浅谈山区高速公路空心薄壁高墩施工技术

包纯风,吴江锋,朱慧明,林 燕

(1.浙江省宏途交通建设有限公司，杭州 310051;2.杭州市市政设施监管中心，杭州 310003)

浅谈山区高速公路空心薄壁高墩施工技术

包纯风1,吴江锋1,朱慧明1,林 燕2

(1.浙江省宏途交通建设有限公司，杭州 310051;2.杭州市市政设施监管中心，杭州 310003)

本文通过对石柱高架桥空心薄壁墩施工特点、施工方案比选、施工工艺等方面进行了分析研究，着重论述了各施工平台设置的方案，并对空心薄壁墩的模板施工、测量控制、砼施工质量控制等质量控制措施进行了总结，为今后高墩施工提供技术支持。

空心薄壁墩;翻模;工艺;质量控制

1 概 述

1.1 工程概况

石柱高架桥位于杭新景高速公路K177+095.88～K178+824.52处，全长1,728.64 m，其上部结构为30 m、40 m预应力砼T梁，下部结构采用矩形单柱式等截面空心薄壁墩及双柱圆柱墩。其中空心薄壁墩有59个(占全桥墩柱数量的51.3 %)，最高墩高为52.72 m，最低为30.47 m，平均墩高44.45 m，断面尺寸为6.0 m×2.6 m，壁厚60 cm，底端实心段高150 cm，内侧分别设40 cm×200 cm(横向)和60 cm×200 cm(纵向)的倒角，顶端实心段高150 cm，内侧分别设40 cm×60 cm(横向)和60 cm×60 cm(纵向)的倒角。空心墩箱室高度除首个箱室高度为6.50 m或8.50 m外，中间标准节段箱室高度为7.50 m，墩顶箱室高度视墩高而定；相邻箱室之间设置1道厚50 cm的横隔板。

本项目位于浙西中低山区，地貌以中低山和高丘为主，平原、低丘穿插其间。本标段所在有典型的岩溶地貌，地表灰岩裸露。

墩身一般构造三维视图详见图1。

图1 墩身三维视图

1.2 空心薄壁墩施工特点

(1)施工难度大

高墩施工主要解决四个问题：砼的输送；模板的安装与拆除；钢筋的高空连接；材料、人员的提升。高墩施工主要有两个技术难度：混凝土分段施工接茬处，外观质量难以保证；模板支撑困难，其竖直度主要靠模板自身稳固和连接时适当调整来控制。

(2)施工周期长、投入大

需同时投入多台塔吊或脚手架、吊机、多套模板，总体施工时间较长，其成本及各种费用较大。

(3)地形复杂、交通运输不便

本桥基本沿山区溪流走向布设，溪流迂回穿越，桥梁跨溪流、山体交错进行，地形起伏较大，给施工便道和场地的设置带来极大的困难，造成工程车辆和施工机械无法抵达施工现场和正常工作。

由于空心薄壁墩施工难度大、施工周期长、投入大、地形条件差，并且施工时间不确定因素和干扰因素很多，对前期准备和桩基施工等紧前工作的时间安排要求很高，同时给梁板安装、桥面系施工等紧后工作带来极大的压力。

2 施工方案比选

目前，空心薄壁墩常规施工方法有以下四种：

(1)滑模施工法。该方法工期能保证，但设计有横隔板，施工难度较大，同比必须耗用大量滑升支承杆材料和测量、施工定位的劲性骨架材料，成本较高。另外，滑模工艺要求严格，且昼夜连续施工，中途不能停止，在雨季施工，砼质量难以保证，管理难度较大。

(2)爬模施工法。该方法实现了节段施工流水作业，劳动强度小，操作便捷，工期能够把握，但爬升结构体系复杂，工序较繁琐，成本较高，质量难以保证。

(3)满堂支架翻模施工法。该方法可全封闭防护施工，安全可控性较高，砼外观易保证；但施工工序多，施工周期较长，工期不易控制；脚手架施工需大量钢管、扣件，多个墩同步施工，周转材料用量太大，对人员需求量大，成本较高。

(4)无支架翻模施工法。该方法施工操作平台为一次性作业无需拆装，操作简单，周转快，施工工期可控，砼外观易保证；但需采用塔吊起吊模板，投入设备较多；且需在模板支架外增设防护网等保护措施。

