桥梁空心薄壁墩施工质量控制要点

谢 进

(广西新恒通高速公路有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

在桥梁施工技术中，空心薄壁墩技术具有承受压力大、柔软性好、质量轻、稳定性高、混凝土成本节约且不容易受到破坏的优点，被广泛应用于我国多数复杂地形的高速公路桥梁施工中。这种技术不仅节约施工成本，还能够适应各种复杂的地形。但是在进行空心薄壁墩施工过程中，存在较大的复杂性，相比其他类型桥墩，其施工难度较大，因此对其施工质量进行有效控制，是施工企业面临的较为艰巨的挑战。

1 工程概况

本文以鹿寨二桥为施工案例。该大桥位于柳州市鹿寨县城东面，总桥长671.56 m，其中主桥上构采用(50+80+50) m预应力混凝土连续刚构箱梁，采用挂篮悬臂浇筑法施工。南北两岸引桥上构采用先简支后连续40 m预应力小箱梁；下部结构6#、7#墩为分离式承台，主墩墩柱为矩形截面尺寸为7 m×3 m的空心墩，横桥方向壁厚60 cm，纵桥方向壁厚60 cm，6#墩高29.509 m，7#墩高23.123 m。

2 空心薄壁墩施工方法

作为桥梁设计技术中被广泛采用的高速桥梁墩，空心薄壁墩凭借其可达到较高高度、施工成本较为适中的特点，受到我国高速公路桥梁施工企业普遍欢迎。桥梁空心薄壁墩的施工有很多方法，如爬模施工、翻模施工以及滑模施工等[1]。本文工程实例中的鹿寨二桥空心薄壁墩，采用的施工方法为塔吊提升翻模施工法。翻模施工法施工期间采用的是组合模板，因此单块模板重量较轻，方便对桥墩进行高空施工，拼装简捷，操作性强，并且该方法投资少，经济优势较为明显，同时每次浇筑的高度可以随意调节，有助于控制模板的质量。该施工方法是通过3组相同规格的钢模板组建而成，利用混凝土对其进行连续浇筑，当下层的混凝土强度符合拆模条件后，利用塔吊进行配合，将模板由下至上拆除，进行连续支立，通过如此反复循环施工，进而完成空心薄壁墩的浇筑施工过程。图1为立体的墩柱施工示意图。

图1 墩柱施工示意图(mm)

该大桥为分离式桥梁，在施工期间利用塔式吊机进行工作平台、模板的提升。为了满足设计图纸中多个桥墩同时并行施工的要求，对塔式吊机的要求为：施工半径>50 m。工程中共投入两部塔式吊机，6#、7#墩墩柱旁各布置一台。空心薄壁墩具有墩身高度较高的特点，因此混凝土材料在运输期间，其垂直运输高度较高，故采用汽车泵泵送混凝土进行桥墩浇筑施工。

3 空心薄壁墩施工质量控制要点

3.1 桥墩墩身外观质量控制

在对空心薄壁墩进行施工期间，为有效确保墩身外观质量，可将墩身内模板、墩身外模板全部采用槽钢以及6 mm的彩钢板进行组合。6 mm彩钢板在使用时可随意切割，并且其重量较轻，抗弯性、抗压性、保温隔热性能都较为优异。在进行模板选材期间，要求每套钢模板都由统一厂家进行统一加工，由结构为上、中、下三节及高度为2.0 m的钢模板组成。在浇筑期间，内模板、外模板接缝为平口接头方式，每一次墩身浇筑高度为4 m。钢模板施工要求孔位误差<2 mm；针角偏差<1.5 mm；尺寸误差<2 mm，同时要求钢模板进场后先进行模板试拼装以确保模板施工配套。在施工过程中，对钢模板的安装需要以交替方式进行，每节模板的安装，均要确保该墩身混凝土浇筑密实、可靠。为了方便对模板进行拆卸，内、外模板之间需要设置带有螺纹的对拉螺栓。

在进行空心墩内腔施工阶段，每隔一段高度都要做型钢的预设以作为支撑梁，并在型钢上搭设脚手架作为绑扎钢筋施工、拆卸内模施工的工作平台，对施工操作平台、钢筋、钢模板的垂直运输、水平运输，均使用塔式吊机来完成。图2为空心薄壁墩模板施工示意图。

图2 空心薄壁墩模板施工示意图

3.2 钢筋材料加工、安装控制

在对墩身进行钢筋材料施工期间，要求主筋的搭接长度根据每次墩身浇筑混凝土的高度来控制，同时利用直螺纹套筒对其进行连接。在这一过程中，同一断面接头的数量需要控制在全断面的50%之内，其他的钢筋接头按照规范进行处理。在连接套筒的选择上，尽量采用经过严格检验，符合要求的钢材，或可直接采用45#碳素结构钢。要求连接套筒钢材配有出厂质量合格证书。

