公路桥梁施工中高墩施工技术应用探讨

刘恒通

（太佳高速公路（吕梁段）建设管理处，山西吕梁 033000）

1 案例介绍

段家沟大桥是太原至佳县高速公路西段第XZ2合同段的临县清凉寺乡段家沟村附近跨越段家沟一段大桥。本桥方案此采用10×40 m装配式预应力混凝土连续T梁，中心桩号为K175+235，全长408 m,右前夹角度为90°，下部结构桥台采用柱式台和桩基础，桥墩使用实体墩、空心墩，基础使用桩基础。

2 高速公路桥梁高墩施工的特点及难点

当前经常应用到高速公路桥梁建设的形式是高墩台施工,由于长时间的实践经验，高速公路桥梁的施工技术与管理控制得到了很大的发展，并不断成熟。

2.1 高墩台的施工过程中出现的特点

进行高墩台的施工工作时，比较难的工作是测量控制。针对高墩台来说，若截而面的面积小、重心高、墩身高、墩身柔度大,那么施工过程中，由于施工要求较高，控制轴线的工作比较难完成。受压构件是高墩台的特点,但是它同时受弯矩扭矩的影响,适当的柔软性是墩柱需要具备的特点,并且墩柱很容易被荷载与其他因素变弯曲[1]。所以，进行高墩台的施工与处理接缝工作时，必须使用较高的技术。必须掌握熟练的安全技术措施进行高空作业,保证施工的安全性。

2.2 高墩台施工过程中的特点及难点解析

此桥梁施工工程的工期与预期有所出入，因为受到施工环境与交通运输条件的影响。但由于此桥梁工程的预期工期较短，且墩身的平均墩高是27 m,决定了该工程的工程量较大。将该工程高墩施工的各方面条件综合分析，总结出施工的难点：工程量大导致施工周期较长；墩身的平均墩高较高导致工程的定位控制较难;较高的处理高墩施工缝的要求；高空作业过程中，很难控制施工过程中的安全性。

3 确定高墩施工的设计方案

由于保证桥梁整体质量的基础是施工方案，因此只有设计出了科学合理的施工方案，才能进行高速公路桥梁的高墩施工作业。为了保证墩柱能够承担更多的负荷，必须考虑桥梁墩身的特点制作墩身模板，通常墩身模板都是以型钢模板制作。进行模板的安装工作时，保证模板的高度为15 m,同时以人吨位吊车为工具展开作业。为了保证立模后的竖直度与刚度，模板的中部和顶部的稳定性用风缆绳进行固定。将墩身混凝土用混凝土运输车运送到施工现场,把混凝土吊斗安装在吊车上,用串筒进行浇筑[2]。用混凝土输送泵把钳高桥墩的模板注入混凝土，进行浇筑工作,浇筑的方法是采取分层连续浇筑,将煤层的厚度控制在30 cm左右。浇筑过程中，必须保证在上一层混凝土初凝前才可以出现间断时间。

4 高墩施工技术在实际施工中的应用情况

4.1 从技术层面分析高速公路桥梁的高墩施工

作为一项科学而系统的工程，高速公路桥梁的高墩施工包括很多工作程序，主要包括模板与钢筋工程、测量放样、搭设钢架、浇筑及维护混凝土等工序。桥梁整体质量与这些工序的完成情况息息相关。施工流程见图1。

图1 高墩施工工艺的流程图

4.2 测量放样施工分析

测量放样工作必须在施工之前完成，只有这样才能保证桥梁高墩施工在工期间竣工，并且工程的质量也可以得到保障。为了保证测量工作的全面性与测量结果的准确性，专业的技术人员必须将高墩的前后左右侧都进行测量。同时为了为施工作业做好充足的准备，必须将测量的数据进行详细、准确的记录。为了保证施工浇筑工程的质量，在测量桥梁高墩时,必须将桩子顶部的建筑垃圾与人型杂物清理干净，保证桩子顶部的清洁。

4.3 滑模施工

在进行施工时，首先在平台的四周挂上滑膜，然后浇筑混凝土，混凝土浇筑好后使用千斤顶带动滑膜移动，并进行上层的浇筑工作，直到所有的高墩浇筑施工完成。为了准确检测滑膜系统的负荷，判断是否有脱模的情况存在，确定模板的滑升速度以及出模时间，需要先进行初滑。混凝土的首次浇筑高度为60～70 cm,在浇筑的过程中，要根据灌注速度、灌注时间以及混凝土的强度决定是否进行提升。一般在提升过程中，要将混凝土的出模强度保持在0.2～0.4 MPa。并将千斤顶提升1～2个行程。

