復雜地形下的薄壁空心高墩施工控制技術

張全良，張建剛

(1.天津鐵道職業技術學院，天津300240;2.中鐵六局集團天津鐵路建設有限公司，天津300232)

復雜地形下的薄壁空心高墩施工控制技術

張全良1，張建剛2

(1.天津鐵道職業技術學院，天津300240;2.中鐵六局集團天津鐵路建設有限公司，天津300232)

橋梁高墩施工技術是保證橋梁施工質量的基礎，薄壁空心高墩一般在幾十米到近百米之間，并以施工速度快、建設成本低的優點被山區橋梁廣泛運用。本文結合昆玉高速公路薄壁高墩施工實例，探討復雜地形下的薄壁高墩施工技術，進一步闡述了翻模施工的關鍵技術，探索了保證薄壁空心高墩線形的控制技術，可為今后類似橋梁的設計、施工、監控提供借鑒。

高速公路 高橋墩 施工技術

隨著山區高速公路及鐵路建設越來越多，對于地勢陡峭、相對落差較大的山嶺地區，橋梁建造向著大跨、懸臂、高墩方向發展。高墩一般是指墩身高度在30 m以上，且墩身以空心或薄壁為主，施工過程中，難度較大，需要多種大型機械配合，技術要求高。但其以施工速度快、投資成本低的獨特優點在山區橋梁建設中被廣泛運用。薄壁空心高墩常見的施工方法主要有滑升模板法、提升模板法、爬升模板法、滑升翻模法和鋼管腳手架配合拼裝鋼模板法等［1-2］。橋梁高墩施工技術是保證橋梁施工質量的基礎，本文以昆玉高速公路薄壁高墩施工為例，系統地探討復雜地形下的薄壁空心高墩翻模施工的控制技術。

1 工程概況

昆玉高速公路起于昆明市官渡區鳴泉村，止于玉溪市高倉，全長85.71 km，是云南第一條六車道高速公路。

本橋段位于云南省玉溪市境內，線路設計速度100 km/h，所處位置為T1，T2級碳化環境，地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應譜特征周期為0.45 s。橋梁區段地勢復雜，溝壑眾多，地表植被發育旺盛，平緩地帶均已開墾為耕地，其余地面多為荒地。橋梁空心墩共142個，外坡比均為45∶1，內坡比均為80∶1。所有空心墩墩身均采用圓端形截面，底部實心高度1.5～2.0 m，頂部實心高度1.0 m，最小壁厚0.5 m。墩頸橫向寬度8.4～9.2 m，縱向寬度2.8～4.8 m，托盤高度1.5 m。頂帽均采用矩形，橫向寬度10.6～11.3 m，縱向寬3.2～5.2 m，厚度0.6 m。

2 薄壁空心高墩施工方案設計

全標段的空心墩分為4個作業面流水施工，空心墩底部1.5～2.0 m實心部分單獨一次澆筑完成。在底部實體段施工結束后，每4 m一個循環，按照在13.5 m以下7 d一個循環，13.5 m以上5 d一個循環。墩身鋼筋、模板、混凝土由汽車吊負責垂直提升。

空心墩整體采用翻模施工，翻模兩端圓形模板采用一次到頂(2 m一節)，平板采用循環施工。在墩身實體段+4 m以下采用搭設外架法，在該位置處設置一個臨時進人洞。在墩身內部搭設支架，供操作人員和機具設備的提升，墩身外部采用汽車吊提升模板和混凝土。在外模上懸掛外架平臺作為操作平臺，空心墩內設環狀檢查臺，采用預留接茬筋后澆筑混凝土?？招亩枕敳繉嶓w段及頂帽混凝土采用一次澆筑。

2.1 翻模結構施工方法

翻模基本結構由內模系統、外模系統、外掛系統、拉桿系統、內腳手架、外腳手架、提升系統、安全防護系統及拆模系統組成，如圖1所示。

2.2 鋼筋工程

墩身、承臺、基礎間連接錨固筋按規范和設計要求連接牢固，形成一體。預埋段鋼筋埋入深度65 cm，墩身鋼筋與預埋鋼筋按50%接頭錯開配置，接頭錯開的距離不得少于90 cm?；A、承臺混凝土頂面的外露鋼筋最小長度為50 cm，最大長度為150 cm。鋼筋綁扎作業在固定腳手架上進行，鋼筋保護層采用M35砂漿墊塊以保證厚度。

