高速公路橋梁施工中高墩施工技術的應用研究

摘要 隨著高速公路建設的迅猛發展，橋梁工程在跨越大型河流、峽谷及其他地形障礙時，往往需要采用高墩施工技術以支撐橋梁結構。高墩施工技術成為確保橋梁安全、穩定及經濟性的關鍵因素。該文圍繞高速公路橋梁施工中高墩施工技術的應用進行深入研究，探討了高墩設計與施工中的關鍵問題，包括測量放樣、模板施工、高墩混凝土澆筑以及質量養護等。研究結果表明：通過采用先進的施工技術和嚴格的管理流程，可顯著提高高墩結構的安全性和耐久性，研究成果可為類似工程提供寶貴的參考和指導。

關鍵詞 高墩施工技術；高速公路；橋梁施工；應用研究

中圖分類號 U445.559 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0059-03

0 引言

在現代交通基礎設施建設中，高速公路橋梁扮演著極其重要的角色，其不僅極大地提高了地區間的互聯互通性，也是促進經濟社會發展的關鍵工程[1]。隨著交通網絡的不斷擴張及對復雜地形適應性需求的增加，高墩橋梁以其優異的跨越能力和良好的結構穩定性，成為解決這一問題的有效手段[2]。然而，高墩施工技術也面臨著獨特的技術難題和挑戰，如地質條件復雜、氣候多變以及高精度的施工要求等，此類因素都對施工技術提出了更高的要求。高墩施工涉及從設計到材料選擇、從施工工藝到質量控制的一系列復雜過程。需要精密的計算與設計來確保結構的穩定性，同時考慮如何在不同環境條件下保持材料的優良性能，以及如何通過科學的管理方法來保障施工安全和質量[3]。此外，環境保護和成本控制也成為工程設計和施工過程中不可忽視的重要因素。因此，在深入研究相關問題后提出高效的高墩施工技術方案，對高墩橋梁工程的成功實施至關重要。該文旨在系統分析高速公路橋梁高墩施工的技術應用，發現并解決當前高墩施工面臨的關鍵技術問題。通過對已有案例的深入剖析，探討測量放樣、模板施工、高墩混凝土澆筑以及質量養護等關鍵技術，以期為橋梁工程設計提供堅實的理論支撐和實踐指導，進而推動高墩施工技術向著更高水平的發展。

1 工程概況

該項目是一項專注于高速公路橋梁高墩施工的先進技術研究與應用工程，旨在提升橋梁高墩建設的效率和安全性。在該橋梁工程中，高墩的質量至關重要，因此需通過優化施工方案、改進工藝、研發新設備以及強化安全管理，全面提升工程質量。項目總投資10億元，涉及一座5 km長、25 m寬的橋梁，其最大跨徑為140 m。該橋梁包含120個高墩，其中最高者達到80 m。整個項目計劃于2021年10月啟動，至2022年10月完工。該項目的實施將大幅增強橋梁高墩的結構穩定性，并為我國高速公路建設貢獻重要經驗。

2 高墩施工技術要點

2.1 測量放樣

在高速公路橋梁高墩的測量放樣工作中，首先需要仔細檢查設計圖紙、橋梁軸線、高程控制點以及地形地質報告等資料，確保所有信息準確無誤[4]。在開始實際測量前，對工程現場進行踏勘，確認地面條件、現有控制點位置及任何可能影響測量工作的障礙物。使用Leica TS30高精度全站儀進行初始地面測量，水平定位精度要求達到±5 mm以內，高程精度要求達到±3 mm以內。使用全站儀時，采用的距離測量公式具體如式（1）所示：

（1）

其中，（x2， y2）和（x2， y2）分別為兩點的平面坐標。計算后可以得到兩個點之間的水平距離，此距離代表地面上兩點間的直線距離，在橋梁高墩施工中，此距離用于確定高墩的確切位置以及與其他結構元素的相對關系。完成計算后，工程師將得到準確的放樣信息，可以用于指導現場施工人員準確地標出高墩的位置，并確保其與設計圖紙上的位置一致[5]。依據橋梁的設計參數，沿橋梁軸線方向布設，每隔30 m設置一個水平與高程控制點，確保后續施工的精度。根據設計圖紙上的坐標和高程信息，利用GPS設備在地面上精確地標出高墩的位置，同時設立明顯的鋼釘標志物，用于后續施工參考。完成初步放樣后，進行數據復核，包括對控制點間的相對位置和高程進行交叉檢驗，確保誤差均不超出允許范圍。最后，需要整理測量數據，編制詳細的放樣報告，供施工團隊和其他相關方參考。