将初滑工作做好以后，就可以进行正常滑升。首先绑扎好钢筋，并在检测达到要求后浇筑混凝土，当混凝土的强度在0.2～0.4 MPa时，对模板进行滑升，然后进行下一个循环的施工。每一层混凝土的浇筑高度保持在20～30 cm,并严格按照初滑阶段是数据对滑升速度进行控制。滑膜滑升到距离桥墩顶部1 m的距离时，即可进行滑膜的终升。这时要减慢滑膜的滑升速度，并使用仪器进行墩位的找正以及抄平工作，确保墩顶标高的准确性，保证墩顶混凝土的灌注质量可以达到规定要求。

4.4 验算与搭设支架工作

4.4.1 施工荷载的计算

本文以0#墩为例对荷载进行计算，按照箱梁一次性整体浇筑进行计算，墩柱承受0#块墩柱范围中箱梁的重力。0#块悬臂以3.5 m进行计算，箱梁截面分块见图2。

图2 箱梁截面分块图（单位：cm）

各个分块截面的面积分别为SA=1.22 m2,SB=4.76m2，SC=2.27m2,SD=5.31m2，SE=SB=4.76m2，SF=SA=1.22 m2。

（1）底板底模的荷载

a.支架和模板重量为49.3 kN;

b.顶板混凝土重：3.51 K12r（SC+SD）=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN；

c.设备、人员和机具重量为51.5 kN；

d.振动设备产生的竖向荷载为41.2 kN。

（2）腹板底模荷载（一侧）

a.腹板混凝土重：3.51 K1K2SB=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN;

b.腹板底模面板的自重为2.6 kN；

c.设备、人员、极具的重量为5.25 kN；

d.振动设备产生的竖向荷载为4.2 kN；

e.腹板底模产生的荷载大小。

（3）侧模重量荷载的计算

a.混凝土重：12K1K2SA=12×1.05×1.2×26×1.22=479.6 kN；

b.人员、机具、设备的重量为90.6 kN；

c.振动器产生的竖向荷载为72.5 kN；

d.侧模重量为207.5 kN。

翼缘部分总荷载为850.2 kN，分别通过侧模的13片支架传递给双拼槽钢纵梁，每片槽钢纵梁集中荷载的大小为32.7 kN。

使用有限元软件MIDASCIVIL2010有限软件对0#墩荷载进行计算，计算结果见表1。根据表1可知，纵向加劲肋强度和底模面板强度以及横向加劲肋强度安全系数均大于1，符合施工要求。

4.4.2 搭设支架

（1）搭设方式方法。清平夯实基土,采取措施使脚手架与墩柱承台紧密相靠。然后完成支架的单排或双排搭设工作。将横杆与立杆间的间距控制在12 m左右。

（2）验算与分析支架的受力情况。进行扣件搭设前必须完成受力的验算工作，通常情况下，操作平台上，各种荷载先到达横向的水平杆,然后到达纵向的水平杆,最后是地基，这就是支架体的力传导方式。因此,整个支架中受力最大的是立杆底段。所以计算的主要内容是验算主秆底段与地基。除此之外，荷载计算的主要部分包括构配件自重及结构自重的恒荷载、操作平台上的水平风荷载及施工荷载的活荷载。为了保证施工的安全性，工程将验算立杆的稳定性与刚度是否与设计要求一致作为计算荷载大小及分布的目的。

4.5 钢筋工程施工分析

进行桥梁高墩的施工时，为了保证施工的安全性,必须用钢筋将所有的支架绑定，保证其稳定性。通常进行捆绑工作时必须遵循以下要求：专业人员对需要的钢筋量通过支架的制作及数量进行计算。通常情况下截断和焊接方法会应用到高速公路的施工过程中,以保证施工的高效率与高质量。为了避免出现遗漏和混乱的现象，必须对所有钢筋与已经焊接完毕的钢筋进行编号处理。如果钢筋的长度太长,必须将其截断;但如果钢筋长度过短,就要再一次进行焊接工作,因此就浪费了大量的人力、物力、财力与时间,因而很大程度上影响了施工的效率。进行钢筋焊接作业时,错开在四角、墩柱主筋焊接接头处的箍筋接头。保证钢筋的弯钩长度和抗震满足施工方案的设计要求。

