空心薄壁高墩垂直度控制方案分析

刘　衡

(湖南省永吉高速公路建设开发有限公司，湖南 吉首　416000)



空心薄壁高墩垂直度控制方案分析

刘衡

(湖南省永吉高速公路建设开发有限公司，湖南 吉首416000)

随着山区高速公路的建设，桥墩的高度也越来越高，施工误差也随之变大，且在多种荷载共同影响下，墩身垂直度极易超过结构容许的临界值。通过湖南省默戎特大桥桥墩的工程实践经验，分析了模板定位要素，并提出了采用激光垂准仪和全站仪配合校正模板的液压爬模施工方案，从而保证模板精确定位，准确控制高墩垂直度。该控制方法在高墩爬模施工应用中具有一定的参考价值，对于类似工程具有一定的参考借鉴意义。

；空心；薄壁；高墩；垂直度；施工技术；液压爬模

0　引言

随着山区高速公路的不断建设，连续刚构桥由于其结构简洁、跨越能力强，成为跨越山谷、河流的主要的结构形式[1-10]。因地形、地质条件的限制，百米以上的高墩也随之出现。

随着墩高的增加[11-16]，施工误差也会随之变大，并且在多种荷载的共同影响下，墩身垂直度极易超过结构容许的临界值。从而严重影响到桥墩及结构的稳定性，因此需要深入研究高墩垂直度的控制方法。

夏龙[17]对高75 m的连续刚构桥主墩的施工模板进行了分析，其中墩身垂直度采用全站仪与铅直仪进行控制，控制误差为0.3%H且≤20 mm。

周登燕[18]等对某连续刚构桥主墩采用液压滑膜施工技术，并通过标志法、重垂球、全站仪测量法保证桥墩垂直度≤20 mm。

张允海[19]等对某薄壁空心高墩的翻模施工方案进行了分析。

陈建平等[20]根据日照温度墩顶位移近似解提出了施工中控制墩身变形和轴线偏位的方法。

柴勇[21]介绍了某特大桥桥墩滑模施工技术方案，并采用悬挂重垂线的方法保证桥墩垂直度≤20 mm。

蔡新宁等[22]在某特大桥中采用高墩液压滑翻结合系统进行高墩施工，并对其特点进行了介绍。

张全良等[23]对某高架桥薄壁空心墩线性控制以及翻模施工方案进行了分析，其中墩身垂直度采用垂准仪控制。

本文通过湖南省默戎特大桥空心薄壁高墩液压爬模墩身垂直度控制的工程实践经验，对空心薄壁高墩的垂直度控制方案进行分析，并针对垂直度控制难点，提出校正模板的垂直度控制方案，保证模板在未浇筑砼之前位置偏差<5 mm，浇筑后偏差≤10 mm，对于类似工程具有一定的参考借鉴价值。

1　工程概况

湖南省某特大桥，上部结构为6×30 m+(95 m+3×170 m+95 m)+3×30 m，引桥为30 m预应力混凝土装配式T梁，主桥为5跨预应力混凝土连续刚构单箱单室箱梁。箱梁材料为C55砼。箱梁根部梁高10.75 m，端部及跨中3.75 m，根部至跨中(端部)采用1.8次抛物线变化过渡；箱梁顶部宽12 m，底部宽6 m，底板厚度为100～32 cm，腹板厚度为90～50 cm。主桥最高主墩高119.292 m，材料为C50砼，采用箱型+双肢组合式结构。

主墩立面图如图1。

图1　主墩立面图(单位；cm)

2　高墩垂直度影响因素

薄壁空心高墩墩身垂直度影响因素包括多种因素，主要有以下方面。

2.1施工误差产生的初始缺陷

在实际工程中，墩身难免产生各种初始缺陷，如几何尺寸偏差、材料不均匀以及墩身垂直度偏差等。对于长细比较小的墩身来说，施工造成的初始缺陷和误差对墩身造成的影响较小甚至可以忽略。而对于长细比较大的高墩和超高墩，初始缺陷和误差往往较大，难以忽略不计。

2.2外荷载引起的墩身位移

墩身在施工过程中，除存在施工偏差外，还受到自重、温度、施工偏载以及风荷载等的作用。若不考虑墩身自重等竖向荷载引起的 P-Δ效应，其他外荷载引起的墩身位移也会影响墩身垂直度。

3　垂直度精度检测分析

高墩施工过程为复杂的动态高空作业，且墩身普遍采用大体积混凝土和大模板，模板控制起来难度较大，模板的控制成为施工控制的重中之重。所以在控制好外荷载引起的影响外，墩身垂直度最终可归结为施工模板定位精度的控制，当施工模板的精度达到要求时，墩身垂直度也随之满足要求。故如何保证施工模板的定位精度是控制墩身垂直度的关键。根据本项目现场实测数据，共实测50次，其施工模板偏位因素占88%，检测数据如表1。

表1 施工模板定位精度实测数据序号影响因素出现实次数占比/%1浇筑混凝土前、后爬模模板偏位>5mm4488.02塔吊或地泵操作时对墩身模板的扰动48.03模板爬升过早24.0合计50100.0

