高速公路橋梁空心墩的施工方法研究

何前江

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

薄壁空心橋墩外形同重力橋墩的較為相似，該橋墩具有結構剛度和強度較好、自重輕、截面模量大以及截面積較小的特點，且其主要用在高橋建設中。要保證橋梁空心墩施工質量，有必要對其施工方法進行深入分析與探討。

1 工程概況

但家灣大橋為分離式橋梁，左幅樁號為ZK76+311.5～ZK76+881，全569.5m；右幅樁號YK76+324～YK76+896，全長572m。上部構造為14×40m 先簡支后結構連續T 梁。墩柱結構形式有φ2m 和φ2.2m的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為36.898m。

白果樹大橋為整體式橋梁，左幅樁號為ZK78+984.5～ZK79+274，全長289.5m；右幅樁號YK78+984.5～YK79+276 全長291.5m。上部構造為7×40m先簡支后結構連續T 梁。墩柱結構形式有φ2m 和φ 2.2m 的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為41.587m。

龍塘大橋為整體式橋梁，起訖樁號K79+804～K80+178，全長374m；上部構造為9×40m 先簡支后結構連續T 梁。墩柱結構形式有φ2m 和φ2.2m 的圓柱墩、2.2×2.4m 雙柱矩形墩，最高墩為39.643m。

馬頭山大橋為整體式橋梁，起訖樁號為K81+286.5～K82+256，全長969.5m。上部構造為24×40m先簡支后結構連續T 梁。墩柱結構形式有φ2m 和φ 2.2m 的圓柱墩2.2×2.4m 和2.4×2.8m 的雙柱矩形墩，最高墩為56.999m。

偏坡寨大橋為分離式橋梁，左幅樁號ZK82+374～ZK83+063.5，全長689.5m；右幅樁號YK82+374～YK82+906，全長532m。上部構造左幅為17×40m、右幅13×40m 為先簡支后結構連續T 梁。墩柱結構形式有φ2m 的圓柱墩、2.4×2.8m 雙柱矩形墩、8×3.5m的空心墩，最高墩為74.97m。

2 承臺頂墩身位置與墩柱鑿毛

為提高承臺與墩身的連接質量，相關建設者應在鋼筋綁扎開始前，按照設計要求的位置、數量與間隔距離對墩身預埋鋼筋進行校正，同時在承臺頂面進行鑿毛，直到露出新鮮的混凝土表面，表面沒有明顯的松動和掛塊。在鑿除混凝土表面的過程中，混凝土應達到足夠強度，當采用人工進行鑿毛的過程中，混凝土強度應達到2.5MPa 以上，對整個墩柱區域進行鑿毛，鑿毛完成后應用清水對混凝土表面進行沖洗。

為了使下一節段墩柱和已經完成澆筑的墩身能夠良好連接，需要在鋼筋綁扎開始前，按照設計要求的位置、數量與間隔距離對墩身預埋鋼筋進行校正，同時對已經澆筑完成的墩柱頂面實施鑿毛，要求同上。

3 鋼筋加工與安裝

其一，所有鋼筋材料都要滿足相關技術標準提出的要求，在正式使用前對材料出廠合格證與試驗報告進行嚴格的審核，同時送交至試驗室加以驗證，只有合格的材料才能使用，不合格的材料必須清理出場。材料進入現場后應存放于倉庫或料棚中，不可直接堆放在地面，并用方木或采用其他方式墊起至少30cm，當需要在工地臨時保存角鋼時，需要在地勢相對較高且地面保持干燥的場所中存放，并結合天氣情況，在降雨時覆蓋篷布。

其二，骨架加工制作前，為了使骨架達到良好的線形精度，相關技術人員需要在場地平整后準確放出骨架標準框架樣線，經復核確認合格后才能開始下料和焊接加工。

其三，角鋼需要在加工場中集中下料，然后進行拼裝焊接。角鋼下料時，需要核對施工圖中標出的拼裝長度和數量，確認無誤才能開始下料，以角鋼長度與圖紙設計要求的長度為依據，并結合相關技術規范的要求，在符合規范及設計要求的基礎上，盡可能減少角鋼損耗，保證角鋼搭配的合理性。如此，就可確定其下料長度。

其四，在對角鋼進行搭接焊之前，應先結合現場施工條件實施試焊，經試焊確認合格后才能正式開始焊接。焊接操作人員應嚴格執行持證上崗制，以保證焊接施工質量。

其五，對勁性骨架進行拼裝焊接的過程中，應根據先前加工標準節的單根桁架柱，然后根據圖紙提出的數據對平聯與斜撐角鋼桿件進行加工，再依次完成拼焊接。在實際操作中，應先確定桁架柱具體位置，然后按照固定桁架柱，對平聯與斜撐進行依次焊接，形成完整的勁性骨架片。所有勁性骨架都要在加工完成后安排專門的技術人員檢查骨架外形尺寸，嚴格控制骨架制作過程中所有環節，保證外形尺寸的準確性。每一節勁性骨架都要分成2～3 塊進行加工，在現場安裝形成單節正片骨架，以免在吊裝或轉運時導致骨架發生變形。