鉴于本项目石柱高架桥空心墩数量多，工期紧张，通过反复论证，最终采用无支架翻模施工法，施工平台依附于翻模上，使用塔吊配合人工吊装钢筋及提升模板。混凝土由拌和站集中拌制，用罐车运输至工地，采用混凝土输送泵泵送入模，并以插入式振捣棒振捣。

3 施工工艺

3.1 施工平台设置

(1)立模及砼浇筑平台(详见图2)

在模板周围采用12#槽钢搭设框架，框架上放大块木板作为工作面，并焊接1.2 m高的护栏；木板用铁丝牢牢绑扎在框架上，护栏上挂安全网，保证施工安全。工作平台每节模板设置一道，立模、紧固对拉螺杆的施工人员站于其上面。

(2)空心墩内部工作平台：制作一挂篮，提升后吊挂在钢筋骨架上，用于存放工具、材料等。

(3)钢筋绑扎工作平台：制作一个角钢框架，套在钢筋骨架外面，以外模为支撑，用于钢筋绑扎，具体详见图3。

图2 模板支架侧面示意图

图3 钢筋绑扎工作平台

(4)施工及砼输送走道

整体式桥梁桥墩施工时，施工人员通过塔吊内人行爬梯垂直上下，经过塔架和墩身之间的人行钢便桥，到达施工部位。人行天桥用型钢加工骨架，上铺大块木板，并在其两旁焊接1m护栏，在护栏外侧挂安全网。砼施工采用混凝土泵送入模，混凝土泵管附着于塔吊塔柱上，同样通过人行天桥铺设至墩上。

分离式桥梁桥墩施工时，塔吊附着墩施工，该墩砼输送走道砼泵管附着于塔吊塔柱上至墩顶，离塔吊较远的墩搭设装配式人行爬梯作为施工及砼输送走道，具体详见图4～图7。

图4 整体式桥梁塔吊施工示意图

图5 分离式桥梁塔吊施工示意图

图6 整体式桥梁塔吊位置示意图

图7 分离式桥梁塔吊位置示意图

3.2 具体实施方案

(1)钢筋预埋

在承台混凝土浇筑之前，预埋墩身钢筋。在承台钢筋骨架上通过全站仪放出空心墩墩身的4个控制点，以此为依据放出墩身预埋钢筋大样。为保证承台钢筋骨架不变形及墩身钢筋位置的准确性，预埋钢筋外露长度不宜过长。为方便施工，外露长度可以为0.5 m及2.0 m两种。

(2)承台凿毛清理

在承台混凝土浇筑后，将承台墩底部分混凝土凿毛、并清除松散混凝土，露出新鲜混凝土，最后用高压风将杂物吹出。

(3)测量放样

在墩身首次浇筑段钢筋绑扎完成后，于立模部分抹上一层砂浆后用水准仪找平，并于其上测量放样墩身四角关键点，使用墨线弹出立模线。

第一节墩身位置非常关键，必须采用全站仪精测，确保墩身位置的准确性。同时在承台上定出比墩身宽度大30 cm的四个角点，用钢钉、红漆作记号，供后续钢筋、模板安装时通过挂锤球、钢尺量测来定位和检验。

(4)钢筋加工及安装

由于空心薄壁墩墩身较高，为加快施工进度，确保施工质量和安全，降低高空作业的困难度，主筋连接采用滚压直螺纹套筒连接方法。为方便施工，增加钢筋稳定性，主筋长度定长为10.5 m /12 m，最后一次钢筋接长尺寸在施工中确定，具体详见图8。

图8 钢筋加工示意图

钢筋绑扎完成后，位置出现偏差，须对其校正，采用空心墩内侧设置预埋件，用手拉葫芦校正钢筋骨架。

钢筋采用塔吊小数量提升到位，再连接安装。为方便上节钢筋和模板位置的调整，在墩身内侧钢筋骨架上，预先焊接几处不同位置的拉环钢筋供拉缆绳之用。拉环用直径Φ20 mm的圆钢弯制。

(5)模板施工

本桥高墩外模采用大块钢模翻模施工，面板为6 mm的钢板，槽钢作背楞。每套外模分3节，每节长2.0 m，共长6.0 m，第一次墩身浇筑高度为6 m，其余墩身施工节段高度为4 m。

