公路橋梁施工中高墩施工技術應用探討

劉恒通

（太佳高速公路（呂梁段）建設管理處，山西呂梁 033000）

1 案例介紹

段家溝大橋是太原至佳縣高速公路西段第XZ2合同段的臨縣清涼寺鄉段家溝村附近跨越段家溝一段大橋。本橋方案此采用10×40 m裝配式預應力混凝土連續T梁，中心樁號為K175+235，全長408 m,右前夾角度為90°，下部結構橋臺采用柱式臺和樁基礎，橋墩使用實體墩、空心墩，基礎使用樁基礎。

2 高速公路橋梁高墩施工的特點及難點

當前經常應用到高速公路橋梁建設的形式是高墩臺施工,由于長時間的實踐經驗，高速公路橋梁的施工技術與管理控制得到了很大的發展，并不斷成熟。

2.1 高墩臺的施工過程中出現的特點

進行高墩臺的施工工作時，比較難的工作是測量控制。針對高墩臺來說，若截而面的面積小、重心高、墩身高、墩身柔度大,那么施工過程中，由于施工要求較高，控制軸線的工作比較難完成。受壓構件是高墩臺的特點,但是它同時受彎矩扭矩的影響,適當的柔軟性是墩柱需要具備的特點,并且墩柱很容易被荷載與其他因素變彎曲[1]。所以，進行高墩臺的施工與處理接縫工作時，必須使用較高的技術。必須掌握熟練的安全技術措施進行高空作業,保證施工的安全性。

2.2 高墩臺施工過程中的特點及難點解析

此橋梁施工工程的工期與預期有所出入，因為受到施工環境與交通運輸條件的影響。但由于此橋梁工程的預期工期較短，且墩身的平均墩高是27 m,決定了該工程的工程量較大。將該工程高墩施工的各方面條件綜合分析，總結出施工的難點：工程量大導致施工周期較長；墩身的平均墩高較高導致工程的定位控制較難;較高的處理高墩施工縫的要求；高空作業過程中，很難控制施工過程中的安全性。

3 確定高墩施工的設計方案

由于保證橋梁整體質量的基礎是施工方案，因此只有設計出了科學合理的施工方案，才能進行高速公路橋梁的高墩施工作業。為了保證墩柱能夠承擔更多的負荷，必須考慮橋梁墩身的特點制作墩身模板，通常墩身模板都是以型鋼模板制作。進行模板的安裝工作時，保證模板的高度為15 m,同時以人噸位吊車為工具展開作業。為了保證立模后的豎直度與剛度，模板的中部和頂部的穩定性用風纜繩進行固定。將墩身混凝土用混凝土運輸車運送到施工現場,把混凝土吊斗安裝在吊車上,用串筒進行澆筑[2]。用混凝土輸送泵把鉗高橋墩的模板注入混凝土，進行澆筑工作,澆筑的方法是采取分層連續澆筑,將煤層的厚度控制在30 cm左右。澆筑過程中，必須保證在上一層混凝土初凝前才可以出現間斷時間。

4 高墩施工技術在實際施工中的應用情況

4.1 從技術層面分析高速公路橋梁的高墩施工

作為一項科學而系統的工程，高速公路橋梁的高墩施工包括很多工作程序，主要包括模板與鋼筋工程、測量放樣、搭設鋼架、澆筑及維護混凝土等工序。橋梁整體質量與這些工序的完成情況息息相關。施工流程見圖1。

圖1 高墩施工工藝的流程圖

4.2 測量放樣施工分析

測量放樣工作必須在施工之前完成，只有這樣才能保證橋梁高墩施工在工期間竣工，并且工程的質量也可以得到保障。為了保證測量工作的全面性與測量結果的準確性，專業的技術人員必須將高墩的前后左右側都進行測量。同時為了為施工作業做好充足的準備，必須將測量的數據進行詳細、準確的記錄。為了保證施工澆筑工程的質量，在測量橋梁高墩時,必須將樁子頂部的建筑垃圾與人型雜物清理干凈，保證樁子頂部的清潔。

4.3 滑模施工

在進行施工時，首先在平臺的四周掛上滑膜，然后澆筑混凝土，混凝土澆筑好后使用千斤頂帶動滑膜移動，并進行上層的澆筑工作，直到所有的高墩澆筑施工完成。為了準確檢測滑膜系統的負荷，判斷是否有脫模的情況存在，確定模板的滑升速度以及出模時間，需要先進行初滑。混凝土的首次澆筑高度為60～70 cm,在澆筑的過程中，要根據灌注速度、灌注時間以及混凝土的強度決定是否進行提升。一般在提升過程中，要將混凝土的出模強度保持在0.2～0.4 MPa。并將千斤頂提升1～2個行程。

