高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术探讨

黄浙银 江良

摘  要：高速公路桥梁工程是国家建设的重要项目，高速公路桥梁工程中较为关键的就是桥墩设计，桥梁的桥墩高度基本都在30m，墩身采用的是空心结构，以薄壁空心墩为主。高速公路桥梁面临着恶劣的施工环境，增加了薄壁空心墩的施工难度，必须规划好薄壁空心墩施工技术的应用，这样才能发挥薄壁空心墩在高速公路桥梁中的应用优势。本文中通過分析高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术的应用现状以及此项技术表现出的优势，探讨薄壁空心墩施工技术在高速公路桥梁工程中的应用表现。

关键词：高速公路;公路桥梁;薄壁空心墩;施工技术

随着我国交通事业的发展，高速公路桥梁成为重要的组成部分，高速公路桥梁是交通运输的核心，负责着交通的转运、通行，有着关键的作用。高速公路桥梁施工中大多采用的是薄壁空心墩施工技术，此项技术有较大的施工难度，施工现场应全面落实薄壁空心墩施工技术，维护好这项技术的安全性与可靠性。薄壁空心墩提高了高速公路桥梁结构的整体稳定性，提高了桥梁施工的安全水平。薄壁空心墩施工技术的发展速度很快，其能在很大程度上满足高速公路桥梁的施工需求，提升高速公路桥梁的可靠性。

1、高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术的现状

我国高速公路桥梁事业发展快速，高速公路桥梁建设项目进入到飞速发展的阶段，桥梁墩台的设计也面临较多的选择。高速公路桥梁建设中遇到不同的地质环境、地势位置等，工程中大量选择高桥墩施工结构[1]。薄壁空心墩成为高桥墩施工中常用的技术方法，因此薄壁空心墩施工技术大量应用到高速公路桥梁工程内，致力于满足现如今高速公路桥梁的工程需求，推进我国高速公路桥梁事业的发展。

2、薄壁空心墩施工技术在高速公路桥梁中的优势

高速公路桥梁中薄壁空心墩施工技术有着明显的优势，此项技术适用于较大规模的桥梁工程内。首先高速公路桥梁的施工周期长，施工规模大，采用薄壁空心墩施工技术可以减少施工人员的劳动强度，薄壁空心墩施工中采用了较多机械设备，有助于提高施工的效率，也能减少零散零部件的使用，保证薄壁空心墩施工的工期效益;薄壁空心墩施工技术在高速公路中的安全水平比较高，机械设备拆卸、组装对空心墩施工的影响性非常小，降低了施工工艺的复杂性，薄壁空心墩施工中所有的工艺都存在安全措施，保障工期内施工技术的安全性;薄壁空心墩在高速公路桥梁施工中不会产生较多的废弃物和污染物，具有一定的环保优势，薄壁空心墩施工中混凝土的泵送过程没有明显的噪声，维护了施工秩序，降低环境中的噪声污染。

3、高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术的应用

本文中以某高速公路桥梁中的薄壁空心墩施工技术为例，主要从施工工艺、施工技术两个方面分析此项技术的应用过程。

3.1案例背景

该案例为某高速公路上第二标段上K46+398通行大桥，该桥梁结构的上半部分选择的是规格为30m的预应力混凝土T梁，按照先简支再连续施工的顺序进行，桥梁下部结构选择的是薄壁空心墩结构[2]。案例桥台设计的是U台扩大基础，该通行大桥的4#、5#桥墩的基础配置的是4根钢筋混凝土桩，以群桩的方式布置，承台的规格是9.0m×8.5m×4.0m。案例中桥梁墩柱的设计为2个规格为4.0m×2.6m的薄壁空心墩，使用钢筋混凝土结构，墩柱内设计2个空心段，空心墩的高度分别是60m、55m，空心墩内壁厚度设计为0.5m。薄壁空心墩距离桥墩顶部、桥墩底部的距离均为1.0m，相邻墩柱的中间还需增设横隔梁，设计厚度是0.5m。薄壁空心墩柱体的混凝土强度等级是C30。

