高速公路桥梁高墩施工质量控制

2014-01-12蔺争艳

山西交通科技 2014年1期

蔺争艳

（山西省交通建设工程监理总公司，山西太原 030012）

近年来随着高速公路建设的发展，公路建设逐渐向丘陵、山区进行，所以穿越深沟、跨越高梁成为普遍的地形地貌，桥梁设计建设也逐渐向大跨径、高墩身的方向靠拢，如何在施工中保证设计技术指标的实现，是需要有良好的施工工艺、较高的管理措施和完善的技术装备作为保障的。

高墩身是作为整个桥梁建设施工中的一项主要的关键点来实施的，依据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011），墩身的各项控制指标都必须有相应的保证措施来得以实现。

1 施工准备阶段控制

1.1 选择适宜的施工方法

霍永高速公路东段汾河特大桥为全线重点控制性工程，设计孔跨为 11×40+（66.98+7×120+66.98）+25×40，全长2 421.96 m，其施工任务分为两个施工标段。笔者所在标段汾河特大桥孔跨为11×40+66.98+7×120+66.98，全长 1 417.96 m，其上部结构为预应力混凝土箱型连续梁，其余为先简支后连续预应力混凝土T梁，下部结构桥台采用柱式台，引桥采用实心矩形墩，过渡墩采用空心墩，主桥采用双薄壁空心墩，钻孔灌注桩基础。墩身除1号墩高10.2 m为低墩外，其余均为高度大于30 m高墩，最高墩身为13号墩高达75 m。从施工质量、施工工期、工程造价等方面进行方案比选，高墩施工采取翻模施工。

翻模施工系统由提升机构（塔吊）、模板系统、操作平台和安全设施组成。在每个施工墩位处设置塔吊1台作为提升机构，塔吊中心位于路线中心线上，与墩身中心成等腰三角形布置，施工电梯与塔吊并排布置于墩身中间，负责桥墩模板和小型机具的提升等。在整个高墩施工中不断对施工方法进行实践验证，并做出最适合的微调，确保成熟的施工工艺与地方环境和条件相匹配。以12号墩为例，施工示意图见图1。

图1 施工示意图

1.2 采用有效的组织管理体系

建立完善的项目经理部，组成高效运作的施工项目自检体系；监理单位成立人员充裕的专业质量控制小组，分工负责、合作控制；成立由施工、监理、业主共同组成的全面质量管理小组和创优工程管理委员会。

制定完善的组织岗位和相应的控制流程；确定实施对策措施和岗位质量责任制；制定奖惩制度并认真落实执行；预留预算总额的1.5‰作为质量控制创优的经济措施，实行优质优价。

1.3 选用完备的施工设备

主跨12～19号墩身各配备塔吊1台、施工电梯1台、翻模模板2套，共计塔吊8台、施工电梯8台、模板28套；边跨11号、20号墩身配备塔吊1台、施工电梯1台、模板2套；引桥高墩施工配备塔吊3台、施工电梯3台、翻模模板6套。根据现场实际情况合理安排施工。

1.3.1 翻模模板构成

完整的翻模构架由模板、围带、拉杆、操作平台组成。

a）为防止混凝土的侧向压力使模板变形而影响了混凝土的外观质量和墩身竖直度，墩身模板采用厚度为6 mm刚度较大的拉杆式组合钢模板。

为使模板更加牢固，各拼装的模板之间用M21×30螺栓连成整体，正面模板与侧面模板用φ20拉杆按间距1.5 m、成45°布置，边模横背杠采用[16槽钢按间距为90 cm布置，端模横背杠采用[20a槽钢，边模竖背杠采用[10槽钢。

b）围带及拉杆设置模板在高度方向用[10槽钢按间距80.0 cm设置5道围带，围带直接焊接在模板背肋上，每道围带上用φ20钢筋按1.5 m布置拉杆，拉杆用PVC管包裹，用螺帽和垫片固定在两道槽钢中间，在拆卸模板时同时拔出拉杆以便下次使用。模板拼装示意图见图2。

图2 模板拼装示意图

1.3.2 操作平台

模板操作平台和钢筋操作平台是高墩施工必不可少的附属设施。

在翻模外侧设置模板操作平台，为保证其有足够的承重能力，确保高空施工的安全性，采用φ48钢管制成可拆卸骨架及栏杆，上部搭设木板，为施工人员工作和放置小型机具提供场地。每节模板均设操作平台，用螺栓与模板加固连接，随模板一起向上翻升，为模板组装、拆模提供作业空间。模板操作平台见图3。