其六，利用全站儀測定原承臺預埋勁性骨架具體位置在施工前、后的偏差，然后按照設計要求的尺寸適當調整。第一節骨架安裝利用25t 吊車塔吊與人工進行吊裝，通過承臺上的預埋角鋼基礎相連，同時由現場技術人員對預埋角鋼基礎具體平面位置和標高進行嚴格控制，同時及時進行調整。在確定連接位置準確無誤后，在上、下勁性骨架之間先采用點焊的方法進行試拼連接，經測量完成準確定位后，再開始正式焊接。勁性骨架安裝實際上就是確定鋼筋和模板的具體位置，基于此，在安裝勁性骨架的過程中，應安排專門的技術人員在現場進行跟蹤測量，防止返工。將第一節勁性骨架安裝到位后，先按照設計要求的位置將勁性骨架底部邊線準確放出，并測定角點標高，最后按照設計要求將骨架依次安裝和焊接到位。

4 模板安裝

4.1 液壓自爬模

其一，模板安裝前應先在承臺表面準確測出基準點，并將表面找平，為模板安裝施工創造便利條件。

其二，模板安裝前應搭設臨時平臺，然后按照廠家提出的拼裝圖實施拼裝。

其三，在起重設備與起重條件相符的情況下，進行整面安裝與分段吊裝。

其四，截面較大的墩模板應按照從中心到兩端的順序拼裝，不可沿一個方向進行安裝。

其五，將模板關好后利用對拉桿實施加固，拉桿為φ25mm 精軋螺紋鋼，要求鋼模板單位面積抗拉強度達到10t 以上。

其六，在澆筑第一?；炷恋倪^程中，需要在模板安裝到位后先安裝各類預埋件，此時要在預埋鋼棒與定位孔均勻涂抹一層黃油，并在預埋件口皮處設置環形筋，要求預埋長度達到43cm 以上。

其七，安裝截面較大的模板時，當截面超過8m時，必須設置5mm 的預拱度，以此保證線形良好，模板安裝時應確保模板對角線保持一致，拼縫處錯臺不能超過1mm。澆筑施工中應隨時觀察拉桿部位是否發生松動，一旦發現問題，應立即處理。

其八，在第一模安裝過程中使用完成的模板需要在第二模使用時處在原來的位置，為之后的爬架爬升創造便利條件。

其九，第一次安裝雙聯墩模板的過程中應確保模板安裝基準面處于同一個面，以便于之后的各項施工操作。

其十，將第二模安裝到位后，開始對后移懸掛梁進行安裝。

其十一，初步安裝完成后，需利用全站儀與鉛錘根據承臺表面上的控制點對模板豎直度進行檢測，當豎直度偏差超過5mm 時，應使用厚度不同的鋼板在模板角點進行支墊，以此實現有效糾偏。利用全站儀對模板豎直度進行檢測的過程中，應盡可能在鉛垂面上進行置鏡。一般對墩身三個面進行檢測，每節安裝完成的模板，其豎直度偏差不能超過5mm。檢查確認合格后，應使用高強螺栓與雙螺母做好緊固，以免發生爆板。

其十二，在混凝土澆筑開始前，應先認真檢查模板，保證平面位置的準確性，表面不能存在污物、砂漿也無任何雜物，同時表面應保持平順，且接縫嚴密，結構尺寸與垂直度都應達到圖紙和相關規范的要求。此外還要在澆筑開始前采用噴霧的方式將模板溫度降低到30C 以下。

4.2 內模安裝

其一，空心墩內模系統采用牛腿和操作平臺支撐體系。在墩柱內側埋設10 道φ40mm 預埋管，單根長度為40cm，牛腿由32 精軋螺紋鋼、鋼板和角鋼三部分構成。

其二，當墩柱下部的第一段2m 實體段澆筑完畢以提供上層模板架設時的工作平臺，并下一節段鋼筋加工及安裝完畢后，架設外模的同時架設內模。架設內模時，應該按照高度方向一段一段地進行，首先澆筑第二段變截面段，然后澆筑等截面段，最后澆筑空心墩橫隔板段。

其三，為保證施工安全，在施工當前節段的過程中需要在支架表面鋪設一層厚度為3cm 的模板為人員操作提供便利，操作人員應將安全帶系在稍高位置的鋼筋籠上。內模的起吊采用塔吊進行，人員站在支架的模板上對上一層內模進行安裝，采用以上方法，直接將內模完全安裝到位。

