橋梁空心薄壁墩施工質量控制要點

謝 進

(廣西新恒通高速公路有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

在橋梁施工技術中，空心薄壁墩技術具有承受壓力大、柔軟性好、質量輕、穩定性高、混凝土成本節約且不容易受到破壞的優點，被廣泛應用于我國多數復雜地形的高速公路橋梁施工中。這種技術不僅節約施工成本，還能夠適應各種復雜的地形。但是在進行空心薄壁墩施工過程中，存在較大的復雜性，相比其他類型橋墩，其施工難度較大，因此對其施工質量進行有效控制，是施工企業面臨的較為艱巨的挑戰。

1 工程概況

本文以鹿寨二橋為施工案例。該大橋位于柳州市鹿寨縣城東面，總橋長671.56 m，其中主橋上構采用(50+80+50) m預應力混凝土連續剛構箱梁，采用掛籃懸臂澆筑法施工。南北兩岸引橋上構采用先簡支后連續40 m預應力小箱梁；下部結構6#、7#墩為分離式承臺，主墩墩柱為矩形截面尺寸為7 m×3 m的空心墩，橫橋方向壁厚60 cm，縱橋方向壁厚60 cm，6#墩高29.509 m，7#墩高23.123 m。

2 空心薄壁墩施工方法

作為橋梁設計技術中被廣泛采用的高速橋梁墩，空心薄壁墩憑借其可達到較高高度、施工成本較為適中的特點，受到我國高速公路橋梁施工企業普遍歡迎。橋梁空心薄壁墩的施工有很多方法，如爬模施工、翻模施工以及滑模施工等[1]。本文工程實例中的鹿寨二橋空心薄壁墩，采用的施工方法為塔吊提升翻模施工法。翻模施工法施工期間采用的是組合模板，因此單塊模板重量較輕，方便對橋墩進行高空施工，拼裝簡捷，操作性強，并且該方法投資少，經濟優勢較為明顯，同時每次澆筑的高度可以隨意調節，有助于控制模板的質量。該施工方法是通過3組相同規格的鋼模板組建而成，利用混凝土對其進行連續澆筑，當下層的混凝土強度符合拆模條件后，利用塔吊進行配合，將模板由下至上拆除，進行連續支立，通過如此反復循環施工，進而完成空心薄壁墩的澆筑施工過程。圖1為立體的墩柱施工示意圖。

圖1 墩柱施工示意圖(mm)

該大橋為分離式橋梁，在施工期間利用塔式吊機進行工作平臺、模板的提升。為了滿足設計圖紙中多個橋墩同時并行施工的要求，對塔式吊機的要求為：施工半徑>50 m。工程中共投入兩部塔式吊機，6#、7#墩墩柱旁各布置一臺。空心薄壁墩具有墩身高度較高的特點，因此混凝土材料在運輸期間，其垂直運輸高度較高，故采用汽車泵泵送混凝土進行橋墩澆筑施工。

3 空心薄壁墩施工質量控制要點

3.1 橋墩墩身外觀質量控制

在對空心薄壁墩進行施工期間，為有效確保墩身外觀質量，可將墩身內模板、墩身外模板全部采用槽鋼以及6 mm的彩鋼板進行組合。6 mm彩鋼板在使用時可隨意切割，并且其重量較輕，抗彎性、抗壓性、保溫隔熱性能都較為優異。在進行模板選材期間，要求每套鋼模板都由統一廠家進行統一加工，由結構為上、中、下三節及高度為2.0 m的鋼模板組成。在澆筑期間，內模板、外模板接縫為平口接頭方式，每一次墩身澆筑高度為4 m。鋼模板施工要求孔位誤差<2 mm；針角偏差<1.5 mm；尺寸誤差<2 mm，同時要求鋼模板進場后先進行模板試拼裝以確保模板施工配套。在施工過程中，對鋼模板的安裝需要以交替方式進行，每節模板的安裝，均要確保該墩身混凝土澆筑密實、可靠。為了方便對模板進行拆卸，內、外模板之間需要設置帶有螺紋的對拉螺栓。

在進行空心墩內腔施工階段，每隔一段高度都要做型鋼的預設以作為支撐梁，并在型鋼上搭設腳手架作為綁扎鋼筋施工、拆卸內模施工的工作平臺，對施工操作平臺、鋼筋、鋼模板的垂直運輸、水平運輸，均使用塔式吊機來完成。圖2為空心薄壁墩模板施工示意圖。

圖2 空心薄壁墩模板施工示意圖

3.2 鋼筋材料加工、安裝控制

在對墩身進行鋼筋材料施工期間，要求主筋的搭接長度根據每次墩身澆筑混凝土的高度來控制，同時利用直螺紋套筒對其進行連接。在這一過程中，同一斷面接頭的數量需要控制在全斷面的50%之內，其他的鋼筋接頭按照規范進行處理。在連接套筒的選擇上，盡量采用經過嚴格檢驗，符合要求的鋼材，或可直接采用45#碳素結構鋼。要求連接套筒鋼材配有出廠質量合格證書。

在進行鋼筋接頭處理時，要求在下料階段禁止采用熱加工進行切割，鋼筋的斷面須確保平整并同鋼筋軸線呈垂直狀態，不得出現扭曲或是馬蹄端頭，端頭不得有彎曲。對絲頭螺紋要求其有效長度大于連接套筒50%的長度。

