高速公路桥梁建设中高墩施工技术应用

周洋洋、闫梅

（1.山东高速基础设施建设有限公司，山东 济南 250001；2.山东省新宇建筑工程设计有限公司，山东济南 250001）

0 引言

随着我国交通基础设施的不断发展，道路和桥梁建设速度加快。高墩施工技术在高速公路桥梁建设中的应用越来越广泛，该技术应用效果对整体施工水平和高速公路的质量有重要影响。加强高墩施工技术研究，促进高墩建造水平的提高，对全面提高高速公路建设水平有重要作用。基于此，文章采用理论研究与实践验证相结合的方法，对高墩施工技术进行分析，以更加直观地说明其技术要点、施工参数等。

1 高速公路桥梁高墩施工难点分析

1.1 环境复杂、施工难度大

高速公路高墩桥梁多建在地势较为复杂的山区，施工过程中材料、设备运输较为困难。高墩的截面面积相对小、墩身和重心高，施工过程中需要精确控制准确度，必须准确定位。因高墩施工必须分节浇筑混凝土，每次浇筑完成后要进行一次复核测量，同时高墩施工的管理控制难度大，涉及大量数据分析及原材料、设备的协调管理，整体施工复杂性高。

1.2 施工安全风险高

高速公路桥梁高墩施工属于典型的高空作业，需要施工人员长期在高处进行复杂、精细的作业，安全风险高。施工现场常常需要平行施工，需要搭设多套脚手架及安全爬梯，同时现场多种高空作业、起吊设备同时作业，需购入大量的安全防护设施及临时结构，施工安全风险高、安全管控投入大。

1.3 施工质量要求高

高速公路桥梁高墩施工对质量管理要求高。由于分节施工导致施工过程中会产生大量接缝，接缝处理效果不仅影响结构安全，同时影响外观质量，因此对接缝处理的质量要求高。在混凝土浇筑过程中必须加强质量控制，确保支架、拉杆、模板、钢筋及预埋件的位置及尺寸符合要求，要保证混凝土坍落度在允许范围内，不得离析、泌水等。

1.4 工期控制难度大

高墩的墩身高度较高，所需的混凝土方量较多，且必须分节浇筑，单次浇筑高度通常为4～6m，对于高度大于40m 的墩柱浇筑次数最少要达到8 次，单个墩柱施工周期长，为保证项目工期，需投入多套自成体系的模板，采用平行作业的施工组织方法[1]。此外，高墩施工质量受施工人员专业水平、机械设备性能及周围环境等因素所影响，所以整体的施工工期控制难度较大。

2 高速公路桥梁高墩施工技术分类

2.1 翻模工艺

高速公路桥梁高墩施工技术中所使用的翻模工艺是将施工平台修建于高墩墩身周围，在施工平台上进行翻模机构的架设。在施工过程中，通过液压机构提供动力实现施工平台举升。施工平台举升至特定位置后，作业人员开始进行定型模板的安装，施工区域配有起吊装置，增为模板的提升及钢筋的加固增加便捷性。

2.2 爬模工艺

另一种高速公路桥梁高墩施工技术为爬模工艺[2]。在该工艺中，同样使用液压驱动的爬升装置，并将装置安装于高墩墩壁周围，其中爬升装置主要由液压支撑结构和内爬支脚等结构组成。液压油缸与上、下爬架间采用铰接类机械连接形式。在施工过程中，对液压缸体进行固定，通过液压杆相对运动实现上、下爬架的举升与降落。在此过程中，上爬架与内套架构成独立结构，相对应的下爬架与外套架组成另外一套运动结构，在施工过程中，两结构相互交替上升，从而实现结构的爬升与校正。

3 工程概况

临淄至临沂高速公路是山东省“九纵五横一环七射多连”高速公路网中“纵四”线的重要组成部分，北起G20 济青北线，跨越济青中线、济青南线，南接G1511 日兰高速，项目主线全长192.639km，采用双向六车道高速公路标准，设计速度120km/h。其中S509分离立交共7 联，上部为预应力混凝土T 梁，桥墩采用两种形式，分别为柱式墩和方墩。小于40m 墩柱共42 根，40～60m 墩柱共54 根，大于60m 墩柱 共4 根。

