二級(jí)公路橋梁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)分析

譚敏

（廣西金盛交通勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西南寧 530000）

0 引言

二級(jí)公路橋梁高墩施工技術(shù)水平對(duì)高墩橋梁使用壽命有重要影響。考慮到一些二級(jí)公路途經(jīng)山區(qū)時(shí)，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，高差大，因此二級(jí)公路高墩橋梁施工應(yīng)遵循安全、耐久、適用、經(jīng)濟(jì)等原則，因地制宜，綜合考慮工程所處環(huán)境的多方面因素，進(jìn)而制訂合理的技術(shù)方案[1-4]?；诖?，文章針對(duì)山區(qū)橋梁工程，研究高墩施工工藝，并通過實(shí)例分析施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

1 二級(jí)公路橋梁高墩施工特點(diǎn)

高墩施工技術(shù)是二級(jí)公路橋梁施工中常用的施工技術(shù)之一。公路橋梁采取高墩形式能夠降低山區(qū)大高差復(fù)雜地形環(huán)境對(duì)公路路線的限制。大高差復(fù)雜地形高墩施工具有以下特點(diǎn)：

一是施工難度大。在山區(qū)復(fù)雜地形條件下，公路橋梁所處地形環(huán)境高差大，地面坡度大，地質(zhì)復(fù)雜，高墩樁基礎(chǔ)施工受地形地質(zhì)條件限制，施工難度增大。

二是施工周期長(zhǎng)。橋梁高墩澆筑混凝土施工受模板受力能力限制，每次澆筑高度為4m 左右，一座墩身需要多次澆筑，導(dǎo)致施工量較大、施工周期長(zhǎng)。

三是投入施工的資源多。為了保證施工進(jìn)度，多采用平行作業(yè)，而平行作業(yè)勢(shì)必成倍增加機(jī)具、人員等施工要素投入。例如，每座墩身施工至少要有6m的模板系統(tǒng)，多座墩身平行作業(yè)，模板配置數(shù)量必須翻倍。

四是對(duì)工程施工管理的要求高。由于高墩工程施工環(huán)境復(fù)雜，施工難度較大，建設(shè)用時(shí)長(zhǎng)且投入的人力物力財(cái)力多，客觀要求必須具有較高的施工管理水平，做好各項(xiàng)施工統(tǒng)籌管理。如果管理工作不能適應(yīng)施工要求，容易造成安全、質(zhì)量、效率和浪費(fèi)等問題。

2 二級(jí)公路橋梁高墩施工關(guān)鍵技術(shù)

以某二級(jí)公路山區(qū)路段高架橋的高墩施工為例，分析高墩施工技術(shù)要點(diǎn)。該高架橋全長(zhǎng)222m，橋梁上構(gòu)孔跨布置為7m×30m，高墩墩身高度最大達(dá)66m，該橋跨越V 形陡坡山谷，地勢(shì)陡峭，兩邊高中間低，橋梁布置立面如圖1 所示。其中，2、3、4 號(hào)高墩墩身斷面尺寸為6m×2.5m 和6m×2.8m 兩種形式，均為矩形截面方柱空心墩；高墩基礎(chǔ)形式采用承臺(tái)接樁基礎(chǔ)。

圖1 某二級(jí)公路橋梁布置立面圖

2.1 高墩基礎(chǔ)施工

高墩樁基施工常采用機(jī)械鉆機(jī)成孔施工，簡(jiǎn)便易實(shí)施。若為山區(qū)地形，二級(jí)公路橋梁所處地形環(huán)境高差大，地面坡度大，地質(zhì)復(fù)雜，高墩樁基成孔機(jī)械設(shè)備往往難以到達(dá)樁位，即使到達(dá)樁位，由于地形陡峭也難以架設(shè)鉆孔施工平臺(tái)。此種情況下可采用人工挖孔方法實(shí)施樁基施工。

2.1.1 陡坡地形高墩樁基施工基本工藝

遇到陡坡困難地形，樁基成孔機(jī)械設(shè)備難以到位時(shí)，往往采用人工挖孔樁，基本施工工藝為：放線、定樁位—挖第一節(jié)樁孔土方—第一節(jié)混凝土護(hù)壁模板（含護(hù)圈）、護(hù)壁混凝土澆筑—循環(huán)作業(yè)至設(shè)計(jì)深度—清理孔底、驗(yàn)收—吊入鋼筋籠、鋼筋籠調(diào)?！獫仓炷?。

2.1.2 陡坡地形高墩樁基施工注意事項(xiàng)

在橋梁高墩施工過程中，受陡坡困難地形限制，高墩樁基采用人工挖掘成孔。樁孔開挖和護(hù)壁制作是人工挖孔樁施工的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，安全問題是重中之重，必須高度重視[5]。為確保高墩樁基施工人工挖孔的質(zhì)量及安全，關(guān)鍵工藝要點(diǎn)及注意事項(xiàng)如下：