施工后待已浇节段砼强度达到2.5 MPa后，拆除底端的2节模板，然后在已有的第3节模板上支立拼装另外的两节模板从而进行下节墩身砼的浇筑施工，以后每次浇筑高度均为4 m，如此重复，直至浇筑到墩顶。墩身每4 m设一道施工接缝，为一个施工周期，横隔板与墩身整体浇筑。

在整个翻转模板施工过程3节模板交替往上翻，始终保持有一节模板与已施工的墩身砼接触，作为上层模板的支承结构，避免接缝“错台”，保证砼层缝平顺，同时避免浇注上层砼时出现“流泪”现象。

墩身内模为组合小块钢模组拼而成，钢模采用6 mm 的面板，外楞间距以及螺栓预留孔间距同墩身外模板。

(6)混凝土浇筑

混凝土施工采用拌和楼集中拌制，混凝土罐车运输至施工现场，用混凝土输送泵入模，用插入式振捣器振捣，在模板拆除后用环布于模板上的洒水管连续洒水养生，分节段浇筑完成。

(7)拆模及养生

采用塔吊进行模板的拆除。首先吊住要拆的一侧模板，另一侧通过两根钢丝绳紧捆在上层模板下口吊环处，然后人工松开横向拉杆使模板脱离，脱模后即进行清洁和涂抹脱模剂等工作，确保混凝土面的光洁，然后用塔吊提升就位。

高墩养生采用喷淋法，沿墩身高度延伸高压水管，按照墩身截面尺寸加工环形喷淋水管，喷淋水管固定在模板下端的工作平台靠墩身一侧，用高扬程压力泵给纵向水管送水,纵向水管给环形喷淋管送水，环形水管将水直接喷至混凝土表面，脱模后养生持续时间不少于7天。

4 施工质量控制措施

4.1 模板施工质量控制

(1)模板试拼

模板到达施工现场后，应进行试拼。试拼重点检查模板长宽尺寸、对角线长、模板拼缝，表面平整度和边线的垂直度等，检查无误后方可使用。

(2)模板纠偏

每节模板安装时可在两节模板间的缝隙用0.5～1 mm薄钢板塞填以便纠偏。

(3)施工中模板的检查

模板在安装及拆卸过程中，严禁碰撞，以免变形。模板在调整时，注意其垂直度及接缝情况。节段砼浇筑前，严格检查各对拉螺杆的定位情况，螺母要拧紧上牢，并在砼浇筑过程中加强巡视，以免丝扣滑脱。模板在周转使用过程中，经常检查其表面及肋带，及时修整，以确保表面平整度及外形尺寸满足设计要求。

4.2 空心薄壁墩测量控制

为保证高墩柱施工质量，使得桥墩线形切实得到控制，高墩柱施工控制测量放样从以下几个方面进行控制：

4.2.1 平面及垂直度控制

(1)施工平面控制网采用以桥轴线为一边的大地四边形网，同时在桥梁附近中线位置处布设控制点。

(2)由于全站仪采用棱镜确定点位，在高空施工时由于风力等外界荷载的影响，其在空中均匀摇摆，一台仪器无法准确控制点位，在进行高墩施工时，采用两台全站仪进行定位，避免一台仪器放样产生问题，不能被及时发现。

(3)选取合适的测量时间。每次测量时间固定在温度、阳光等气候因素影响较小的上午7：00～8：00或下午4：00～5：00左右，尽量避开阳光照射的温差对墩柱造成的偏移。

(4)过程控制。 第一节墩身的立模控制是很关键的。由于采用翻模施工，第一节墩身立模后必需确保模板顶面的平整度(可采用水平管检测)，为后续翻立模板垂直度的良好控制创造先决条件。

模板安装前在墩身上测放出模板的四个控制点，模板安装时利用线锤复核模板的垂直度。模板安装完成后，利用测量墩身实际四角坐标与理论坐标对比，利用手拉葫芦调整模板。为确保墩身截面尺寸准确，每次模板安装完成后对墩身模板的8个角点挂线锤复核，每隔2～3模用全站仪对墩身进行四角复测，发现模板偏位之后应立即对模板轴线进行调整，为确保线形美观，调整应分多次进行，不能一次到位。

