǎn)分析以及解決方案上有所創(chuàng)新。然而，橋梁施工環(huán)境具有復(fù)雜性與多變性，因此本研究仍存在一定的局限性。例如，對極端天氣條件下的施工技術(shù)措施以及新型材料在圓端形空心墩柱中的應(yīng)用，尚未進(jìn)行深入探討。針對本文未涉及的問題，建議未來可以從以下幾方面進(jìn)行研究：探索新型材料在圓端形空心墩柱中的應(yīng)用潛力，以期進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)性能和施工效率；結(jié)合大數(shù)據(jù)和智能化技術(shù)，開發(fā)更為精確的施工過程監(jiān)測與控制方法，為橋梁施工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供支持。

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