第一，人工挖孔樁施工放線必須嚴(yán)格根據(jù)橋位平面、樁位，結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)圖進(jìn)行放線。施工樁位測(cè)量放線時(shí)，放線施工允許垂直度偏差≤1/200，樁位平面誤差≤±2cm，樁基孔徑施工誤差≤-1cm～+2cm。同時(shí)，保證邊墻的厚度和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的凈空符合要求。放線后必須經(jīng)過監(jiān)理工程師驗(yàn)收檢核。

第二，護(hù)壁嚴(yán)格按規(guī)范要求制作，并在施工過程中隨時(shí)檢查護(hù)壁情況?，F(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變，護(hù)壁應(yīng)配鋼筋。遇地下水豐富或易塌地層（如砂層、軟土層）宜用0.3m 厚以上護(hù)壁，嚴(yán)禁只挖不護(hù)壁。

第三，由于地形高陡，有落石風(fēng)險(xiǎn)。孔內(nèi)作業(yè)時(shí)，孔口上面必須有人監(jiān)護(hù)，同時(shí)在上坡側(cè)架設(shè)防護(hù)網(wǎng)，防止土石滾入。無人施工或已挖完的孔，必須用牢固的蓋板將孔口蓋好?？變?nèi)作業(yè)人員必須頭部正確佩戴安全帽、身上正確佩戴安全帶，孔內(nèi)情況特殊或空氣質(zhì)量不明時(shí)，須戴上防毒防塵面具?？變?nèi)作業(yè)人員乘專用吊籠上下，不得乘坐吊桶或腳踩護(hù)壁上下樁孔?？變?nèi)須設(shè)置應(yīng)急安全繩和軟爬梯。挖出的樁孔棄渣臨時(shí)堆放不得堆放在孔口周圍2m 范圍內(nèi)，臨時(shí)堆渣高度不得大于0.8m，棄渣必須及時(shí)清運(yùn)，遠(yuǎn)離孔口。機(jī)械通行不得對(duì)孔壁的安全造成影響。隨著挖孔進(jìn)度加深，應(yīng)在孔內(nèi)設(shè)置半圓形土渣吊運(yùn)防護(hù)板網(wǎng)。

第四，人工挖孔施工需在每天每次開工之前檢查孔內(nèi)積水情況，把樁孔內(nèi)的積水抽干，并使用風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)有害氣體排凈，才能讓人員下入施工。當(dāng)樁孔深度大于5m 時(shí)，每天作業(yè)前應(yīng)先檢測(cè)孔內(nèi)空氣質(zhì)量，必要時(shí)向孔下通風(fēng)、輸送氧氣或要求施工人員戴上防毒防塵面具施工，孔底鑿巖時(shí)應(yīng)加大送風(fēng)量。樁孔深度超過10m 時(shí)，每天應(yīng)通風(fēng)2 次以上，孔下開挖人員可隨時(shí)反饋呼吸通暢情況，以便及時(shí)通風(fēng)。

第五，挖孔至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)除凈護(hù)壁上的淤泥、樁孔底渣土和積水，并報(bào)監(jiān)理人員和質(zhì)檢人員對(duì)樁孔形狀和尺寸、持力層地質(zhì)巖性、嵌巖深度等進(jìn)行檢核。樁孔經(jīng)檢核合格后須及時(shí)封底，安裝樁基的鋼筋籠、澆筑樁基混凝土?？椎讕r樣須做好留存、備查。

第六，在樁身混凝土澆筑之前，應(yīng)將樁孔底的積水排干，若地下滲水量過大，應(yīng)采取相應(yīng)措施止水并將積水排干，在樁孔內(nèi)無滲水和積水時(shí)方可澆灌混凝土[6]。澆筑樁身混凝土?xí)r，應(yīng)再次檢查孔底有無人員滯留，且相鄰10m 范圍內(nèi)的挖孔作業(yè)應(yīng)暫停。

2.2 高墩墩身施工

常見的高墩身施工方式有翻模法、爬模法及滑模法。該工程根據(jù)二級(jí)公路投資及技術(shù)特點(diǎn)，以及考慮項(xiàng)目地形、交通等情況，經(jīng)反復(fù)分析比較，決定采用翻模法高墩身施工方案。

翻模法應(yīng)用廣泛，具有投資小、經(jīng)濟(jì)性好、人員投入較少、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、模板可重復(fù)利用、省時(shí)省料、安全可靠及施工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。翻模施工關(guān)鍵工藝如圖2 所示。

圖2 翻模施工關(guān)鍵工藝圖

2.2.1 高墩翻模法施工模板設(shè)計(jì)及翻模高度的確定

根據(jù)墩身模板的受力特點(diǎn)，設(shè)定每層模板高度為2m。各層模板由4 塊模板（即圍住墩四個(gè)側(cè)面）組成，4 塊模板由4 個(gè)角模連接而成，上、下節(jié)模板邊框角鋼預(yù)留栓孔，用螺栓連接。根據(jù)受力分析結(jié)果，模板采用8mm 厚度規(guī)格鋼板，邊框用L80×6 規(guī)格角型鋼，橫肋用50mm×6mm 規(guī)格扁型鋼，間距為300～350mm，縱肋采用100×48×5.3 規(guī)格的槽鋼，間距為300～350mm。每層模板外側(cè)設(shè)兩道2φ160×6 加筋箍，加筋箍沿每層模板外側(cè)四周，在高度方向每隔1m 以井字形固定，達(dá)到增強(qiáng)模板剛度的效果，避免澆筑時(shí)發(fā)生變形爆模。