將初滑工作做好以后，就可以進行正常滑升。首先綁扎好鋼筋，并在檢測達到要求后澆筑混凝土，當混凝土的強度在0.2～0.4 MPa時，對模板進行滑升，然后進行下一個循環的施工。每一層混凝土的澆筑高度保持在20～30 cm,并嚴格按照初滑階段是數據對滑升速度進行控制。滑膜滑升到距離橋墩頂部1 m的距離時，即可進行滑膜的終升。這時要減慢滑膜的滑升速度，并使用儀器進行墩位的找正以及抄平工作，確保墩頂標高的準確性，保證墩頂混凝土的灌注質量可以達到規定要求。

4.4 驗算與搭設支架工作

4.4.1 施工荷載的計算

本文以0#墩為例對荷載進行計算，按照箱梁一次性整體澆筑進行計算，墩柱承受0#塊墩柱范圍中箱梁的重力。0#塊懸臂以3.5 m進行計算，箱梁截面分塊見圖2。

圖2 箱梁截面分塊圖（單位：cm）

各個分塊截面的面積分別為SA=1.22 m2,SB=4.76m2，SC=2.27m2,SD=5.31m2，SE=SB=4.76m2，SF=SA=1.22 m2。

（1）底板底模的荷載

a.支架和模板重量為49.3 kN;

b.頂板混凝土重：3.51 K12r（SC+SD）=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN；

c.設備、人員和機具重量為51.5 kN；

d.振動設備產生的豎向荷載為41.2 kN。

（2）腹板底模荷載（一側）

a.腹板混凝土重：3.51 K1K2SB=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN;

b.腹板底模面板的自重為2.6 kN；

c.設備、人員、極具的重量為5.25 kN；

d.振動設備產生的豎向荷載為4.2 kN；

e.腹板底模產生的荷載大小。

（3）側模重量荷載的計算

a.混凝土重：12K1K2SA=12×1.05×1.2×26×1.22=479.6 kN；

b.人員、機具、設備的重量為90.6 kN；

c.振動器產生的豎向荷載為72.5 kN；

d.側模重量為207.5 kN。

翼緣部分總荷載為850.2 kN，分別通過側模的13片支架傳遞給雙拼槽鋼縱梁，每片槽鋼縱梁集中荷載的大小為32.7 kN。

使用有限元軟件MIDASCIVIL2010有限軟件對0#墩荷載進行計算，計算結果見表1。根據表1可知，縱向加勁肋強度和底模面板強度以及橫向加勁肋強度安全系數均大于1，符合施工要求。

4.4.2 搭設支架

（1）搭設方式方法。清平夯實基土,采取措施使腳手架與墩柱承臺緊密相靠。然后完成支架的單排或雙排搭設工作。將橫桿與立桿間的間距控制在12 m左右。

（2）驗算與分析支架的受力情況。進行扣件搭設前必須完成受力的驗算工作，通常情況下，操作平臺上，各種荷載先到達橫向的水平桿,然后到達縱向的水平桿,最后是地基，這就是支架體的力傳導方式。因此,整個支架中受力最大的是立桿底段。所以計算的主要內容是驗算主稈底段與地基。除此之外，荷載計算的主要部分包括構配件自重及結構自重的恒荷載、操作平臺上的水平風荷載及施工荷載的活荷載。為了保證施工的安全性，工程將驗算立桿的穩定性與剛度是否與設計要求一致作為計算荷載大小及分布的目的。

4.5 鋼筋工程施工分析

進行橋梁高墩的施工時，為了保證施工的安全性,必須用鋼筋將所有的支架綁定，保證其穩定性。通常進行捆綁工作時必須遵循以下要求：專業人員對需要的鋼筋量通過支架的制作及數量進行計算。通常情況下截斷和焊接方法會應用到高速公路的施工過程中,以保證施工的高效率與高質量。為了避免出現遺漏和混亂的現象，必須對所有鋼筋與已經焊接完畢的鋼筋進行編號處理。如果鋼筋的長度太長,必須將其截斷;但如果鋼筋長度過短,就要再一次進行焊接工作,因此就浪費了大量的人力、物力、財力與時間,因而很大程度上影響了施工的效率。進行鋼筋焊接作業時,錯開在四角、墩柱主筋焊接接頭處的箍筋接頭。保證鋼筋的彎鉤長度和抗震滿足施工方案的設計要求。