2.2 模板施工

在高速公路橋梁高墩施工中，模板施工是確保結構尺寸和質量的關鍵步驟[6]。首先，需要進行模板設計，該工程中，高墩截面尺寸為6 m×4 m，高度為80 m，高強度膠合板的厚度為18 mm，支撐結構選擇Q345級鋼，模板系統需要承受最大90 kN/m2的混凝土側壓力。其次是材料準備和模板加工階段，工作人員需要根據設計圖紙裁剪膠合板，以及切割、焊接和裝配鋼支撐結構。所有模板接縫必須緊密無縫，以確保澆筑時不漏漿。在運輸與吊裝環節，該工程需要一臺50 t級的塔吊來搬運模板，施工布置立面如圖1所示。

在吊裝作業開始之前，對所有的起重設備進行徹底檢查至關重要。包括對塔吊的機械結構、電氣系統和操作系統的全面審查，以確保其處于良好的工作狀態。特別是塔吊的鋼絲繩和吊鉤，是直接承受重物力量的關鍵部分，必須檢查是否存在磨損、腐蝕或損傷的跡象。安全限位器和其他安全裝置也應進行測試，以驗證其功能是否正常，確保在操作過程中能夠及時響應并防止事故發生。當安裝模板時，掛鉤后的試吊是一個關鍵步驟，此時，模板的提升應非常謹慎，確保離地高度不超過30 cm，以便觀察吊點是否均勻受力，以及模板是否保持穩定，這一過程需要操作人員的高度專注，并且要隨時準備應對可能出現的任何異常情況。在確認無安全隱患后，模板可以正式起吊。提升過程中應保持緩慢平穩，避免任何急促或不平穩的動作，以免造成擺動或沖擊。塔吊操作人員與現場工人之間的溝通必須清晰無誤，確保模板能夠精確對準放樣標記的位置，并在指揮下緩緩移動到預定位置。一旦模板到達預定位置，應迅速使用臨時支撐和拉桿進行固定。此類支撐和拉桿不僅能夠提供臨時的穩定性，還能在后續的調整中起到關鍵作用。微調模板的位置，確保其垂直度和水平度符合嚴格的公差要求，分別控制在±2 mm和±3 mm以內，對于保證最終結構的質量和安全至關重要。

安裝完成后，進行細致的安全復查是不可或缺的。包括檢查接口連接是否牢固，支撐是否穩定，以及是否存在可能導致漏漿的風險點。所有檢查都是為了確保模板安裝的質量，避免在澆筑混凝土時出現問題。最后，邀請監理工程師進行模板的驗收工作是整個流程的重要環節。監理工程師將根據設計文件和規范要求，對模板的位置、穩定性和整體質量進行評估。只有通過了這一嚴格的驗收程序，模板才能用于后續的工序。通過遵循這一嚴格而詳細的流程，不僅能夠確保模板施工滿足高速公路橋梁高墩建設的精度要求，還能夠為最終的結構安全和質量打下堅實的基礎。

2.3 高墩混凝土澆筑

在高速公路橋梁施工中，高墩混凝土的澆筑是一個關鍵過程，要求嚴格的技術控制和執行。首先，進行混凝土配比設計，采用C50等級的高強度混凝土，并確保其坍落度控制在180 mm±20 mm范圍以適應泵送需要，具體的混凝土配比設計如表1所示。

表1的單位重量是基于常規C50混凝土配合比設計的估計值，實際配比可能因設計要求而有所不同。在具體的工程中，較高溫度或低濕度條件下需要減少水的用量。粉煤灰的使用可以提升混凝土的長期強度和耐久性，同時有助于提高混凝土的流動性和泵送性。減水劑的用量應根據混凝土的實際工作性和所需的坍落度進行調整，以保證合適的流動性和易于泵送的特性。膨脹劑在特定情況下使用，如在產生預應力或對裂縫控制有特殊要求的情況下。在實際施工前，應通過試驗來驗證配比的合理性，并進行必要的調整。此外，所有使用的材料都應符合《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020），確保最終混凝土的質量。然后，在攪拌站按照這一配比生產混凝土，并通過攪拌車運輸到施工現場，途中保持混凝土的均勻性。

