高铁建设中特大桥桥墩施工要点探讨

王丽琴

摘 要：该文基于笔者多年从事高速铁路土建工程施工的工作经验，以某特大桥桥墩施工为研究对象，结合某高速铁路特大桥3#墩31.5 m、7#墩39 m薄壁高墩的施工，研究探讨了空心薄壁高墩施工方案选定、模板设计、混凝土的施工、高墩控制测量、混凝土外观质量控制措施，全文是笔者基于工程背景实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：空心高墩 薄壁 施工技术

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0020-02

1 工程概况

某高速铁路特大桥全长1 084.70 m，桥中心里程DK171+780.36位于，位于R=8 000 m的圆曲线上；全桥均在+6‰坡道上。孔跨布置为：20～32m+1～24 m+12～32 m后张法预应力混凝土组合箱梁。该桥3#墩墩高31.5 m，采用钻孔桩基础；7#墩墩高39 m，采用台阶式扩大基础；墩身为变截面空心墩，壁厚50 cm。桥址区为剥蚀低山及山间谷地，山谷洼地主要为旱地及梯形水田，海拔在161～200 m，相对高差40 m左右；洼地两侧山体主要为杉树林，植被发育较好；地表水主要由大气降水补给；地下水主要为孔隙潜水，整体水位埋深较深，一般为3.5～13.2 m，山谷稍浅，水量不大，地下水和地表水对钢筋混凝土均无侵蚀性。

2 总体施工方案

由于桥址区属剥蚀低山及山间谷地地貌，地面起伏相对不大，施工条件相对恶劣，这就要求施工方案必须解决垂直运输、水平运输、混凝土输送、支架模板等问题。根据现场调查及工期要求，对各种施工方案进行经济比较，采用移挖作填尽量根据现场地形顺桥修建一条施工便道，既满足各墩的施工需要，又解决了材料的运输问题，保证了工期。垂直运输方面，因全桥除2#墩高23 m，3#墩高31.5 m、4#墩高21.5 m、6#墩高30.5 m、7#墩高39 m、8#墩高25.5 m、9#墩高26 m，其他墩高均在10 m以内，故采取在3#墩处及7#墩处设置塔式吊机各一台，其他墩台施工采用汽车吊施工。根据现场地形在28#墩及15#墩处设置混凝土搅拌站及钢筋加工厂一处，混凝土的输送采用HBT60C-1413DⅢ型拖式混凝土输送泵，另外配合2辆6立方混凝土罐车。人员的施工作业通道：3#、7#墩利用塔式吊机内铁梯上下，其他墩身施工充分利用墩身内检查梯进行上下，确保人员的施工安全，见图1。

3 墩柱模板设计

根据该工程特点及施工要求，经过策划，在充分考虑技术经济合理性的后，采用翻模施工，墩身模板分圆端模、平板模、托盘及顶帽，圆端模又分为托盘底口调整节、墩柱标准节和墩底非标准节等几种形式，且相互间配套使用。采用缆索吊提升墩身模板進行循环施工，外模板均设操作平台（含扶手），操作平台支撑于模板的横肋上，操作平台随模板标准节一起提升，施工人员在操作平台上进行模板安拆、加固、钢筋安装、混凝土施工等。

通过计算，模板标准节高度为2.0 m，非标准节根据桥墩高度计算高度为1.5 m、1.0 m、0.5 m3种。内外模板的面板采用6 mm钢板，吊钩采用直径20 mm圆钢，上下边框为16 mm钢板、左右边框为12 mm钢板，竖向及竖向龙骨选用12#槽钢，背楞用14#槽钢连接（用直径32 mm对拉螺栓加固），模板与模板间用M18×60螺栓连接，模板间采用子母口连接，大小为凸5 mm凹3 mm。内外模板通过直径20 mm对拉杆连接，在稳定性方面主要通过拉杆的抗剪、混凝土与模板的粘结力、模板的整体受力及墩身收坡来保证整个模板的稳定性。外模操作平台采用50×505×5角钢焊接成托架，通过牛腿处直径20 mm的圆钢固定于外侧模横肋上（横肋设预留孔），每个标准节外模安装一套，在托架位置外连续铺设，在墩身周圈形成贯通通道，并在外模与塔式吊机间安装人员通道。在托架顶面满铺5 cm厚木板，供施工人员作业、存放小型机具。内模板中间施工平台采用Ф50钢管搭设一施工平台，满铺5 cm厚木板，并与模板连接，同时采用钢丝绳打保险，确保平台安全。墩身内平台利用缆索吊随着模板的爬升一起上升。