钢筋操作平台要承受操作工人和墩身施工段所需钢筋的总重量，考虑到其所需要的承重能力比模板操作平台的还要大，因此采用φ89钢管及角钢制作，高度为3 m。每次安装钢筋前由塔吊提升到已浇筑段顶面，并由螺栓将四脚固定在模板上，钢筋安装完成后吊至地面，以备下次使用。

图3 模板操作平台图

2 施工实施阶段控制

由设计意图转变为工程实体的关键环节就是工程实施阶段，在其间出现的责任缺陷往往难以补救或是根本无法补救的，所以严格按照施工准备阶段设计好的施工工艺施工，充分发挥有效的组织管理体系是工程成败的关键。施工工艺见图4。

图4 高墩翻模施工工艺图

2.1 墩身主筋施工控制

考虑到墩身较高，若采用普通的钢筋焊接工艺，工人具体操作时所需时间较长而且高空作业危险系数较大；另一方面，由于地方干扰较大，根据施工总工期计划，争取压缩墩身施工时间为后续施工的现浇连续梁留有充足的施工时间，确保不延误总工期，因此墩身主筋采用钢筋直螺纹机械连接每9 m一段接高，其余钢筋采用绑扎连接。钢筋直螺纹连接是通过对钢筋端头进行直螺纹丝头加工和连接套筒咬合形成整体的一种连接方式。连接套筒从生产厂家预订，用45号优质碳素结构钢制作，进场的连接套筒按《钢筋机械连接技术规程》JGJ-107—2010Ⅱ级接头性能的有关规定验收合格后方可使用。直螺纹连接标准型钢筋接头见图5。

图5 直螺纹连接标准型

2.1.1 采用钢筋直螺纹连接技术的优点

a）连接速度快连接方便，操作简单、快捷。连接时将套筒套在已加工好丝头的钢筋上用普通扳手拧紧即可，大大降低劳动强度，节约时间。钢筋丝头可提前加工预制，套筒为工厂化生产，不占工期，加工效率高。

b）应用范围广适用钢筋任何位置与方向的连接，在狭小地带钢筋排列密集处也均能灵活操作。

c）适用性强接头质量可靠，现场施工时，风、雨、停电状态，水下、超高环境均适用。

d）节材、节能、经济在同等级的钢筋连接中，比传统焊接工艺节省连接所用钢材的60%左右。

e）适应环保要求施工连接时不用电、不用气、无明火作业、无漏油无污染，在易燃、易爆等施工条件下尤为安全可靠，可全天候施工。

f）安全系数高减少了工人在高空作业的时间，降低了高空施工的危险性。

2.1.2 钢筋接头施工注意事项

a）剥肋滚轧直螺纹现场质量控制的核心是丝头加工质量的控制，因此丝头加工的检验至关重要。特别注意要经常检查丝头加工机的磨损程度，避免因过度磨损导致加工的钢筋丝头其长度和凹凸度不满足要求，不能与套筒有效咬合。

b）为确保钢筋有效连接并保证其力学性能满足要求，钢筋丝头加工总长度应比套筒长度大，但每端丝头外露不超过1个丝扣。

c）钢筋机械套筒连接件加工初期要加大检查频率，用扭力扳手检查套筒连接的力矩值是否满足要求，钢筋直径25 mm时最小拧紧扭矩值为260 N·m，直径28 mm时最小拧紧扭矩值为320 N·m，整个加工过程中加强对操作工人的监督力度，避免由于工人偷懒用力不够，使钢筋套筒连接件受到外力作用时从套筒处直接脱开。

d）被连接的两钢筋端面应处于套筒中心位置，用扳手拧紧，使两钢筋端面顶紧，同时要保证钢筋的轴线在同一直线上，使其受力变形均匀一致。

2.2 模板的控制

2.2.1 模板高度选定

依据现场的施工条件和施工工艺的要求，为方便施工操作同时考虑减少混凝土的施工接缝，墩身窄方向模板用3节尺寸为2.5 m×2.25 m（宽×高）的钢模板拼装而成，宽方向模板用3节尺寸为6.5 m×2.25 m（宽×高）的钢模板拼装而成，即每节高2.25 m，总高度为6.75 m。墩身施工时，第1次浇筑混凝土高度4.5 m，每次翻升2节模板，以后模板循环翻升，每次浇注混凝土高度为4.5 m。

