山区峡谷超高空心薄壁墩柱施工关键技术

王明磊，李建双，王海明

0 引言

蒙文砚高速公路小东山大桥位于云南省红河州蒙自市芷村镇和文澜镇交叉处，跨越S325省道、昆河铁路、国防光缆。左线起讫里程ZK13+739.96—ZK14+801.04，长度为1 061.08 m；右线起讫里程 K13+819.96—K14+641.00，长度为821.04 m。左线6号—12号墩、右线5号—10号墩共计13个墩柱设计为空心薄壁墩，墩身外围截面尺寸为600 cm伊340 cm，四角设置R=30 cm的圆弧倒角，墩身内净空尺寸为440 cm伊220 cm，四角设置20 cm伊20 cm的折线倒角。其中最高墩柱为92 m，为蒙文砚高速公路全线最高墩。

1 项目重点难点分析

1.1 施工便道修筑难度大

本桥位于山岭地区，没有进场道路，施工便道修筑爆破量大、危险系数高，施工便道的贯通速度和质量直接决定桥梁工程能否按期开工。

1.2 桥梁高墩施工安全风险大

小东山大桥左线6号—12号、右线5号—10号空心薄壁墩高度介于40耀92 m之间，最大高度92 m，部分桩基及墩柱位于陡坡上，梁板横跨S325省道，施工难度和安全风险较大。

1.3 现场地形条件较为复杂

大桥桥位处于较深较宽冲沟，经常易受山洪暴发影响，现场施工时需做好防洪工作。施工材料堆放、吊车平台、输送泵平台面积不足，通过利用路基及隧道废料进行场地拓宽，解决了场地狭小、施工不便的困难。

1.4 桥梁跨越S325省道、国防、电信光缆、米轨

本桥左线9号—10号、右线7号—8号墩跨越S325省道，左线8号—9号、右线6号—7号墩位之间有埋入地下的国防光缆和线杆架空的移动、联通、电信和广电光缆通过，左线11号上空有110 kVA的高压线，左线19号—20号、右线21号—23号上跨昆河铁路米轨，吊装时利用列车间隙时间进行吊装，安全防护要求高。

2 施工关键技术介绍

2.1 高墩柱液压爬模施工关键技术

2.1.1 液压爬模的组成

液压爬模主要由模板系统、埋件系统、支架系统、液压系统和爬升系统组成，其动力来源是本身自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使整体稳步向上爬升[1-2]。液压爬模在施工中无需其它起重设备、操作方便爬升速度快、安全系数高。

2.1.2 液压爬模爬架组成

液压爬模爬架包括钢筋安装操作平台、主操作平台、液压油缸操作平台、装修平台[3]，钢筋安装操作平台宽度为1.0 m，主操作平台宽度为2.7 m，液压油缸操作平台和装修平台宽度为1.2 m。所有平台留有人洞，上下层平台人洞之间安装爬梯，便于人员上下。

2.2 木工字钢梁维萨板施工关键技术

2.2.1 液压爬模模板组成

爬模分为外模和内模，外模有4块大模板和4块倒角模板，模板高度为4.65 m，每模混凝土浇筑高度为4.5 m，内外模板通过对拉的精轧螺纹钢固定。模板选用轻质高强的维萨板、木工字梁与双槽钢背楞拼装，维萨板与竖肋采用自攻螺丝连接，竖肋与横肋采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置2个吊钩。2块模板之间采用芯带连接，并用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。维萨板具有强度高、重量轻、抗耐磨性、模板利用率高的特点，能抵抗风吹日晒和绝大多数的化学物质的腐蚀。

2.2.2 模板的止浆措施

1）外模阳角处模板通过斜拉杆控制，角部模板贴上海绵条，能有效保证模板角部不胀开和漏浆。为避免相邻两节混凝土的错台，现场采用调节拉杆使模板紧贴上一次混凝土面15 cm，外模阳角拼装图见图1。

图1 外模阳角拼装图Fig.1 Assembly diagram of outer template external corner

2）内模转角处拼装，内模转角拼装图见图2。

图2 内模转角拼装图Fig.2 Assembly diagram of inside the template corner

3）直墙模板拼装。

直墙模板接缝处抹玻璃胶，粘合，拼缝要紧凑，全部铺好后，将板面擦干净，去除尘土，将面板表面水分擦干，将调好的原子灰抹于面板螺钉处，刮平。为防止模板渗水膨胀，确保模板的长期周转使用，在切割和钻孔后采用含丙烯酸成分的油漆进行2次封边。