经过综合技术对比，该桥高墩施工采用翻模和爬模两种方式施工，其中S509 分离立交3～8#墩（4m×2.5m 截面）采用液压爬模，9～12#墩（4m×2.5m 截面）采用翻模，2.2m×2.2m 截面和2m×2m 截面矩形墩均采用翻模。高墩施工采用塔吊、梯笼上下配合作业。

3.1 翻模施工

在翻模施工中，模板方案中需要对浇筑状态下面板、横肋与竖肋、法兰等的强度和刚度进行验算，对拉筋的强度进行验算，对模板的抗风性能及稳定性进行验算。

施工采用定型钢模，共加工模板4 套，每套模板高度为6m，分4 节拼装，每节1.5m。首件墩柱浇筑高度为4.5m，作为翻模施工的基础墩，然后以高度4.5m为一个作业循环浇筑混凝土，翻转外模。施工时，先立第一节模板，由下至上依次为第一、第二、第三、第四节段模板。当混凝土强度达到15MPa 时，拆除第一、第二、第三节段模板，将第一、第二、第三节段模板翻升至第四节上面，形成拆模、翻升、组拼依次循环，钢筋绑扎、浇筑混凝土、养生混凝土、墩身十字线测量定位、测量标高的不间断作业，直到达到墩柱的设计高度。模板由下至上排列为第一循环第一、第二、第三、第四、第二循环第四、第三、第二、第一。

3.2 爬模施工

按照墩柱的设计尺寸，采用翻模工艺施工第一节墩身，高度为9m，模板用拉杆对拉固定。利用塔吊吊装钢筋、模板，墩身混凝土浇筑采用泵送。

第一节已浇筑混凝土强度达到标准后，拆除已经固定的模板，凿毛处理墩顶混凝土，在已安装的预埋件的基础上安装爬升机、液压平台及模板后移平台支撑模板，绑扎第二节墩身钢筋，并安装爬模的导轨及液压系统预埋件，进行第二节墩身的混凝土浇筑，第二节墩身高度4.5m。第二节已浇筑混凝土强度达到标准后，将模板后移后安装爬模系统的导轨及液压系统，调节泵站自动爬升架体到位，安装吊平台；进行劲性骨架安装及钢筋绑扎，安装预埋件后合模，进行第二节墩身的混凝土浇筑，浇筑高度与第二节相同，之后循环爬升，逐节进行施工[3]。

3.3 质量控制

3.3.1 模板质量控制

施工前进行模板的专项设计，并进行预拼装。施工中确保模板螺栓全部安装到位，并经自检合格后报监理人员验收，验收合格方能进行下一步施工，施工时应检查复核模板的轴线、标高、截面尺寸、表面平整度、拼接缝等[4-5]。

3.3.2 混凝土质量控制

第一，采用拌和站集中拌和混凝土，混凝土拌和站应配备电子计量装置，确保混凝土配合比符合设计要求。

第二，严把材料关，不合格的原材料坚决不能进入现场。保持材料料源的稳定性，石子、砂、水泥应该来自同一厂家，以保证混凝土质量稳定。

第三，选用专业性强、技术水平高、施工经验丰富的劳务队伍，施工前做好技术交底，每天上岗前做好班前教育，严格控制混凝土振捣的部位、时间等，不得漏振、缺振。

第四，严格控制混凝土坍落度，既要保证和易性，又要保证流动性。混凝土浇筑完成后及时养生，施工现场环境温度高于5℃时，采用洒水养生方式，高墩柱洒水养生采用高压水泵养生系统，在墩脚设高压水泵，顺墩柱设镀锌管上升与爬架连接，在新浇筑的混凝土上围绕软管与镀锌管连接，在环绕水管上等距布孔喷水，确保新浇筑的墩柱混凝土均能得到养生。环境温度低于5℃时，采用带模板养生的方式，在模板外喷涂8～10cm 的聚氨酯泡沫剂，这样既能起到保温混凝土的作用又能起到养生的作用。

3.3.3 大体积混凝土质量控制

改善混凝土的骨料级配，降低水灰比，通过掺加高质量减水剂增强混凝土流动性。降低混凝土入模温度，如采用冷水冲洗骨料、搅拌混凝土等方式。减小每次墩柱混凝土的浇筑厚度，同时在混凝土中埋设冷却水管，以加快混凝土散热速度，降低水化热，防止混凝土内部产生裂缝。混凝土浇筑完成后及时洒水养生、及时覆盖，避免暴晒，夏季气温高时避免进行混凝土浇筑[6]。