2.2.2 模板翻升方法

在混凝土浇筑完后，待混凝土强度达到设计强度的40%时，将下两节模板用导链挂在顶上一节模板背肋上，然后松开拉杆，拆去模板连接螺丝，使模板处于松动状态，再利用塔吊向上翻升。每次翻升保留上面一节模板，把最下面两层模板拆开并移出，利用塔吊将模板吊起，并放置于上层模板相应位置上，进行模板组装并将本节模板与下层模板联接。施工时第1节段模板支立于承台顶上，根据测量中点放出墩柱的几何尺寸，然后沿着墩柱边框线，用M30砂浆做一圈10 cm宽、5 cm左右厚的砂浆带，以便于调平和以后对第1节模板的拆除。第2节段模板支立于第1节段模板上，为保证混凝土表面美观，模板间的接缝均夹塞橡胶条，防止漏浆造成混凝土蜂窝麻面，测量定位后一次性浇筑混凝土。混凝土达到拆模强度后拆除第1节段模板同时拆除第2节模板的最下层拉杆，此时荷载由已硬化的墩身混凝土传至墩底。待第1节段模板作调整和打磨后利用塔吊、手拉葫芦将其翻升至第3层，依此循环向上形成拆模、翻升立模、模板组拼、钢筋安装、接长泵送管道、灌注混凝土、养生和测量定位、标高测量的不间断作业，直至达到墩身设计高度。

2.2.3 模板定位

施工过程中墩身标高用水准仪控制，轴线用全站仪控制，垂直度用激光铅直仪控制。

首先在承台上通过导线控制网用全站仪准确放出墩身中心点位坐标，确保墩身的初始位置准确。在整个墩身施工过程中，都以此点位作为全部施工过程的中心控制点。垂直度控制为高墩施工的重点、难点控制项目，由于汾河特大桥墩身较高须分节段施工，其竖直度控制比普通墩柱更为重要。

本项目墩身施工采用激光铅垂仪控制模板的铅垂误差。使用时将激光铅垂仪安置在地面控制点上，进行严格对中、整平，接通激光电源，打开激光器，即向上发射出竖直激光基准线，在模板底面上放置绘有坐标网的接收靶，激光光斑所指示的位置即为地面控制点的竖直投影位置，根据激光铅直仪所测的结果进行模板竖直度的调整，如果模板竖直度超过偏差范围要求，就用手摇千斤顶进行调整。例如：左侧端头往右侧偏了2 cm，就用千斤顶在右侧端头模下口往上顶，直至符合要求为准。

2.3 混凝土质量控制

2.3.1 混凝土浇筑

经现场监理验收“钢筋加工及安装”和“模板安装”工序合格，确认可以进行混凝土浇筑时，现场技术员及时提交“混凝土浇筑申请单”，由试验人员根据实际情况及时检测砂、碎石含水率，调整好混凝土施工配合比并提交混凝土搅拌站。在混凝土浇筑过程中，试验人员要随时检测混凝土的坍落度、目测混凝土的和易性，确保满足施工现场要求。在整个供料过程中施工现场与后场搅拌站要一直保持联系，保证混凝土供料既及时、合格又不至于出料过快而现场浇筑速度慢造成混凝土坍落度损失严重，不能顺利浇筑。

浇筑前，先在地面及塔架上安装输送泵管至平台顶，并牢牢固定在塔架上。混凝土浇筑时要严格按规范操作，应对称分层进行浇筑，每层30 cm，采用插入式振捣，在振捣过程中要注意快插慢提，以便于混凝土内的气泡排除，同时也要注意过振，保证振捣无死角。混凝土浇筑过程中安排专人进行模板观测，对模板出现的任何位移都必需及时掌握，分析原因并对后续发展有清晰的认识，在能保证各项控制指标合格的条件下继续施工，在混凝土浇筑时随时注意观察所设置的预埋件及预留孔的位置是否移动，若发现位移及时校正。待混凝土终凝后，及时对其表面拉毛处理，以便上下两层混凝土连接紧密。

2.3.2 混凝土养护

浇筑完毕后，对混凝土进行养护，待混凝土强度20 MPa时，拆除模板，并及时用塑料薄膜围护覆盖养护。施工前，在承台上放置50 L塑料水桶，在墩身外侧模板上挂设带孔均匀的养护用水管，与桶内水泵相接。混凝土浇筑完后，用塑料薄膜将水管与墩身一起包裹，安排专人根据实际情况启动水泵，通过水管对混凝土进行喷淋养护，并及时向塑料水桶中加水，确保养护用水，随着墩身施工的进行及时加长养护水管。