5 混凝土澆筑

其一，墩柱混凝土澆筑施工應分層和分倉進行，每節澆筑高度按照4.5m 控制，混凝土輸送利用附著于墩身的輸送泵進行，對于雙柱矩形墩，可利用天泵或料斗實施澆筑，其澆筑速度按照3m/h 控制。

其二，在實際的澆筑施工中，應利用輸送泵進行送料，并利用插入式振搗器進行振搗，每次澆筑的高度不能超過4.5m，若澆筑高度達到2m 以上，因澆筑落差相對較大，所以不可進行自落式灌注，需利用導管降低澆筑速度，避免混凝土發生離析。分層澆筑時，具體的分層厚度按照50cm 嚴格控制，利用振搗棒在與模板相距10cm 的位置按照從周邊到內心的順序進行振搗。將混凝土澆筑到墩柱的頂部后，去除多余的水泥漿，同時要在混凝土達到初凝之前做好復振，以此防止墩柱頂面周圍產生裂縫。將第1 節段模板安裝到位后，應立即開始混凝土澆筑，澆筑完成后進行養生。待混凝土試塊的抗壓強度達到2.5MPa 以上后，將混凝土表面的浮漿清理干凈并進行必要的鑿毛。

其三，澆筑時應安排專人隨時對鋼筋與模板進行檢查，確認是否穩固和保持垂直，及時發現并解決問題?；炷翝仓３诌B續，一次完成，中途不可停頓?；炷撂涠葢袁F場氣溫情況為依據由試驗室安排專人進行嚴格控制。

其四，混凝土澆筑施工時，應按照正確的順序與方向分層實施，振搗方式以插入式振搗為主。一般情況下每層的澆筑厚度不能超過50cm，沿具體澆筑方向進行斜向振搗，振搗棒和水平面之間的夾角按照30控制。振搗應沿自動滑動的混凝土表面循序進行，不可跳躍式進行。對上一層混凝土進行澆筑時，應將振搗棒插入到下層混凝土中5～10cm，以免兩層混凝土之間產生接縫。振搗棒機頭不與模板相貼，在與模板靠近的部位進行振搗時，必須保留5～10cm 的間隔距離。無論任何情況都不允許使用鋼筋代替振搗棒進行振搗。

其五，在每次振搗過程中都要嚴格控制振搗持續時間，在插入式振搗過程中，一般需要持續15～30s 的時間。混凝土振搗合格標準為混凝土液面不再下沉，同時沒有氣泡產生，混凝土液面保持平坦，開始泛漿，之后方可開始向上提升振搗器。振搗的持續時間不可太長，否則將出現明顯的離析。

其六，將混凝土澆筑到墩頂后，需要在墩身預埋φ160mmPVC 管，然后進行蓋梁施工。

其七，對于現澆混凝土墩與蓋梁，其混凝土施工質量應滿足如表1所示的要求。

表1 現澆混凝土墩臺質量要求

其八，由于墩身需要分節澆筑，所以必須對每節混凝土的頂面高度進行嚴格控制，確保相鄰兩段墩身有良好的接縫，保證混凝土整體外觀質量。將混凝土澆筑至頂層后，應確保混凝土面比模板頂部略高，為之后的混凝土鑿毛創造便利條件。澆筑結束后應安排專人利用木抹子將模板周圍混凝土抹平，確?；炷帘砻婧湍０屙敳窟_到平齊，使上、下兩個節段可以形成一條齊平的接縫。

其九，因墩柱施工需分節段澆筑，所以在澆筑下一節混凝土時，上一層混凝土發生凝固并產生一定收縮，這樣會使模板之間產生一定大小的縫隙，這樣除了會使錯臺變大，還會導致水泥漿發生下漏，對澆筑完成部分的墩身整體外觀造成影響，對此應采取以下措施解決：當檢查發現縫隙時，應及時使用原子灰或水泥漿對縫隙進行封堵，并在澆筑最初幾盤混凝土的過程中，適當減少其坍落度；在翻模完成后，應立即清理附著于墩身的水泥殘漿。

6 結語

綜上所述，空心墩是高速公路橋梁常用墩身形式，雖然目前已經形成了相對完整的施工方法，也積累了很多空心墩施工經驗，但要想從根本上保證空心墩施工質量，使其質量達到預期水平，需要在充分考慮工程實際情況的基礎上，制定明確的施工方案，并督促施工單位在現場操作中嚴格執行，只有這樣才能有效保證空心墩施工質量，為之后橋梁建設過程中的上部結構施工奠定良好基礎，創造必要的條件。以上對空心墩施工方法進行了初步分析與總結，明確主要施工要點，旨在為實際高速公路橋梁工程中的空心墩施工提供技術參考，保證墩身施工質量。