模板每套層數(shù)需要根據(jù)設(shè)計(jì)材料、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及施工效益合理確定。如果模板層數(shù)過多，整套模板的剛度不足，穩(wěn)定性不好，墩身垂直度、軸線偏位限值難以保證；且層數(shù)過多，投入大，人員、設(shè)備的效益難以發(fā)揮。若層數(shù)過少，澆筑一次混凝土的數(shù)量少、效益差。因此，考慮模板的受力、穩(wěn)定、效益、澆筑質(zhì)量及操作安全等因素，確定每套模板由2～3 層組成，即每套高度為4m 或6m。翻模施工平臺(tái)如圖3 所示。

圖3 翻模施工平臺(tái)示意圖（單位：cm）

2.2.2 高墩翻模法施工工藝及質(zhì)量控制措施

第一，基本工藝。第一批混凝土的澆筑高度為6m，即按照配備的模板層數(shù)澆筑到最上層模板的頂部，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求，保持最上層模板固定不動(dòng)，卸下最下層根部模板及中間的第二層模板，用倒鏈滑車將卸下的模板翻轉(zhuǎn)到頂層就位拼裝。每次將完成澆筑的最上層模板用作將要澆筑混凝土模板的支撐和根部，重復(fù)該工序直到澆筑到墩頂標(biāo)高。

第二，漏漿控制措施。要點(diǎn)一，制作模板時(shí)，板邊緣頂面比角鋼邊框頂面突出2mm，安裝上、下層模板時(shí)，中間夾5mm 厚軟橡膠條，用膠水粘在下層模板的邊框上，再用螺栓將上、下模板栓緊。以保證模板間接縫在澆混凝土?xí)r不漏漿。要點(diǎn)二，為防止第一批澆筑混凝土的最下層根部模板底口與基礎(chǔ)承臺(tái)頂面的接縫處漏漿，且為方便第一批澆筑混凝土達(dá)到強(qiáng)度后卸下模板，在安裝墩身模板之前，承臺(tái)頂與墩身模板接觸面四周用水泥砂漿抹成高3cm、寬5cm 的邊框，邊框頂要求水平，在邊框頂面粘5mm 厚的軟橡膠條，然后在邊框上安裝墩身模板，混凝土澆筑完成達(dá)到強(qiáng)度后，在拆除墩身模板前將水泥砂漿鑿除。如此，能夠有效避免墩身根部漏漿，又方便卸下最下層模板，同時(shí)因邊框頂面水平，可保證首段墩身垂直度。

第三，鋼筋安裝措施。進(jìn)行高墩鋼筋施工時(shí)，主筋一般不截?cái)嗍褂?，主筋長(zhǎng)且柔性大，加之有風(fēng)荷載作用，鋼筋定位較困難，所以鋼筋施工時(shí)應(yīng)增設(shè)勁性骨架，其由角鋼和28mm 直徑鋼筋制成。待模板安裝好將其拆去。

第四，工作縫處理措施。要點(diǎn)一，每次混凝土澆筑至模板頂時(shí)，將靠近模板頂面四周2cm 左右范圍內(nèi)的混凝土與模板頂抹平，將新老混凝土結(jié)合面對(duì)接在上、下層模板接縫處，保證接縫平直，且工作縫寬可控于5mm 內(nèi)，有利于提高墩身外觀質(zhì)量。要點(diǎn)二，為確保工作縫處新老混凝土牢固結(jié)合，且避免工作縫處混凝土收縮影響，應(yīng)在混凝土初凝后清理其表面浮漿，將骨料外露，并盡量縮短新老混凝土澆筑的間隔時(shí)間。

第五，垂直度控制措施。墩身垂直度控制是翻模法高墩施工的關(guān)鍵一環(huán)。要點(diǎn)一，制作模板時(shí)，要求模板外形尺寸精度高，否則積累誤差會(huì)造成墩身垂直度差。要點(diǎn)二，模板須確保定位精度高，第一層模板安裝前，用高精度測(cè)量?jī)x器在墩外側(cè)20cm 處放出四個(gè)面的定位點(diǎn)，安裝模板時(shí)，用鉛垂吊線控制調(diào)校模板的定位及垂直度。模板安裝好后，用高精度測(cè)量?jī)x器檢核模板垂直度。

3 結(jié)語

針對(duì)大高差復(fù)雜地形二級(jí)公路橋梁高墩施工的樁基施工、墩身施工，文章結(jié)合具體案例對(duì)高墩施工過程中的各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制措施進(jìn)行分析，總結(jié)得出高墩施工中合理選用施工方法及有效控制技術(shù)要點(diǎn)的成功經(jīng)驗(yàn)，有利于更好地加強(qiáng)和改進(jìn)高墩施工組織管理工作，促進(jìn)高墩施工安全、優(yōu)質(zhì)、高效開展，同時(shí)可為大高差復(fù)雜地形開展二級(jí)公路橋梁高墩施工提供借鑒。