3.2施工工艺

该通行大桥案例中，薄壁空心墩的施工工艺为翻模技术，具体的工艺流程图如下图1所示。

3.3施工技术

3.3.1钢筋工程

考虑到该案例中墩柱高，钢筋不能一次性焊接，所有钢筋在钢筋场加工、成型，分段运输到施工现场以后，再采用分段机械焊接的方法连接起来[3]。现场为了保证钢筋定位准确，需采取上下预埋定位钢筋的方法，避免施工期间钢筋位置偏移。墩身上选用直螺纹机械连接的方法把主筋连接起来。

施工准备工作。公路桥梁的承台经过养生以后达到设计强度，采用精确放样的方法，把墩身钢筋预埋到指定的位置。现场施工人员根据墩身控制点的位置，使用墨斗在现场弹线，保证墩身控制线清晰可见。准备工作中最关键的就是墩身控制线，现场弹线必须要以设计图为主，保证弹线专业、合理。

钢筋配料。施工人员熟悉了施工设计图纸以后，再熟悉所有墩柱配筋，仔细检查现场所有钢筋的编号，核对所有编号钢筋的质量，包括钢筋的长度、直径、数量，还要检查所有钢筋的外观，不能有锈蚀、弯曲、裂痕等问题，更重要的是要保证钢筋配置准确无误，这样才能顺利的施工。

钢筋加工。以钢筋施工设计图纸为依据组织钢筋下料工作，按照钢筋连接设计要求桥梁墩身运用的是直螺纹套筒方法[4]。施工现场为了避免桥墩粗钢筋出现质量问题，现场的粗墩直螺纹钢筋加工时，每加工一根，就要依据通规、止规来组织检测，目的就是避免工程中有不合格的钢筋材料。钢筋加工中如果遇到不符合标准的端头，就要切除这部分位置重新加工钢筋材料。现场使用塑料套头保护已经加工好的钢筋材料，避免受到环境破坏或人为损坏。钢筋加工中待第一根钢筋加工成型以后，就要根据图纸上标注的数据检查，复核钢筋尺寸，一定要确保第一根钢筋没有误差以后再组织批量生产。

钢筋绑扎。案例中公路桥梁薄壁空心墩的钢筋绑扎技术中，在主筋上标记钢筋位置信息，现场绑扎了十字花扣、反十字花扣，绑扎过程中应适当的调整主筋所在的位置，所有交叉点都必须使用铁丝绑扎起来，而且要绑扎牢固，如果现场有需求就要采取点焊的方法，目的是保证钢筋绑扎稳固。钢筋绑扎过程中要求骨架为竖直状态，骨架四角使用的竖向钢筋应做垂直找正处理，防止钢筋骨架绑扎好以后出现倾斜的问题。

保护层控制。薄壁空心墩钢筋施工中，保护层厚度要控制在标准范围内。为了让保护层的厚度符合标准，就要设计异型砂浆垫块夹在钢筋、模板中间，还能提高钢筋绑扎以后的牢固性。钢筋顶面应使用木楔支垫，现场浇筑好混凝土之后，再拆除木楔即可，这样混凝土拆模以后也不会出现木楔垫块的痕迹，保证混凝土控制层的有效性。

3.3.2塔吊安装

该案例中墩身施工中需借助塔吊机械，沿着桥梁墩身一侧安装好型号为QTZ63的附着式塔吊，塔吊负责施工设备、桥墩材料的垂直运输。塔吊的安装位置应临近承台，附墙架应该稳定的锚固到桥墩一侧，严格按照施工方案的设计规定绑扎塔吊基础的钢筋，安排预埋件施工的过程中浇筑混凝土[5]。塔吊附墙架安装时，参考厂家提供的数据资料，严格依照数据资料执行。桥墩上安装供施工人员行走的梯架。工程中安装模板时使用塔吊辅助上升，上升到合适位置再组织人工安装。该案例所处的施工环境中面临着较大的风力，薄壁空心墩的高度上升以后，就要做好塔身标准节的护墩保护，避免出现安全事故。

3.3.3脚手架工程

该案例中所有的脚手架都使用的是扣件式钢管结构，墩身外部设计的有搭接脚手架的回旋梯子，便于施工人员上下。脚手架、回旋梯周围设置防护网，而且脚手架、回旋梯要安装稳定，为施工人员提供安全的上下环境。待桥墩浇筑结束以后，使用钢管把支撑架和桥墩稳固好，确保施工期间的可靠性。