4.6 混凝土的浇筑工作

（1）运输与搅拌混凝土工作。进行拌制混凝土工作时,必须要检测电子秤、与骨料的含水率。特别要重视雨天的施工工作,为了保证水与骨料用量比例的及时调整，必须更加重视人工检测的工作。混凝土的搅拌工作的进行主要依靠人型强制式硅搅拌机开展。因为混凝土的搅拌质量会在很大程度上影响施工的质量,所以必须严格培训机械操作人员的操作技能,保证操作人员的操作流程与相关的规范要求保持一致，即为了保证搅拌的均匀性和颜色的相同性，操作人员把拌和时间控制为1.5分钟,避免泌水与离析现象的出现。2-4 r/min慢速搅动是混凝土运输的最佳状态。必须以保证管线直、弯度缓、接头严密为原则进行管道运输工作。

（2）浇筑混凝土作业。由于桥梁的墩身比较高，所以分次浇筑是进行浇筑工作的主要方法。展开浇筑工作时，不仅要尽最大努力减少工作缝,还要保证接缝的平整度、严密度与墩身外观的一致性。如果台身与墩身没有终凝，切忌泛水。通常浇筑工作采用的工具是硅输送泵。如果运输距离太长，二级泵站转送法就是开展工作最好的选择。此外，为了保证模板、支架、锚杆螺检、拉杆以及钢筋等的不变形，必须对其进行认真检查与保护。为了保证与相关的规范和标准保持一致，还要认真检测硅配合比。如果混凝土的强度可以达到设计强度的25%～50%,就可以撤出侧模板。如果工程与设计要求完全一致，可以拆除所有的模板。为了保证模板不发生变形和损坏，所以在拆除中必须轻拿轻放。此外，必须加强养护台身与墩身。

4.7 拆模与养护高墩的措施

进行拆模作业的前提是完成浇筑高墩混凝土工作后,混凝土强度达到2.5 MPa。进行拆模作业时，使混凝土表面及棱角的损伤程度降到最小;完成拆模后，对模板及时进行清洗，同时采取措施进行养护,现阶段，养生布包裹与高压泵定期洒水养护措施是对墩身与墩台的主要养护措施。

表1 各个构件强度计算结果

5 监测墩身的稳定性

在整个高墩施工的过程中，对受力情况进行了严格的监控，并监测了高墩施工过程中的应力，通过监测施工过程中墩身截面布置的体外应变计，对墩身的应变值进行了实际测量，然后对比理论值，分析施工过程中国墩身受力的合理性。并根据检测到的墩身变形情况评估墩身的稳定性，分析墩身受力的的合理性。在验算施工过程中，箱梁应力、拉应力、底板最大法向下压应力要按照下述要求进行控制：

拉应力：当σ'cc≤0.70 f'ck时，纵向钢筋的配筋率在0.2%，当σ'cc≤1.15 f'ck时纵向配筋率大于0.4%时，当 0.70 f'ck＜σtcc＜1.15f'ck时，纵向钢筋的配筋率处于0.2%～0.4%之间时，可以使用直线内插。通过验算各个阶段的应力，得出中跨合拢段、最大悬臂段、不对称悬臂施工阶段、变跨合龙段的应力结果见表2。从表2中的数据可知，桥梁各个施工阶段下各部位的受力均达到了设计要求。

表2 桥梁稳定性计算结果

6 结论

综上所述，在高速公路桥梁施工中，桥墩施工不仅施工量大，并且在施工条件和施工环境的影响下，加大了施工的难度。本文通过实际案例，对高速公路桥梁高墩的施工要点进行了分析，工程施工后取得了良好的施工效果，不仅保证了工程的施工质量，同时也保证了工程的施工进度，综合效益良好。

[1]谢丰泽.桥梁高墩施工的关键技术与控制研究[J].广东科技,2013(22)：157.

[2]梁建伟.现浇梁高墩支架施工技术探讨[J].中华民居(下旬刊),2014(1)：56-57.

[3]汪洋,杨金礼.公路桥梁墩台施工技术[J].企业技术开发,2013(5)：157.