連續(xù)剛構(gòu)橋空心薄壁高墩施工技術(shù)探討

騰雄豐

（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

空心薄壁墩具有諸多的技術(shù)特征，例如，在承重壓力和柔性彎曲的情況下，橋墩結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生破壞；另外，因?yàn)樗且环N輕質(zhì)的橋墩，所以它的自重較輕，所以它對(duì)地基和地基所受的壓力也相對(duì)較??；在施工難度上，由于降低了混凝土的用量，所以可以在一定程度上節(jié)省工程成本；此外，中空薄壁墩通常設(shè)置在基礎(chǔ)較高、基礎(chǔ)較高的橋梁主跨區(qū)，橋墩高度通常為30m 以上。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)高墩橋的建設(shè)中，最常用的是滑升模板法、提升模板法、滑升翻模法（主要適用于斜率不變化的方墩）、爬升模板法、鋼管腳手架與拼裝鋼模板法等。在橋面工程建設(shè)中，考慮到橋面工程投資的總體要求，一般都是采用鋼管托架加拼裝鋼模的方法。采用這種方法，不但可以大幅度地節(jié)省工程費(fèi)用，而且可以極大地提高工程的效率。

1 工程概述

揭博高速10 標(biāo)段鷓鴣大橋?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)橋梁，上部結(jié)構(gòu)為（40m+48m+2×70m+2×48m）的T 型橋梁結(jié)構(gòu)，下部為空心薄壁高墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固?？招谋”诟叨諡榈湫偷木匦谓孛?，厚度只有70cm，寬度為650cm，主墩結(jié)構(gòu)為矩形承臺(tái)，規(guī)格為（890cm×570cm×250cm）。本工程跨越既有河流，河水流量比較大，承臺(tái)尺寸小，落地支架難以滿足施工要求，因此，采用托架進(jìn)行0#墩施工，順利完成了施工任務(wù)，值得類似工程參考。

2 托架搭設(shè)方法

由于本工程跨越了既有河流，河水流量大，且具有一定的腐蝕性，為提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，在橋墩上不能預(yù)先埋設(shè)剛接節(jié)點(diǎn)，而是在橋墩上預(yù)留了一個(gè)小洞，用來(lái)連接剛接節(jié)點(diǎn)與受力鋼筋。在鋼管托架施工完畢并拆除之后，要對(duì)預(yù)留的孔洞進(jìn)行壓漿處理。這種托架的搭設(shè)方法，可以在不降低墩身截面強(qiáng)度的前提下，順利完成橋梁施工任務(wù)。托架結(jié)構(gòu)由剛性連接件、貝雷片、工字鋼、槽鋼、精軋螺紋鋼等材料共同組成。為保證空心薄壁高墩施工的安全，保證托架體系具有良好堆放穩(wěn)定性和抗傾覆性，采用空間有限元軟件Midas Civil 7.4.1 對(duì)托架的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證分析，分析結(jié)果如表1 所示。

表1 托架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

從表1 中能夠看出，本工程施工托架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)到了空心薄壁高墩施工的要求。

托架搭設(shè)施工中連接銷最好采用貝雷桁架銷，直徑為49.5mm，為30CrMnSi 材料連接銷，容許剪應(yīng)力為585MPa，最外側(cè)一榀架斜桿支點(diǎn)位置的反力為322kN，小于容許剪切力的要求，滿足本工程施工要求。