在對鋼筋進行綁扎施工期間，為確保鋼筋間距可以滿足設計要求，須采用臨時鋼筋定位架對鋼筋間距進行控制。對鋼筋保護層厚度采用高強度砂漿墊塊進行有效控制，倘若出現保護層過大現象，則須將主筋位置進行調整，從而滿足設計要求[2]。

3.3 測量精度控制

空心薄壁墩本身具備墩身高度較高的特點，需要對其進行多次翻模施工，因此在施工中需要采用全站儀配合三維坐標控制測量法來確保墩身垂直度以及中心位置的測量精度。在對承臺鋼筋進行綁扎施工階段，需要利用全站儀對墩身鋼筋的預埋位置進行測量控制，同時應固定好墩身預埋的鋼筋，從而確保在進行承臺混凝土澆筑階段，墩身預埋的鋼筋不會發生偏移現象。

在對第一節墩身的鋼筋進行綁扎之前，須先將全站儀測量放樣的墩身橫向、縱向中心軸線、墩身四邊輪廓線利用墨斗線彈出，在墩身混凝土上于模板安裝前放樣出四個墩身控制點。在進行模板安裝施工階段，使用鉛垂線對模板垂直度進行控制，待模板完成安裝，則再次利用全站儀對墩身的四角坐標進行復核，倘若出現設計坐標誤差且誤差>10 mm，則須對模板進行調整。

在施工中采用三種方法進行高程測量：第一種是利用水準儀觀測標高，以水準儀的最終測量為準；第二種是采用全站儀直接對高程進行測量；第三種則使用鋼尺以墩底的水準點為起點，向墩頂垂直拉尺進行測量。在使用水準儀測量時，另外兩種方法可作為復核方法。

對空心薄壁墩垂直度進行測量，采用全站儀配合錘球測量法。在每個薄壁墩四角利用錘球布置掛線進行測量。平面位置通過全站儀對薄壁墩的四角點進行測量，同時對墩身中軸線的縱橫坐標點放樣，于坐標點架設全站儀觀測墩身的垂直度。

3.4 混凝土施工控制

混凝土質量下降的最直接表現方式，就是混凝土出現裂縫現象。造成混凝土裂縫的原因有很多，例如環境因素、荷載、變形、施工操作不當等。針對混凝土質量下降造成裂縫現象，本文對兩種常見裂縫進行了分析，并提出在澆筑混凝土期間利用有效控制措施解決裂縫問題。

(1)干縮裂縫：這類裂縫形狀多以不規則形式呈現，經常出現于混凝土結構表面，通常情況下出現在混凝土澆筑4 h之后。造成干縮裂縫的主要原因是混凝土本身溫度與外界氣溫溫差過大，或是混凝土本身長時間處于40 ℃以上高溫。

(2)塑性裂縫(龜裂)：這種裂縫屬于干縮裂縫，在橋梁混凝土施工期間出現得十分普遍，該裂縫主要發生于新澆筑混凝土的成型早期。在混凝土成型后，因施工人員對混凝土的養護不當，使新澆筑的混凝土風吹日曬，混凝土表面水分嚴重喪失，導致混凝土體積收縮，而此時混凝土內部因水分流失較少，所以收縮較小；混凝土表面收縮，受內部混凝土約束，會產生拉應力，新澆筑的混凝土強度較低，無法承受拉應力，最終導致混凝土表面開裂。同時，產生塑性裂縫的原因也可能是體積水分蒸發造成收縮現象，混凝土受到墊層以及地基的約束，進而出現裂縫。此外，使用收縮率較大的水泥材料以及使用過量的粉砂，都可能造成模板干燥，最終出現裂縫。

針對上述兩種裂縫，在進行混凝土澆筑施工中，需要嚴格從技術上加以控制。在進行混凝土配置工作期間，嚴格控制水泥用量、水灰的比例。為有效減少空隙率和砂率，應選擇級配良好的石子，并對混凝土進行搗振密實，從而減少收縮量。為了提高混凝土的抗拉強度，可在混凝土初凝后與終凝前對其進行二次抹壓。

在進行混凝土澆筑前，需要先將基層澆水濕潤，將模板涂好隔離劑；澆筑混凝土以后，應及時用潮濕材料將澆筑好的混凝土表面進行覆蓋。當澆筑施工處于溫度高、風速大、濕度小的天氣情況下，應該在混凝土澆筑后隨時進行噴水養護，從而保持其濕潤程度。大面積的混凝土澆筑施工，應澆筑完一段，養護一段。養護手段可采用對澆筑混凝土的表面噴灑氯偏乳液，或是用塑料布、濕草墊進行鋪蓋。當澆筑混凝土表面出現細微裂縫時，需施工人員進行及時抹壓，再進行相關養護[3]。

4 結語

空心薄壁墩具有承受壓力大、柔軟性好、質量輕、穩定性高且成本低的優點，十分適用于處于各種復雜地勢環境的橋梁施工。在對空心薄壁墩外觀(即混凝土外觀)質量進行控制時，應選取合適的模板材料，并設置對拉螺栓以方便拆卸。內腔施工時要做好型鋼支撐梁以及腳手架的搭設工作。在鋼材施工期間，控制好搭接長度，嚴格檢驗材料質量；開展測量工作時需要配置專業儀器搭配專業測量法進行精細測量，對發現的問題進行及時調整。在混凝土澆筑期間，為確保不出現因質量下降造成的裂縫，應嚴格控制水灰比例以及水泥的用量，同時對澆筑后的混凝土進行及時養護，確保混凝土表面不會因水分大量流失而出現質量下降現象，從而使空心薄壁墩整體施工質量得到有效保障。