在浇筑过程中，安排专人(木工)不定时对模板四周进行锤球挂测，严密关注模板的变形及移位，一旦发现问题，立即停止砼浇筑，并第一时间采取相关措施，确保结构的施工质量。

4.2.2 高程控制

(1)控制网布设进度应满足施工规范要求，同时应定期对控制网进行复核，避免其产生位移不被发现，造成质量问题。

(2)测量仪器必须专人使用，使用过程应定期进行常规仪器检测项目检查。

(3)过程控制。主要从以下四点进行控制：

①墩柱与水准点高差在20 m以内，采用悬挂钢尺(在钢尺底部悬挂10 kg垂球，同时避免钢尺扭曲、打折现象的出现)，水准仪从控制点测量。

②高度超过20 m时采用上述方法将水准点引至墩柱上，或根据地形另设控制点。

③任何水准测量必须采用往返测，也就是所有水准测量必须为闭合测量。

④对于无法采用水准仪进行高程控制的墩位，如无法就近布置水准点，则可采用全站仪配合钢尺、垂球进行高度控制，但在墩柱顶部应采用精度较高的水准仪进行控制，确保墩顶标高在精度控制范围内。

4.3 砼施工质量控制

空心薄壁墩施工由于多次翻模，多次浇筑，易导致砼外观质量下降。为确保砼质量满足设计及规范要求，施工中宜采取如下措施：

(1)加强原材料控制，确保同个墩采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂，确保外观的一致性。同时选用低水化热的水泥品种、控制水灰比、减少模板与砼间的摩阻力、加强养护、控制拆模时间等，以减少砼收缩及水化热对结构的影响，避免收缩和水化热裂缝的产生。

(2)为了保证上下浇筑段混凝土的良好结合，待混凝土强度达到2.5 MPa后进行人工凿毛。首先必须将混凝土表面的浮浆凿掉，露出石子，凿深1～2 cm，凿完后先用高压风枪吹掉混凝土残渣，再用高压水冲洗干净，以保证凿毛的混凝土面清洁。严格控制相邻两次砼浇筑的龄期差，一般控制在10天以内，最大不得超过20天。

(3)施工缝处理。在浇筑每一板混凝土时必须浇筑到和模板上缘平齐(清除浮浆后) ，然后把靠模板侧1 ～2 cm处的混凝土抹平，确保施工缝和模板接缝重合，以保证墩身混凝土的整体外观质量。

(4)加强砼振捣。混凝土浇筑中，采取定人定岗负责振捣。振捣顺序为先振捣倒角处，再从两边向中间振捣。同时在砼浇筑过程中，两台振动棒在同时振捣中，应同时对称振捣，严禁振动棒撞击模板，以避免模板应外力振动而偏移。

(5)混凝土拆模后，夏天立即采用高压水管喷淋养护，使墩柱表面保持湿润状态。冬天在混凝土表面覆盖塑料薄膜保温，同时洒水养生。

5 结 语

本项目空心薄壁墩翻模技术在石柱高架桥的高墩施工中，取得了施工速度快、工艺效果好、安全可控等显著效果，受到各方的一致好评。

随着我国高速公路建设的迅速发展，高墩大跨桥梁日益增多，通过对石柱高架桥空心薄壁高墩翻模施工技术的分析总结，为其他类似桥墩的施工积累了一定经验。

[1]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S]．

[2]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册(桥涵)[M]．北京:人民交通出版社,2000.

[3]李燕粉.陆家埝大桥薄壁空心墩施工技术[J]．石家庄铁道学院学报，2004,(2):107-110.

On the Mountain Highway Construction Technology of Hollow Thin-walled High Pier

BAO Chun-feng1,WU Jiang-feng1,ZHU Hui-ming1,LIN Yan2

(1.Zhejiang Hongtu Transportation Construction Company，Hangzhou 310051,China; 2.Hangzhou municipal facilities supervision center,Hangzhou 310003,China)

This paper analysis the Hollow Pier stone viaduct construction features, construction scheme selection, construction technology and other aspects, and focuses on the platform set by each construction, then template construction hollow thin-walled pier, measurement and control construction quality control of concrete quality control measures are summarized to provide technical support for future high pier construction.

hollow pie;turning model;process;quality control

2014-06-09

包纯风(1976-)，男，浙江东阳人，高级工程师，E-mail：576091449@qq.com。

U445.559

A ?

10.3969/j.issn.1671-234X.2014.03.008

1671-234X(2014)03-0037-06