2.3 劲性骨架辅助钢筋绑扎关键技术

2.3.1 劲性骨架的作用

考虑到安全和质量因素，现场采用劲性骨架进行钢筋安装。劲性骨架长度5.4 m，宽度2.9 m，四周采用准22的无缝钢管，顶部采用16号槽钢加工而成，由于劲性骨架刚度较大，可以起到钢筋骨架的作用，钢筋固定在劲性骨架上，可以预防钢筋整体歪倒，工人操作时可以利用劲性骨架固定安全带，对操作工人起到安全保护的作用；根据图纸钢筋间距要求，在劲性骨架顶端采用准12的钢筋加工钢筋卡控孔，利用劲性骨架钢筋卡控孔对钢筋进行纠偏和固定，从而保证钢筋的安装位置、间距、保护层满足要求。

2.3.2 劲性骨架的使用

待承台或上模混凝土浇筑完成并达到一定强度后，通过测量确定好劲性骨架的放置位置，随后利用塔吊将劲性骨架吊至确定的位置，利用焊接的方式将劲性骨架固定牢固，利用塔吊将加工好的主筋吊至钢筋安装平台，人工配合将每根钢筋放置到劲性骨架的钢筋卡控孔内，并与下层钢筋对应连接，接着绑扎劲性骨架拉结槽钢下方的水平钢筋和箍筋，绑扎完毕后，吊出劲性骨架，接着绑扎上方剩余的水平钢筋和箍筋。

2.4 超高墩柱垂直度控制关键技术

2.4.1 测点布置及测量监控

在浇筑墩身第1节混凝土前，在承台顶面测放出墩柱结构轮廓线并沿墩身纵横方向通过全站仪放样出墩身中线外延50 cm的4个点作为观测点，准确埋设观测点并确认无误后通过此点进行现场施工控制。观测时把激光垂准仪分别安装在承台上的4个点上，墩身工作平台上设激光接受靶，能显示光斑并捕捉斑心，激光斑心即为桥墩四角点延长线上50 cm点或墩身的竖向轴线上的点。进行墩身的竖向轴线传递，这样通过激光铅直仪将4个控制点和桥墩中心点准确地引到工作平台上，定期用全站仪对矩形空心墩的四个角定位检查并及时调整，铅垂仪使用示意图见图3。

图3 铅垂仪使用示意图Fig.3 Sketch map for the use of plumb plummet

2.4.2 高墩垂直度监控测量

JTG F 801—2004《公路工程质量检验评定标准》中对薄壁墩身的垂直度规定的允许误差值为：0.3豫且不大于20 mm[4]。模板每提升1节，对模板的位置检查1次，以控制桥墩的纵横向偏移和扭转。为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每循环9 m用全站仪与铅直仪校核1次，对于垂直度超出其允许误差的节段进行调整。

2.4.3 线型监控措施

定期对测量仪器进行测量校合，满足测量精度要求。定期对全桥的控制网、控制点进行复测、联测及闭合测量。为减小误差，选择施工期内温差较小的时段进行测量，尽量选择在上午日出以前或下午日落以后进行测量。

2.5 超高墩柱混凝土喷淋养护和节水回收关键技术

在强日照的环境下，空心墩内外侧、向阳面与背阳面会有较大温差，再加上新浇混凝土会产生大量的水化热，导致墩身各部位混凝土由于温差过大出现裂纹[5]。

对于本桥这种高墩，位于高山峡谷中，随着墩身施工高度增加，风力也逐渐增强，当模板拆除后，暴露在外的墩身混凝土面也可能受风吹影响迅速干燥失水而产生裂纹。

本工程对原有的喷淋养护系统进行了改进，具体做法是通过进水管、蓄水池、高扬程水泵、时间继电器、输水管、喷淋管组成喷淋系统，进水管是向蓄水池供水，循环蓄水池也向蓄水池供水，蓄水池的蓄水量能够保证连续喷淋作业1 d，设定时间继电器的时间间隔和持续时间并开动喷淋系统源，喷淋系统进入工作状态。继电器到达制定的喷淋时间后接通水泵开关，高扬程水泵从蓄水池内抽水送至输水管内，输水管连接喷淋管对需养护的混凝土面进行喷水养护，喷水时间达到预定的时间后，时间继电器关闭水泵开关停止喷水。