3.4 安全控制

3.4.1 高空作业安全控制措施

第一，严格落实“安全晨会”制度，每天施工前对施工人员进行安全教育，定期对高空作业人员进行体检，严禁患有不适合高空作业疾病的人员上岗。

第二，从事高空施工作业人员必须戴安全帽、系安全带/绳、穿防滑鞋，施工用的工具必须在工具包内用绳挂好。

第三，平台周围安装安全网并结实扎牢，在冬季寒冷季节施工时平台上的步行板要钉设防滑条。

第四，气温降低结冰时严禁梯笼升降和塔吊作业。

第五，不得使用有严重锈蚀、弯曲、压扁或裂纹的钢管，禁止使用有脆裂、变形、滑丝的扣件。

第六，对作业区域进行封闭，并设置安全警示牌，非施工人员不得入内。

第七，物品上下传递时严禁抛掷。

3.4.2 夜间施工作业安全技术措施

第一，严格落实领导带班、值班制度，确保只要工地施工就有领导在场[7]。第二，夜间施工前，检查照明设备、照明电路是否完备、运行状态是否良好，保证各作业面配备足够的照明。第三，夜间施工前对作业人员进行班前教育，不断提高其安全意识，消除麻痹大意思想。第四，夜间机械施工作业时，至少配备1 名人员配合司机进行现场指挥，防止机械伤人、车辆翻车等安全事故发生。

3.4.3 高温作业安全技术措施

第一，制订详细的施工作业时间表，严格控制作业人员作业时间，连续作业时间不得超过8 个小时，严禁疲劳和超时间作业。第二，制订严格用人标准，对作业人员年龄进行控制，定期要求作业人员进行体检，清退年龄较大或不适合高空作业的施工人员。第三，施工地点配备防暑降温物资和药品。第四，加强防暑降温知识教育培训，不断提高作业人员的防暑降温意识。

4 施工工艺对比

4.1 翻模施工工艺

翻模施工工艺简单，没有特别复杂的技术操作，钢制翻模具有很好的强度和刚度，整体性也较高，能够最大限度地确保混凝土施工质量，施工所投入的机具设备相对较少，整体经济性比较合理，成本低，有利于项目的工期控制；模板采用定制5+1 复合板，施工时便于模板及时清理、整修、刷脱模剂，每节长度1.5m，共4 节，浇筑高度4.5m，能够逐节校正墩身施工误差，误差不积累。

但是采用翻模施工工艺时，需在高空中调整模板垂直度，难度大，为保证在翻模施工过程中模板的接缝平整、紧密，必须确保底节模板顶面保持水平；施工时原材料的垂直运输、模板翻升时的吊装等均需要大型起吊设备，风险较大；模板采用的拉杆较多，后期浇筑完混凝土后，需要采用专用材料进行处理，以免影响墩柱外观。

4.2 爬模施工工艺

爬模施工工艺具备滑模体系和大模板施工工艺的优点，作业人员少、安全性高、施工质量好，在桥梁高墩施工中爬升安全、平稳，一次组装爬模架体后，施工完成前不落地，可大大减少塔吊的吊装次数，同时可在原位置清理模板，能有效节省场地、避免模板磕碰；能够提供全方位的操作平台，可以节省重复搭设操作平台的材料和人工；液压自爬模体系的模板安放在模板支架操作主平台上，同时可以为模板前后移动脱模和合模提供大于500mm 的操作空间，同时可以进行模板表面清理、涂刷脱模剂等工作；模板垂直度、水平度调整较容易，可保证墩柱的垂直度精准[8-10]。

但是爬模施工工艺采用的是木模板，浇筑后外观不如钢模板浇筑的混凝土有光泽，爬升系统对混凝土早期的强度要求高，整体施工进度较慢，且需要定期检查模板状况、爬升系统，维护成本高；对现场施工人员的要求较高，爬模的组装精度要达到规定要求，组装时平台必须对中调平，平台上机具、材料对称放置，脚手铺板必须固紧，同时模板必须严格按墩身尺寸拼组，保证模板间接缝密贴，以防止漏浆和错台。

5 结语

综上所述，在高速公路桥梁高墩施工中，应根据施工条件、工程特点、周边环境等因素，合理选择、科学优化、积极创新施工技术和施工工艺，以不断提升施工企业综合技术水平和自身发展能力，保证高速公路工程顺利推进，为民众的安全、舒适出行提供保障。