3.3.4模板工程

模板运输到公路桥梁的施工现场以后，先要组织试拼装，待验收合格以后再使用[6]。墩身模板为分段施工，每段设定的高度是5.0m，墩身模板固定时运用对拉杆的方法，对于局部区域有特殊要求时应该加密对拉杆。薄壁空心墩的内部模板设计钢管支撑架，确保内模结构可靠，同时为内部施工提供一些辅助手段。防护平台使用对拉丝杆制作，周围应挂上安全网，防止发生坠落事故。

薄壁空心墩采用的是翻模工艺，按照墩身设计方案中的高度，考虑工期要求，现场空心墩模板设计的高度组合为0.5+4.0×1+0.5，空心墩一次浇筑的高度是4.5m，预留0.5m的高度，这部分需下次浇筑，防止空心墩的混凝土结构有漏浆的情况。模板安装时，竖向缝隙连接时选择法兰螺栓，为了预防缝隙位置漏浆，竖向接缝应粘贴泡沫密封条，保证浇筑成型。

该案例中的空心墩施工时运用了3套模板，每套模板的规格配置均为：正面分有2.0×0.5m的四块、2.0m×1.0m的8块，侧面为2+4模式，也就是2.0×0.5m的2块，2.0m×1.0m的4块，最后这四块为矩形模板，侧面还需配置角模，角模的规格是0.3m×0.2m。这类模板施工方式节约了大量的材料及成本，在桥墩上吊装时也非常便捷。具体的模板安装方法为：先在承台最顶端安装上0.5m的高模板，形成首个5m的模板，接下来是三段1.0m高模板的安装，之后是0.5m的高模板，这样就会形成浇筑高度，浇筑5m，实际浇筑的过程中要考虑外觀的需求，顺着模板浇筑到4.5m时就暂停，预留0.5m的浇筑段，逐步类推完成浇筑，当混凝土满足强度条件时才能按顺序拆除模板，也就是一段混凝土强度为10MPa，二段混凝土强度为3MPa，先拆除第一段的模板，剩余0.5m的模板不拆除。混凝土硬化以后整个桥墩具备承载力。拆除的模板应继续使用，模板之间固定好，再次构成4.5m的高模板，调整模板后组织混凝土浇筑。

模板外侧设计有便于施工人员行走的平台，模板外部焊接钢筋，之后再钢筋上铺上木板，这样既能提供行走的条件，又能便于拆卸操作。

3.3.5混凝土工程

混凝土是薄壁空心墩施工时的重要技术内容，现场根据薄壁空心墩的位置、大小规划好混凝土浇筑的顺序，实行降温防裂缝处理，还要控制好施工过程中的保温层[7]。混凝土浇筑前，施工人员清理掉模板内附着的杂物、灰尘，同时还要清理钢筋表面。实验室内提前按照配合比拌和混凝土，以案例所在环境调整混凝土的配合比，降低环境对混凝土的影响，由此保证混凝土在薄壁空心墩内的性能。混凝土配比时需控制好坍落度，该案例中，混凝土水灰比、和易性均是较为重要的控制对象，集中搅拌时的最佳时间范围是1.0min～1.5min。薄壁空心墩首段、调平段混凝土浇筑时，提前预留出链接钢筋的缝隙，便于链接上下段的混凝土，明确计算出混凝土的高度，这样才能计算出桥墩上部翻模长度。

混凝土的运输。混凝土从搅拌站运输到薄壁空心墩的使用现场，采用的是罐车工具，运输前罐车内壁涂膜一层油，防止混凝土粘黏到内壁，设计好运输路线，选择最短的时间把混凝土运输到施工现场，以免运输时间过长出现混凝土离析的问题。

混凝土的浇筑。混凝土运输到施工现场以后采用泵送的方式存储到仓内。混凝土浇筑前严格按照泵送程序输送，施工人员使用清水打湿泵送管，紧接着就要泵送砂浆、水泥浆，这样起到润滑泵送管道的作用。水与砂浆不能流入仓中，现场要求混凝土的自由坍落度超过2m时，就要使用串筒，以免混凝土发生离析。薄壁空心墩浇筑过程中采用水平浇筑方法，分层对称浇筑，记录下现场浇筑，要求混凝土一直浇筑到模板平端。施工缝、模板缝水平位置相同，浇筑时不能超出模板水平端，尽量保持距离模板顶端1mm。