在澆筑前，需要仔細檢查模板和支撐系統的穩定性和密封性，確認無錯臺、無漏漿，并保證模板內部清潔。同時，安裝振搗器澆筑設備，準備進行分層澆筑。每層混凝土的厚度不超過30 cm，使用插入式振搗器振實，確保無氣泡且密實。需特別關注高墩的特殊部位，比如橫梁接合部，確保這些區域的準確澆筑和充分振實。在澆筑過程中，每層混凝土的澆筑厚度控制在30 cm以內，確保足夠的振實能量能夠穿透整個層厚，達到充分密實。使用激光掃描儀監控每一層的提升高度，確保每個澆筑層次高度一致，保持在±2 cm的誤差范圍內。使用外部或內部振動器對每層混凝土進行振實，以5 s/m2的標準進行操作，確保無氣泡且達到所需的密實度。通過回彈儀等非破壞性檢測儀器檢測混凝土的均勻性和密實度，以確保澆筑質量。

3 高墩施工后質量養護

為確保高速公路橋梁高墩施工后混凝土的質量和耐久性，需要實施一套嚴格的養護流程。在澆筑完成后，立即開始至少7 d的持續濕潤養護，使用自動噴水系統定時保持表面濕潤，以防止水分蒸發和塑性收縮裂縫。每2 h檢查一次混凝土表面的濕潤程度，根據需要調整噴水頻率。根據環境溫度，需要選擇適當的覆蓋材料來保護混凝土。在5～20 °C的環境中，使用土工布；若溫度低于5 °C，則采用泡沫塑料或草墊，并確保覆蓋材料的邊緣密封良好。所有覆蓋材料都應超出高墩邊緣至少1 m，以保護角部和邊緣。為控制混凝土內外的溫差，工程中可以使用熱電偶或表面溫度計進行實時監控。高溫下，若表面溫度超過35 °C，將采取遮陰和噴霧降溫措施；低溫條件下，若內溫低于5 °C，則啟用加熱設備或增加保溫層厚度，確保溫差不超過20 °C。

此外，需要定期使用回彈儀或超聲波檢測技術監測混凝土強度的發展，并記錄在專門的數據表中，以評估其是否達到設計標準。對于檢測到的任何裂縫或缺陷，將按其寬度、深度和位置進行分類處理。小于0.2 mm的裂縫按常規方法處理，更大的裂縫則需要專項修補方案。所有修補工作都將詳細記錄，包括所用材料、應用日期和修補范圍。最后，工作人員要全程記錄養護過程中的所有活動和相關數據，分析這些數據對養護過程進行評價，并將結果反饋到后續項目中，以優化未來的養護計劃。通過此一系列詳細的流程和數據監控，能夠確保高墩的質量和養護達到最高標準，保障結構的長期穩定性和耐久性。

4 結束語

總體而言，高墩施工技術在高速公路橋梁建設中的應用展現出了巨大的潛力和價值。該研究通過理論分析與現場實踐相結合的方式，系統地探討了高墩施工過程中的關鍵技術和管理策略，為提升橋梁工程的施工質量和運營安全提供了有力支持。盡管當前的研究已經取得了一定的成果，但高墩施工技術仍然面臨著不斷變化的環境和技術挑戰。因此，后續研究需要繼續關注新材料、新工藝的發展，同時加強對施工過程中風險評估和管理的研究，以便不斷提高高墩施工技術的水平，以滿足未來高速公路橋梁建設的更高要求。

參考文獻

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[5]梁海朋， 崔成男， 周成龍， 等. 高速公路192 m高墩施工自動化測量控制技術[J]. 工程建設與設計， 2024（5）：165-167.

[6]張曉春. 橋梁高墩垂直度控制施工工藝研究應用[J]. 科技與創新， 2024（4）：184-186.

收稿日期：2024-04-11

作者簡介：劉家興（1978—），男，碩士研究生，研究方向：橋梁工程。