3 空心薄壁高墩施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 托架預(yù)壓

在正式進(jìn)行空心薄壁高墩施工前，需要通過(guò)預(yù)壓的方法來(lái)獲得托架的穩(wěn)定性、承載力等是否滿足設(shè)計(jì)要求。從理論計(jì)算的角度來(lái)看，本工程所搭設(shè)的托架位移變形比較小，但在實(shí)際施工中受到精軋螺栓的緊固程度，以及銷孔間間隙等因素的聯(lián)合影響，在外界荷載的作用下容易發(fā)生非彈性變形。在進(jìn)行托架預(yù)壓時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況，選擇合適的預(yù)壓力和預(yù)壓時(shí)間。同時(shí)，預(yù)壓后需要進(jìn)行檢查，確保托架的預(yù)緊力符合設(shè)計(jì)要求。如果發(fā)現(xiàn)托架有松動(dòng)或其他安全隱患，需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理，以確保橋梁的安全和穩(wěn)定。當(dāng)支架搭設(shè)完成后，懸吊上重物進(jìn)行預(yù)壓，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且預(yù)壓結(jié)果難以保證。本工程跨越了既有河流，施工現(xiàn)場(chǎng)不具有配重條件。利用梁部施工張拉機(jī)具，在托架之上安裝千斤頂，張拉錨固在承臺(tái)套箱之上的精軋螺紋鋼來(lái)對(duì)托架進(jìn)行等效加載，逐步完成托架預(yù)壓操作[1]。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)其施加的荷載應(yīng)與所作的計(jì)算圖示的荷載相等。按照計(jì)算簡(jiǎn)圖和荷載的位置，來(lái)計(jì)算橋墩各邊所需要荷載的值，并在每個(gè)邊對(duì)稱地設(shè)置兩個(gè)千斤頂，來(lái)計(jì)算每個(gè)千斤頂所需要荷載的值。按照計(jì)算的結(jié)果，將千斤頂和精軋螺紋鋼都安裝好之后，兩邊的千斤頂都是對(duì)稱的，慢慢地給它施加壓力，并保持在計(jì)算出的加載數(shù)值上。在施壓期間，應(yīng)對(duì)支撐的受力和變形進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和記錄。在保持24h 后，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)高程測(cè)量，卸載千斤頂后，再次進(jìn)行節(jié)點(diǎn)高程測(cè)量，測(cè)量前后的差值就是支架的彈性變形，支架預(yù)壓荷載轉(zhuǎn)化情況如表2 所示。

本工程托架預(yù)壓張拉分為5 級(jí)，對(duì)稱施加張拉力，每級(jí)施加力為設(shè)計(jì)張拉力的20%。

3.2 鋼筋施工

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙中的規(guī)定和要求，做好測(cè)量放線工作，按照測(cè)量放線的結(jié)果，確定好鋼筋下料長(zhǎng)度，以免保證鋼筋施工精度，同時(shí)避免鋼材浪費(fèi)。制作好的鋼筋通過(guò)液壓直螺紋連接技術(shù)連接到一起，控制相鄰接頭之間的錯(cuò)開距離不小于450cm。就案例工程而言，鋼筋施工中連接套筒的長(zhǎng)度達(dá)到7cm，因此，在進(jìn)行主筋螺紋滾壓時(shí)其長(zhǎng)度要控制在3.5cm 左右。在實(shí)際加工時(shí)，螺紋的長(zhǎng)度是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，螺紋長(zhǎng)度不能小于3.5cm，且最大不能超過(guò)1 絲。若小于1 絲，則套筒內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)空隙，兩端鋼筋無(wú)法實(shí)現(xiàn)緊密連接。若超過(guò)1 絲，則會(huì)使鋼筋的橫截面變小，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中，在測(cè)試過(guò)程中很可能出現(xiàn)斷裂。在直螺紋連接的施工過(guò)程中，首先使用普通扳手初擰，當(dāng)全部安裝好后使用力矩扳手?jǐn)Q緊，當(dāng)主筋安裝好后，再安裝箍筋及其他預(yù)埋件。并確保在鋼筋捆綁完畢后，用相同等級(jí)的水泥墊做保護(hù)層。

3.3 模板安裝和加固

3.3.1 外模板預(yù)拼裝

在模架進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，不等主墩筋系好，就開始對(duì)模板進(jìn)行預(yù)拼，把散件按照設(shè)計(jì)圖組裝成一個(gè)大的模架。在裝配時(shí)，要注意模板的尺寸，模板的接縫和平面。因?yàn)楸竟こ讨鳂蚨帐侵狈蕉眨运臄嗝娌]有顯著的改變，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，而且模板可以被直接倒用，在陽(yáng)角位置，利用陽(yáng)角斜拉座45°的角度，將兩個(gè)模板拉接在一起，確保陽(yáng)角位置不會(huì)漏漿[2]。模板高度4.65m，澆筑高度4.5m，在進(jìn)行施工的時(shí)候，可以上挑50mm，下包100mm，可以有效的預(yù)防錯(cuò)臺(tái)和漏漿，還可以通過(guò)對(duì)拉拉桿來(lái)抵消混凝土的側(cè)壓力，避免跑模。