混凝土的振捣。薄壁空心墩的墩身浇筑完混凝土以后实行振捣，施工人员使用规格为50型的振捣设备，施工人员从内操作台和外操作台上交错布置振捣的插入点，按照次序组织振捣，一定要做到振捣密实。振捣操作要符合技术规范，这样才能让上下层混凝土密实起来，浇筑上层混凝土时应确保下层混凝土初凝完全。振捣棒从上层混凝土要插入到下层混凝土10cm左右，让新旧混凝土能紧密结合起来。振捣时要求每个点位的混凝土都为不冒泡、不下沉的状态，一直到混凝土表面泛浆为止，缓慢的拔出振捣棒。混凝土浇筑时对模板、支架有一定的冲击力，一旦发现模板、支架变形，就要及时校对、矫正，浇筑期间需安排专业人员检查模板结构。现场有挪动位置的钢筋待浇筑后续尽快恢复。

脱模以及养护。薄壁空心墩施工中规划好脱模的时间，混凝土强度为2.5MPa时就可以组织拆模工作。超出混凝土以外的模板暂时不拆除，需用作下一段施工的导向模板。薄壁空心墩的柱子比较高，增加了养护的难度。养护时混凝土外部包裹一层无色的塑料膜，模板拆除以后立即包裹上，让混凝土在自然蒸养的条件下养护。混凝土塑料膜能避免水分流失，待混凝土强度达到标准之前，不能拆除塑料膜，也不能让向混凝土结构施加荷载。考虑到施工现场温度变化，外界气温降低到5℃以下时，需对墩身混凝土结构实行覆盖保温，避免发生温度裂缝。

空心墩翻模施工。施工人员运用测量技术确定空心墩的线形结构，重点组织空心墩的高程、定位、垂直度测量。首先是空心墩的高程测量，选择三角高程法，对应的墩身钢筋结构上焊接横条，用于观测空心墩的竖直角，施工人员使用经纬仪测出竖直角，计算空心墩高程[8]。空心墩定位测量时运用三维坐标法，设定四个角点，全站仪在这四个角点测量，现场规划出横向护桩、纵向护桩的位置，用于技术交底。空心墩的垂直度控制是最为关键的，空心墩垂直度控制应该根据桥墩的特点，选择吊垂线、全站仪测量，把控好墩身的竖直度。因为薄壁空心墩要经过多次翻模施工，所以必须确保墩身中心位置、垂直度的合理性。全站仪得出的坐标和理论设计坐标比较，调整千斤顶，要求误差不能超过10mm。翻模施工中浇筑混凝土时，按照由两边到中间的浇筑顺序，采取分层浇筑的方法，同时利用垂球把控每节施工的垂直度，规划好混凝土的浇筑流程。

结束语：

从高速公路桥梁施工技术的发展来看，薄壁空心墩施工技术属于一项新兴的技术。薄壁空心墩施工技术在保证高速公路桥梁桥墩顺利施工的前提条件下，发挥出此项技术的优势。高速公路橋梁施工现场应该规划好薄壁空心墩施工的工艺和技术，本文中以案例的形式分析了薄壁空心墩施工技术的应用，为高速公路桥梁施工提供可靠的技术，保证公路桥梁的整体质量，同时给出了预防质量通病的措施以及注意事项，强调了薄壁空心墩施工技术的严谨性。

参考文献：

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[2]温仁斌.薄壁空心墩液压滑模施工技术在公路桥梁工程中的应用[J].交通世界，2021（Z2）：159-160.

[3]郭增社，刘世雄，王福来.公路桥梁薄壁空心墩液压爬模施工技术[J].建筑技术，2021，52（02）：248-251.

[4]喻文远.高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术探讨[J].交通世界，2020（30）：43-44+52.

[5]寇帅.桥梁工程中薄壁空心墩施工技术及质量控制[J].建筑技术开发，2020，47（19）：46-47.

[6]许艳苗，石俊，张泰星，晏超，容超.高速公路薄壁空心墩内模全钢模化施工技术[J].施工技术，2020，49（S1）：1244-1246.

[7]汪强.二级公路桥梁工程中薄壁空心墩的施工技术[J].重庆建筑，2017，16（05）：41-43.

[8]魏延平，亓燕秋.大跨度公路桥梁薄壁空心墩翻模受力分析[J].安徽建筑，2015，22（04）：119-121.