4.6 混凝土的澆筑工作

（1）運輸與攪拌混凝土工作。進行拌制混凝土工作時,必須要檢測電子秤、與骨料的含水率。特別要重視雨天的施工工作,為了保證水與骨料用量比例的及時調整，必須更加重視人工檢測的工作。混凝土的攪拌工作的進行主要依靠人型強制式硅攪拌機開展。因為混凝土的攪拌質量會在很大程度上影響施工的質量,所以必須嚴格培訓機械操作人員的操作技能,保證操作人員的操作流程與相關的規范要求保持一致，即為了保證攪拌的均勻性和顏色的相同性，操作人員把拌和時間控制為1.5分鐘,避免泌水與離析現象的出現。2-4 r/min慢速攪動是混凝土運輸的最佳狀態。必須以保證管線直、彎度緩、接頭嚴密為原則進行管道運輸工作。

（2）澆筑混凝土作業。由于橋梁的墩身比較高，所以分次澆筑是進行澆筑工作的主要方法。展開澆筑工作時，不僅要盡最大努力減少工作縫,還要保證接縫的平整度、嚴密度與墩身外觀的一致性。如果臺身與墩身沒有終凝，切忌泛水。通常澆筑工作采用的工具是硅輸送泵。如果運輸距離太長，二級泵站轉送法就是開展工作最好的選擇。此外，為了保證模板、支架、錨桿螺檢、拉桿以及鋼筋等的不變形，必須對其進行認真檢查與保護。為了保證與相關的規范和標準保持一致，還要認真檢測硅配合比。如果混凝土的強度可以達到設計強度的25%～50%,就可以撤出側模板。如果工程與設計要求完全一致，可以拆除所有的模板。為了保證模板不發生變形和損壞，所以在拆除中必須輕拿輕放。此外，必須加強養護臺身與墩身。

4.7 拆模與養護高墩的措施

進行拆模作業的前提是完成澆筑高墩混凝土工作后,混凝土強度達到2.5 MPa。進行拆模作業時，使混凝土表面及棱角的損傷程度降到最小;完成拆模后，對模板及時進行清洗，同時采取措施進行養護,現階段，養生布包裹與高壓泵定期灑水養護措施是對墩身與墩臺的主要養護措施。

表1 各個構件強度計算結果

5 監測墩身的穩定性

在整個高墩施工的過程中，對受力情況進行了嚴格的監控，并監測了高墩施工過程中的應力，通過監測施工過程中墩身截面布置的體外應變計，對墩身的應變值進行了實際測量，然后對比理論值，分析施工過程中國墩身受力的合理性。并根據檢測到的墩身變形情況評估墩身的穩定性，分析墩身受力的的合理性。在驗算施工過程中，箱梁應力、拉應力、底板最大法向下壓應力要按照下述要求進行控制：

拉應力：當σ'cc≤0.70 f'ck時，縱向鋼筋的配筋率在0.2%，當σ'cc≤1.15 f'ck時縱向配筋率大于0.4%時，當 0.70 f'ck＜σtcc＜1.15f'ck時，縱向鋼筋的配筋率處于0.2%～0.4%之間時，可以使用直線內插。通過驗算各個階段的應力，得出中跨合攏段、最大懸臂段、不對稱懸臂施工階段、變跨合龍段的應力結果見表2。從表2中的數據可知，橋梁各個施工階段下各部位的受力均達到了設計要求。

表2 橋梁穩定性計算結果

6 結論

綜上所述，在高速公路橋梁施工中，橋墩施工不僅施工量大，并且在施工條件和施工環境的影響下，加大了施工的難度。本文通過實際案例，對高速公路橋梁高墩的施工要點進行了分析，工程施工后取得了良好的施工效果，不僅保證了工程的施工質量，同時也保證了工程的施工進度，綜合效益良好。

[1]謝豐澤.橋梁高墩施工的關鍵技術與控制研究[J].廣東科技,2013(22)：157.

[2]梁建偉.現澆梁高墩支架施工技術探討[J].中華民居(下旬刊),2014(1)：56-57.

[3]汪洋,楊金禮.公路橋梁墩臺施工技術[J].企業技術開發,2013(5)：157.