3.3.2 爬架組拼

爬架是組成連續(xù)剛構(gòu)橋空心薄壁高墩施工模板的主要結(jié)構(gòu)，完整的爬架結(jié)構(gòu)體系由斜撐主背楞、主梁三角架、吊裝平臺(tái)等結(jié)構(gòu)共同組成。外模板可采用維薩板，垂直段內(nèi)模面板采用定型鋼模板。在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者難以使用上述模板的位置，如變截面內(nèi)模板可采用厚度不小于10cm 的竹膠合模板。當(dāng)模板試拼完成之后，就可以進(jìn)行連續(xù)剛構(gòu)橋空心薄壁高墩柱第一節(jié)段澆筑。

3.3.3 內(nèi)模拼裝

本工程中每個(gè)空心薄壁高墩內(nèi)模板由32 塊規(guī)格為1.5m×1.2m，以及8 塊規(guī)格為0.3m×1.2m，以及16塊異型鋼模板組成。為避免在混凝土澆筑施工中發(fā)生內(nèi)模移動(dòng)、變形等問(wèn)題，需要通過(guò)支撐體系對(duì)內(nèi)模進(jìn)行加固[3]。本工程內(nèi)模支撐體系從空心薄壁高墩底部開始搭設(shè)的鋼管腳手架，從底部開始逐步向頂部搭設(shè)，既能加固內(nèi)模板，也可作為鋼筋綁扎和固定鋼筋的支撐體系。

3.3.4 模板施工質(zhì)量檢查

內(nèi)外模板安裝完畢后，應(yīng)檢查模板是否完好。首先要對(duì)模架的接縫和錯(cuò)位進(jìn)行檢測(cè)，模架的接縫不超過(guò)1mm，模架的錯(cuò)位不超過(guò)2mm；用鋼尺檢驗(yàn)?zāi)＜艿膸缀涡螤睿娩摻z繩檢驗(yàn)?zāi)＜艿乃?，用鉛錘儀修正模架的垂直。用全站儀測(cè)四個(gè)拐角處的座標(biāo)，保證拐角處的正確性和正確性。在模板施工的時(shí)候，要把角點(diǎn)偏位控制在1cm 以內(nèi)，如果有不合格的地方，要及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，主要是通過(guò)爬架本身的頂撐裝置來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在偏差較大的情況下，可采用手提吊車對(duì)模板的鋼管支架進(jìn)行調(diào)整，從而確保了模板的質(zhì)量。

3.4 混凝土施工

混凝土的運(yùn)輸是用一種特殊的混凝土罐車，在豎向上用輸送泵來(lái)輸送，輸送管道與塔吊相連，出水口有一條橡膠管。第一批從承臺(tái)處向下澆筑2.0m（實(shí)心段），第二批向下澆筑2.6m（空心段），然后每次澆筑4.5m。為防止混凝土發(fā)生離析，其自由傾覆高度不宜超過(guò)2 m，坍落度宜控制在160～190mm。在澆注前，首先要將橋墩內(nèi)的雜質(zhì)清理干凈。采用內(nèi)置式搖桿搖動(dòng)，搖桿的移動(dòng)幅度不能超過(guò)搖桿工作幅度的1.5 倍，搖桿與外模相距50～100mm，以避免破壞外模的板面；混凝土應(yīng)分層澆筑，每層的厚度要控制在30cm，放一層料時(shí)，要將料扒平，然后振搗，振搗順序?yàn)椋合日駬v倒角處，再?gòu)膬蛇呄蛑虚g振搗，振搗20s 左右，以混凝土不再下沉，不再出現(xiàn)氣泡，表面平坦，泛漿為準(zhǔn)[4]。

在澆鑄過(guò)程中，應(yīng)由施工單位技術(shù)人員嚴(yán)格執(zhí)行。為保證混凝土的外觀質(zhì)量，必須在施工全過(guò)程由檢測(cè)人員監(jiān)督混凝土質(zhì)量，保證混凝土的和易性、流動(dòng)性；在澆筑過(guò)程中，必須有專人對(duì)模板進(jìn)行監(jiān)控，防止由于螺栓松動(dòng)而導(dǎo)致的脫模，進(jìn)而對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生影響。墩身混凝土采用節(jié)理法澆筑，在合理控制節(jié)理度的前提下，既可以保證兩節(jié)理間的連貫性，又可以保證混凝土表面的美觀。澆筑完成后，由專人用木抹子將模板四周附近的混凝土抹平，保證混凝土面與模板頂對(duì)齊，以保證上下兩節(jié)段為一條平齊的接縫。