2.3 模板工程

安裝模板前對模板進行清理、打磨，以無污痕、銹蝕為標準，刷脫模劑(模板漆)，并用塑料薄膜覆蓋。鋼模到現場后先進行試拼，對細部錯臺和拼縫進行處理。局部的錯臺通過打磨找平，拼縫采用建筑專用雙面膠帶填塞找平。鋼模板表面平整度按照同一板面2 mm控制，拼縫處錯臺按照1 mm控制。拼裝完成后對模板的總尺寸進行復核。加固措施采用內撐和外加拉桿形式，拉桿采用φ20鋼筋，外套硬質PVC塑料管，保證薄壁厚度誤差＜5 mm。安裝好后，檢查軸線、高程，保證模板在灌筑混凝土過程中不變形、不移位。拆模時留有一節模板作為安裝上層模板時的支撐。拆除模板時由下往上逐塊拆除。

2.4 混凝土工程

混凝土澆筑分三階段進行，分別為墩底實體段、墩身空心薄壁、墩頂實體段。首先精確測放出基礎(承臺)墩身中心線，沿墩身內外輪廓線施作一層3～5 cm厚的砂漿水平帶，作為模板找平層。在澆筑完底節墩身后，進行表面灑水養護，同時進行內腳手架搭設，以及第2段墩身鋼筋接長工作。在墩身混凝土強度達到設計強度70%時，進行底部2節模板的拆除和提升工作，留本節上面一塊作為下一節墩身模板支撐，如此循環直到墩頂實體段完成。拆除模板時注意拆模的順序，拆下的模板要清掃干凈、有序堆碼以利下一次使用。

混凝土分層澆筑厚度不超過30 cm。采用振動器振搗密實，不可漏振和過振。每層混凝土振搗時插至下層混凝土5～10 cm，以確保新舊混凝土結合良好。串筒拆除采用邊澆筑混凝土邊拆除的方法，串筒距離已澆筑混凝土頂面高度在2 m以內。結構混凝土澆筑完成后，及時養護，以防止混凝土內外溫差過大產生裂紋。拆模后用無紡土工布包裹養護，養護時間不得少于14 d，若氣溫較低，養護時間適當延長。如進入冬季施工，必須包裹進行保溫養護。

圖1 翻?；緲嬙焓疽?單位:cm)

3 墩臺內外腳手架設計

腳手架立桿基礎必須堅實，并具有足夠承載力，以防不均勻或過大沉降。當支撐在基礎頂面時，基礎必須達到設計強度等級;當支撐在地基土上時，應加設墊板或枕木，墊板應有足夠強度和支撐面積，并為中心承載。地基土應堅實，并設有排水措施。雙排腳手架應設置縱向剪刀撐和橫向斜撐，保證腳手架具有足夠的縱向和橫向整體剛度。在腳手架和墩臺之間，必須設置足夠數量、分布均勻的連接件，防止腳手架橫向失穩或傾覆，并能可靠傳遞風荷載。

本工點采用雙排腳手架，搭設高度45 m。搭設尺寸為:立桿縱距1.50 m，立桿橫距1.05 m，立桿步距1.50 m。采用鋼管類型為φ48×3.5，連接件采用二步三跨，豎向間距3 m，水平間距4.5 m。施工均布荷載為3 kN/m2，腳手板共鋪設22層。

3.1 腳手架荷載標準值

腳手架荷載標準值包括靜荷載、活荷載和風荷載。靜荷載標準值包括承受的結構自重、腳手板的自重、吊掛的安全設施荷載等。

風荷載標準值以基本風壓為基準，考慮結構系數、風荷載高度變化系數和風荷載體型系數［3］。

3.2 腳手架最大搭設高度的計算

不考慮風荷載時，采用單立管敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設高度按照下式計算

式中:NG2k為構配件自重標準值產生的軸向力，NG2k= 8.794 kN;NQk為活荷載標準值，NQk=2.363 kN;gk為每m立桿承受的結構自重標準值，gk=0.151 kN/m。

經計算Hs=68.45 m。

腳手架搭設高度Hs≥26 m時，按照下式調整且不超過50 m。

考慮風荷載時，采用單立管敞開式、全封閉和半封閉的腳手架可搭設高度按照下式計算

式中:Mwk為計算立桿段由風荷載標準值產生的彎矩，Mwk=0.076 kN·m。

經計算Hs=71.063 m。同樣經調整后腳手架搭設高度限值［H］=50 m。

4 薄壁空心高墩線形控制技術

薄壁空心高墩施工難度大，技術要求高，如何控制高墩的垂直度就成為控制施工質量的關鍵環節。由于墩身是在動態中成型，而且是高空作業，施工精度控制十分復雜?？招亩站€形控制主要通過施工測量來進行，控制內容包括:空心墩中心定位測量、空心墩高程測量、空心墩中線垂直度測量、空心墩坡度控制。