为保证墩身内外温度差较小，可以在墩身内外壁及四周不同位置布设温度计监控温度，针对各部位的温度差异，采用不同频率的喷淋洒水措施降低墩混凝土温度，控制新浇节段墩身各部位混凝土温差。桥墩混凝土脱模后，不封堵墩身上的模板对拉孔、凿通透气孔[6]，喷淋养护系统布置图见图4。

图4 喷淋养护系统布置图Fig.4 Layout of spray maintenance system

3 超高墩柱施工安全措施介绍

3.1 超高墩柱香蕉式安全爬梯的应用

小东山大桥是蒙文砚全线桥墩最高的大桥，施工中存在着极大的安全风险。特别是工人高墩上下成为安全管理的控制重点，本项目选用重型香蕉式安全爬梯作为工人往返的通道。

3.1.1 香蕉式爬梯组成

香蕉式安全爬梯主要由立杆、横杆、斜拉杆、横撑、附着、底座、专用爬梯及其他配套构件组成[1]。香蕉式爬梯组成图见图5。

图5 香蕉式爬梯组成图Fig.5 Banana-style ladder composition diagram

3.1.2 香蕉式爬梯的特点

具有稳定可靠、安全牢固、承载力强、美观大方、搭设方便、拆装灵活、易于保管、综合效益好的特点，且连接结构非常科学，采用了横杆插入式，并设计了香蕉式插头与插销并用，使横杆与立杆销箍之间具有双向锁紧功能，保证了爬梯整体的稳定性，周围挂密目网，与墩身每隔10 m左右设置固定，完全满足高墩施工的需要。

3.2 超高墩柱内腔防坠网的应用

考虑到高墩柱内腔为空心，因此高处坠落也是高墩柱施工的主要安全隐患，在墩柱内腔设置防坠网，保证了施工过程中人员安全。根据空心墩内腔尺寸采用4 mm厚的角钢制作防坠网框架，在角钢框架长边方向焊接3个、短边方向焊接2个DN40的钢管，将安全网固定在角钢框架上，浇筑混凝土时每隔9 m下方0.2 m处埋设预埋件，等混凝土达到强度，将安装好安全网的防坠网与墩柱预埋件采用插销固定。

4 结语

通过应用高墩柱液压爬模和工字型木龙骨胶合板模板施工，施工循环周期比传统的翻模每模节约时间1.7 d，较宽的操作平台保证人员的安全，保证了混凝土表观质量；通过劲性骨架辅助钢筋绑扎关键技术，钢筋的保护层和间距得到了有效的控制；通过超高墩柱垂直度控制关键技术，取得了92 m最高墩的垂直度误差为1.4 cm的效果；通过超高墩柱混凝土喷淋养护和节水回收技术，解决了养护不及时、人员操作困难的难点，同时通过节水回收达到了绿色施工的要求；通过超高墩柱香蕉式安全爬梯的应用，保证了工人上下墩柱的安全，节约了成本；通过墩柱内腔防坠网的应用，确保了高墩柱内腔高处作业安全受控。

[1]JTG F90—2015，公路工程施工安全技术规范[S].JTG F90—2015,Safety technical specifications for highway engi原neering construction[S].

[2]JGJ 195—2010，液压爬升模板工程技术规程[S].JGJ 195—2010,Technical specification for hydraulic climbing formwork engineering[S].

[3] JGJ 65—2013，液压滑动模板施工安全技术规程[S].JGJ 65—2013,Technical specification for safety of the hydraulic slipform in construction[S].

[4]JTG F 80/1—2004，公路工程质量检验评定标准[S].JTG F 80/1—2004,Quality inspection and evaluation standards for highway engineering[S].

[5]JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highway bridge and culvert[S].

[6]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.建筑业10项新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.Department of Engineering Auality and Safety Supervision of Min原istry of Housing and Urban-rural Development.10 new technolo原gies for construction industry[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2011.