4　高墩垂直度模板定位精度控制

高墩施工过程为复杂的高空作业，本文针对高墩的模板施工特点归纳以下施工控制建议。

4.1提高模板操作工人熟练程度措施

操作工人的熟练程度与施工管理是否到位密切相关，必须通过制定相关制度，由表2可知，首先对模板操作工人进行专业技术交底，针对墩身施工制定不同的施工技术方案，如《墩身加工及安装技术》、《爬模施工技术》、《墩身混凝土施工技术》。并组织工人定期定时学习；其次调模操作工人经过严格培训、检查，专人专岗，掌握施工工艺和技术要领。

表2 提高模板操作工人熟练程度的措施内容检查方式检查标准及依据检查技术交底内容及交底对象检查归档的技术交底有技术交底,技术交底内容包含模板校正及加固方法,且组织工人学习8h以上核对调模加固工人是否是参与培训的熟练工人现场核对调模工人人员固定,是经过培训的熟练工人

4.2减小浇筑时震动大的措施

由于本项目爬模架体高7.4 m，模板高4.5 m，合计高度11.9 m，混凝土泵管若固定在钢筋上，则浇筑时对模板的振动影响较大，现场采取将泵管固定于塔吊来减少泵管震动影响模板。

4.3温度、大风控制措施

温度对桥墩垂直度的影响，实质是墩身两侧不均匀温差所引起的，表3为左幅6墩(墩高19.292 m)在温差10 ℃时的实测数据，施工工程中通过设置临时横撑，以提高墩身垂直度的精度。

表3 墩身温差引起的垂直度偏差阶段墩身施工完毕/mm设临时横撑/mm温差10℃3416

根据设计气象资料，桥址处多年平均风速0.8 m/s，气温16 ℃，经现场采用激光垂准仪对该桥引桥某墩柱第7节成品进行测量，测得墩柱无明显摆动(摆动不足1 mm)，风荷载对本桥垂直度基本没有影响。

4.4模板定位方法

墩身模板是通过对拉杆、螺栓、丝杠之间的连接进行定位，如图2，在模板定位时，传统方法是爬模后移装置中的丝杠为模板位置调整施加动力(顶伸——模板前倾；拉缩——模板后仰)，在模板调时，丝杠都受较大拉力或压力。通过现场调查发现，如表4，模板浇筑前后位置偏差大，其中最大值>20 mm，必须对模板定位方法进行改进。

通过定位模板四角拉杆后再转换丝杠受力状态，此时模板产生的位移不再是丝杠位置，经现场实测，该模板定位方案引起的最大偏位仅5 mm，且控制结果为墩柱垂直度最大偏差仅13 mm。 如表5。

图2　模板定位及测点分布图

表4 墩身温差引起的垂直度偏差点号左幅6号墩第10节浇筑前/mm浇筑后/mm浇筑砼前后模板偏差/mm1#-28102#71253#41284#-38115#415116#728217#216148#31815

表5 模板定位方案调整后墩身垂直度偏差墩号节段号浇筑前最大偏差/mm浇筑前后模板偏位最大值/mm墩身垂直度偏差/mm左幅6#墩第11节-478第12节5813第13节31112

4.5模板定位测量控制

通过对左幅6#墩第10节的测量，如表6，垂准仪和全站仪测得结果相差较大，最大达到5 mm。所以优化墩身垂直度控制测量方法势在必行。

表6 测量方法比较表点号全站仪测量垂准仪测量差值顺桥向/mm横桥向/mm顺桥向/mm横桥向/mm顺桥向横桥向1#2-44-52-12#437-23-53#-33-34014#-35-15205#5343-106#26543-27#6-38-2218#4233-11

采用激光垂准仪和全站仪配合校正模板定位精度。首先利用全站仪对被检测高墩的承台放样控制点，作为施工过程中高墩控制点，并在控制点上安装垂准仪进行测量；在墩身开始浇筑时，采用全站仪进行施工放线，放出基础纵横两条轴线方向4个控制点，以其指导墩身施工；将2台激光垂准仪同时置于墩底的同一条轴线上2个控制点上，并测出墩身的纵、横轴线，如图3。

图3　墩身控制点示意图(单位；cm)

左幅6墩共浇筑墩柱10节，统计发现各节段初始偏位大于5 mm的共有3段，最大偏差分别为7、8、8 mm，根据测量结果，对模板进行调整，调整后模板初始偏差分别为2、4、5 mm，保证模板在未浇筑砼之前位置偏差小于5 mm。

5　结语

1) 本文通过分析高墩垂直度模板定位影响因素的统计，施工模板偏位因素占88%，是高墩垂直度模板控制的重点。

2) 采用激光垂准仪和全站仪配合对高墩爬模施工模板的定位精度控制，充分利用了以往测量方法的优点，提高了高墩的垂直度，保证模板在未浇筑砼之前位置偏差<5 mm，浇筑后偏差≤10 mm，比常规方法的控制精度有较大提高。

3) 本文高墩垂直度控制方法确保了施工质量，同时也节约了施工成本。该控制方法在高墩爬模施工应用中具有一定的参考价值，对于类似工程具有一定的参考借鉴意义。

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2016-08-02

刘衡(1988-)，男，主要从事高速公路管理工作。

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