懸臂式外模具可以全部后退650mm，采用對(duì)角線支撐來(lái)調(diào)整模具。將模板從混凝土中剝離出來(lái)后，采用吊車或手拉車對(duì)其進(jìn)行分段拆卸，拆卸時(shí)，吊鉤一定要吊在主背楞的上方。每次拆模后，都要將附著在模子上的異物清理干凈，澆注脫模劑。若模板拆模后需落下，則其面板不可直接放于地面，應(yīng)先在地面上鋪一塊木板，再將模板放于木板上，并注意木板朝上。為了保證上下兩節(jié)段混凝土的良好結(jié)合，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa 后，可進(jìn)行人工鑿毛[5]。鑿毛的原則是，首先要將混凝土表層的浮漿鑿掉，將石子鑿深1～2cm，鑿?fù)旰笠蔑L(fēng)槍將混凝土殘?jiān)档簦儆酶邏核疀_洗。確保鑿過(guò)的水泥表面是干凈的。在澆注第二層混凝土之前，在豎向施工縫上刷一層水泥凈漿，在橫向縫上最好用1:2 的厚度為10～20mm 的水泥砂漿覆蓋。在拆下模板后，在混凝土表層覆蓋一層塑料薄膜，然后噴灑水分以保持濕潤(rùn)。

4 空心薄壁高墩施工中需要注意的問(wèn)題

就案例工程而言，屬于的典型的連續(xù)剛構(gòu)橋空心薄壁高墩結(jié)構(gòu)，施工難度比較大，影響施工質(zhì)量和安全的因素比較多，任何一個(gè)細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會(huì)影響到最終的施工質(zhì)量和安全性。因此，在具體施工中，必須高度重視測(cè)量問(wèn)題、試驗(yàn)問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題。

4.1 測(cè)量問(wèn)題

空心薄壁高橋墩的施工中，橋墩垂直度的控制是其施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。該高橋墩采用的是方形空心薄壁墩身。在施工過(guò)程中，為了確保橋墩的垂直度和軸線等，利用全站儀法對(duì)橋墩四角點(diǎn)進(jìn)行了定位。在進(jìn)行首次立模的時(shí)候，要結(jié)合基頂中心放出立模邊線，立模邊線的外側(cè)要用砂漿進(jìn)行找平，等砂漿硬化后，從線路中心向兩邊立模。

4.2 試驗(yàn)問(wèn)題

為保證原材料的質(zhì)量能夠有效滿足空心薄壁高墩施工要求，需要通過(guò)試驗(yàn)的方法來(lái)確定各原材料。本工程空心薄壁高墩采用了C50 混凝土，要求混凝土坍落度為160cm，初凝時(shí)間為4h，終凝時(shí)間為12h，水灰比為0.35。

4.3 質(zhì)量問(wèn)題

在進(jìn)行空心薄壁高墩在進(jìn)行施工中埋件系統(tǒng)預(yù)埋的位置要求準(zhǔn)確，并在混凝土施工前，應(yīng)有專人再次復(fù)核位置，最大誤差不能超過(guò)1mm。每次拆模后需要將面板上附著的雜物清理干凈，在混凝土澆筑前要均勻涂刷生一層脫模劑[6]?；炷翝仓?，模板的下方需要利用三腳架上的后移裝置將目標(biāo)調(diào)緊，和已經(jīng)澆筑完成的混凝土形成一個(gè)穩(wěn)定的整體，以免發(fā)生漿液滲漏和錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題。確保鋼筋的質(zhì)量和規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求，選擇質(zhì)量可靠的鋼筋材料進(jìn)行施工。在綁扎鋼筋時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，以確保鋼筋的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

在進(jìn)行焊接時(shí)，需要注意控制焊接溫度和時(shí)間，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度。在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該選擇質(zhì)量可靠的混凝土材料，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行澆筑和振搗，以確?；炷恋膹?qiáng)度和密實(shí)性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，分析了連續(xù)剛構(gòu)橋空心薄壁高墩施工技術(shù)，空心薄壁高墩鋼筋施工需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保鋼筋強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，需要在施工中注意安全，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和監(jiān)督，確保施工的安全和穩(wěn)定性。就案例工程而言，采用了托架法進(jìn)行0#墩施工，并嚴(yán)格控制好空心薄壁高墩鋼筋、模板、混凝土施工過(guò)程和質(zhì)量，順利完成了施工任務(wù)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。