4.1 空心墩中心定位測量

采用極坐標控制測量法［4］。包括外模定位控制、內模定位控制和混凝土澆筑過程中的墩身軸線控制。

外模定位控制要求:每個墩身施工前，由測量人員用全站儀在基礎頂面測設出墩身的十字中心線，以及兩端圓弧的圓心、圓弧與直線的交點，并設置好橫、縱向護樁，便于立墩身模板時放樣墩身底口的輪廓線。在墩身立模時，用墨斗線在基礎頂面彈出墩身底口輪廓線，依據輪廓線安裝模板。每安裝一節模板，就用全站儀對該節模板進行縱、橫軸線、幾何尺寸的測量復核。復核無誤后，再進行下節模板的安裝，確保每節模板位置的安裝正確。

內模定位控制要求:在空心墩底節實體段混凝土施工完畢后，用全站儀將墩身中心點引測至實體段頂面并保護好，該點和已復核過的外模內壁作為此后內模安裝時幾何尺寸、平面位置校核的依據。內模安裝步驟及檢驗方法同外模。

混凝土澆筑過程中的墩身軸線控制技術:首先要求澆筑過程中派專人不間斷檢查墩身模板的支護及螺栓連接、拉桿加固情況，確保不發生因加固不牢產生的跑模、偏移現象。其次，嚴格控制混凝土的澆筑速度，每小時不大于1 m高度，防止澆筑過快產生模板偏移現象。最后，在施工過程中，每澆筑1 m左右高時，用垂球檢查一下模板的平面位置情況，如有超出規范要求的偏移，要立即暫停混凝土澆筑，采取措施糾偏，直至符合規范要求后，再繼續進行混凝土的澆筑。

4.2 空心墩高程測量

在墩身立首節模板前，先用高強度等級砂漿墊層將墩身底面找平，然后開始模板安裝，每安裝一節模板，就對其頂面標高進行測量，高程達到設計標高后，再進行下節模板的安裝。采用水準儀測設法與全站儀三角高程法相結合進行空心墩高程測量。在空心墩施工初期水準儀測量不受墩高影響時，采用水準儀測量。在使用水準儀測量受到墩高影響時，采用全站儀三角高程法進行墩身高程測量。測量時，盤左盤右要進行三個測回測量，取三個測回的平均值作為最終高程值。并且在墩身高程測量結束后，與大橋一個水準控制點進行聯測，以檢驗三角高程測量的準確性。

4.3 空心墩中線垂直度測量

中線垂直度測量采用自動安平激光垂準儀。激光垂準儀安裝在空心墩實體段頂面上，并設牢固的保護罩。墩內平臺頂上設激光接收靶，能顯示光斑并捕捉斑心，激光斑心即是橋墩中心，進行墩身的豎向軸線傳遞。通過激光垂準儀將橋墩中心準確地引至工作平臺上，不僅簡化繁瑣的測量工作，而且中心控制準確、可靠。模板每提升一節，對模板的位置檢查一次，以控制橋墩的縱橫向偏移和扭轉。

4.4 空心墩外觀線形及坡度控制

試拼檢查:空心墩外觀線形及坡度主要由加工好的定型鋼模來控制。為保證定型鋼模線形及坡度的準確，在立模前要進行模板的試拼工作，對試拼好的模板進行幾何尺寸測量，以此來檢驗模板的線形及坡度。

立模時檢查:將試拼合格后的模板運至施工地，依據事先測設好的立模輪廓線，安裝好模板，然后用全站儀在模板頂上測設出該模板頂截面的兩端圓弧頂點、圓弧與直線的交點，檢查這些點與最上面一節模板本身的兩端圓弧頂點、圓弧與直線的交點是否重合、偏差多少，以此控制墩身的線形及坡度。

施工過程控制:主要檢查模板的加固情況，控制混凝土的澆筑速度，防止跑模。

5 結論

復雜地形下的薄壁空心高墩選用合理的施工工藝十分重要，采用翻模法進行橋梁高墩施工具有操作方便、易掌握、成本低、工期易得到保證等特點。本文通過昆玉高速公路薄壁高墩施工實例，系統地闡述了施工方案的設計理念以及空心高墩質量控制技術，可為復雜地形下類似的薄壁空心高墩的施工提供參考。

［1］陳國琛，孫士成.鐵路橋梁薄壁空心高墩施工技術［J］.科學與財富，2011(7):351-352.

［2］周進福，行英杰，吳巨超.鐵路薄壁空心墩蓋板封頂的施工［J］.鐵道建筑技術，2012(增2):52-53，74.

［3］中華人民共和國交通部.JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術規范［S］.北京:人民交通出版社，2011.

［4］張錚.138 m雙薄壁空心高墩翻模施工技術［J］.鐵道建筑，2005(3):1-3.

(責任審編趙其文)

U443.22

B

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.05.13

1003-1995(2015)05-0050-03

2014-09-02;

2015-03-12

張全良(1967—)，男，河北霸州人，副教授。