4 混凝土施工

在施工过程中，为了确保混凝土质量及混凝土的可泵性，采用了以下施工措施：（1）施工前对混凝土所需原材料进行实地考察，严格按照配合比要求对原材料进行试验检查，保证原材料合格；碎石采用硬质岩石灰岩打制的碎石，石粉含量较大的碎石进行冲洗；外加剂选用上海格雷斯ADVA-152型，并经检验合格；墩身混凝土使用同一厂家、同品种、同强度等级水泥、同品种脱模剂，以保持混凝土外观颜色一致。（2）严格按配合比施工，每次开盘前对现场砂石料进行含水量测定，以对理论配合比调整，确定合理的施工配合比。水泥、砂、碎石、水、粉煤灰、减水剂计量采用自动计量设备，混凝土中水泥、粉煤灰每盘称量偏差控制在±1%之内，粗、细骨料控制在±2%之内，外加剂与拌和用水控制在±1%之内。（3）严格控制混凝土的搅拌时间，控制在180 s左右。（4）严格控制混凝土出机与入模的坍落度，坍落度控制在180～220 mm之间，不满足要求的混凝土严禁使用。（5）混凝土入模时对混凝土温度与邻接介质温度进行测量，保证温差不大于20 ℃。（6）对混凝土的含气量进行测定，含气量控制在≥4.0%。

混凝土泵送采用2辆6立方罐车与HBT60C-1413DⅢ型高压混凝土地泵配合。混凝土泵管为内径125 mm高压管。垂直混凝土泵管用链子葫芦固定于脚手架上，这样就可以缓冲泵送过程中的冲击力，且方便混凝土泵管的安拆。

5 高墩控制测量

高墩的控制测量与施工监测主要从墩中心定位、高程、垂直度测量三个方面加以考虑；施工监测主要从墩的沉陷观测、位移观测、倾斜和扭转观测三方面考虑。因此必须提高测量放线的精度，同时施工前后及施工过程中复核好墩身轴线位置及标高。标高测量至每层模板的顶口，根据不同的标高计算出所对应的墩身截面尺寸，用以检验和控制模板的截面尺寸及坡度。

测量措施：（1）组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工作，配备先进的测量仪器，确保墩身的线形控制。购置了价值12万的拓普康6002C型及拓普康701型全站仪。（2）为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每换一模必须用全站仪测设中心点与铅直仪校核一次，并对墩身截面尺寸进行一次复测以确保墩身的几何尺寸准确。（3）坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量检查制度。（4）实行测量换手复核，对同一部位测量坚持2个人2台仪器独立测量复核。（5）对于测量内业，严格执行复核制度。测量资料复核无误后，报监理工程师审查认可，方可用于施工。（6）每次测量时，对气压、温度进行测定并输入仪器，减少误差。

空心墩的测量、监控过程：为确保高墩施工的质量，在施工过程中，应做好墩身的测量和监控。提升托架翻转模板施工工艺测量控制墩柱断面复杂，结合现有测量条件，利用三角高程法测定墩柱模板顶标高，采用单测站极坐标法结合量钢尺法，控制墩柱模板主要角点的平面就位，使其满足设计要求。一个墩柱每施工6 m，采用双测站极坐标精确测定墩柱模板各主要点的平面位置，同时用悬挂钢尺法精确测定墩柱模板顶的标高，以此来检核及修正三角高程。当一节混凝土浇筑完成，要即刻对混凝土面的控制点进行复测，以掌握模板在混凝土浇筑前后的变位，同时提供下一节模板的安装参数。

6 混凝土外观质量控制

由于多次立模，多次浇注，容易引起外观质量下降。为了提高外观质量，经多次探索，施工中采取了以下措施。

（1）采用同一厂家的水泥、砂石、外加剂、掺和料，确保外观的一致性。

（2）针对混凝土泵送難，和易性差，颜色灰白的问题，施工中优化了混凝土配合比，在保持原来配合比、坍落度的前提下，采用“双掺”技术，增加适量粉煤灰和减水剂，这使得混凝土的颜色更均匀，和易性更好。

（3）混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇注，每层30 cm，采用插入式振捣棒星型振捣，要求移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍；与侧模应保持5～10 cm的距离；插入下层混凝土5～10 cm；操作严格遵守快插慢拔要求，避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

（4）提高立模精度，采用玻璃胶或橡胶皮处理接缝，保证接缝严密。

（5）夏季施工，由于气温较高尽可能安排在下午或夜晚温度较低时浇注混凝土，减小混凝土的坍落度损失。

（6）混凝土浇完后，立即进行覆盖养护，拆模后用塑料薄膜包裹，进行湿润养护，同时避免上一节段墩身混凝土浇筑时污染已浇筑的下部墩身。

7 结语

在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。在技术上对方案进行谨慎分析比较，高空、立体、平行、交叉作业才有可靠保证。特大桥采用提升托架翻转模板施工是一种新的，切实可行的施工工艺，它特别适用于跨度较大、地形条件比较复杂，大型机械设备无法进场施工的地方，它具有操作方便，易掌握，成本低，工期短，安全等特点。实践表明，提升托架翻转模板在薄壁空心高墩施工中是切实可行的，可进一步的推广到其他桥梁高墩施工中。

参考文献

[1] TB 10203-2002，高速铁路桥涵施工规范[S].北京：中国铁道出版社，2002.

[2] TZ 213-2005，客运专线高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[3] 高速铁路测量手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.