在进行钢筋接头处理时，要求在下料阶段禁止采用热加工进行切割，钢筋的断面须确保平整并同钢筋轴线呈垂直状态，不得出现扭曲或是马蹄端头，端头不得有弯曲。对丝头螺纹要求其有效长度大于连接套筒50%的长度。

在对钢筋进行绑扎施工期间，为确保钢筋间距可以满足设计要求，须采用临时钢筋定位架对钢筋间距进行控制。对钢筋保护层厚度采用高强度砂浆垫块进行有效控制，倘若出现保护层过大现象，则须将主筋位置进行调整，从而满足设计要求[2]。

3.3 测量精度控制

空心薄壁墩本身具备墩身高度较高的特点，需要对其进行多次翻模施工，因此在施工中需要采用全站仪配合三维坐标控制测量法来确保墩身垂直度以及中心位置的测量精度。在对承台钢筋进行绑扎施工阶段，需要利用全站仪对墩身钢筋的预埋位置进行测量控制，同时应固定好墩身预埋的钢筋，从而确保在进行承台混凝土浇筑阶段，墩身预埋的钢筋不会发生偏移现象。

在对第一节墩身的钢筋进行绑扎之前，须先将全站仪测量放样的墩身横向、纵向中心轴线、墩身四边轮廓线利用墨斗线弹出，在墩身混凝土上于模板安装前放样出四个墩身控制点。在进行模板安装施工阶段，使用铅垂线对模板垂直度进行控制，待模板完成安装，则再次利用全站仪对墩身的四角坐标进行复核，倘若出现设计坐标误差且误差>10 mm，则须对模板进行调整。

在施工中采用三种方法进行高程测量：第一种是利用水准仪观测标高，以水准仪的最终测量为准；第二种是采用全站仪直接对高程进行测量；第三种则使用钢尺以墩底的水准点为起点，向墩顶垂直拉尺进行测量。在使用水准仪测量时，另外两种方法可作为复核方法。

对空心薄壁墩垂直度进行测量，采用全站仪配合锤球测量法。在每个薄壁墩四角利用锤球布置挂线进行测量。平面位置通过全站仪对薄壁墩的四角点进行测量，同时对墩身中轴线的纵横坐标点放样，于坐标点架设全站仪观测墩身的垂直度。

3.4 混凝土施工控制

混凝土质量下降的最直接表现方式，就是混凝土出现裂缝现象。造成混凝土裂缝的原因有很多，例如环境因素、荷载、变形、施工操作不当等。针对混凝土质量下降造成裂缝现象，本文对两种常见裂缝进行了分析，并提出在浇筑混凝土期间利用有效控制措施解决裂缝问题。

(1)干缩裂缝：这类裂缝形状多以不规则形式呈现，经常出现于混凝土结构表面，通常情况下出现在混凝土浇筑4 h之后。造成干缩裂缝的主要原因是混凝土本身温度与外界气温温差过大，或是混凝土本身长时间处于40 ℃以上高温。

(2)塑性裂缝(龟裂)：这种裂缝属于干缩裂缝，在桥梁混凝土施工期间出现得十分普遍，该裂缝主要发生于新浇筑混凝土的成型早期。在混凝土成型后，因施工人员对混凝土的养护不当，使新浇筑的混凝土风吹日晒，混凝土表面水分严重丧失，导致混凝土体积收缩，而此时混凝土内部因水分流失较少，所以收缩较小；混凝土表面收缩，受内部混凝土约束，会产生拉应力，新浇筑的混凝土强度较低，无法承受拉应力，最终导致混凝土表面开裂。同时，产生塑性裂缝的原因也可能是体积水分蒸发造成收缩现象，混凝土受到垫层以及地基的约束，进而出现裂缝。此外，使用收缩率较大的水泥材料以及使用过量的粉砂，都可能造成模板干燥，最终出现裂缝。

针对上述两种裂缝，在进行混凝土浇筑施工中，需要严格从技术上加以控制。在进行混凝土配置工作期间，严格控制水泥用量、水灰的比例。为有效减少空隙率和砂率，应选择级配良好的石子，并对混凝土进行捣振密实，从而减少收缩量。为了提高混凝土的抗拉强度，可在混凝土初凝后与终凝前对其进行二次抹压。

在进行混凝土浇筑前，需要先将基层浇水湿润，将模板涂好隔离剂；浇筑混凝土以后，应及时用潮湿材料将浇筑好的混凝土表面进行覆盖。当浇筑施工处于温度高、风速大、湿度小的天气情况下，应该在混凝土浇筑后随时进行喷水养护，从而保持其湿润程度。大面积的混凝土浇筑施工，应浇筑完一段，养护一段。养护手段可采用对浇筑混凝土的表面喷洒氯偏乳液，或是用塑料布、湿草垫进行铺盖。当浇筑混凝土表面出现细微裂缝时，需施工人员进行及时抹压，再进行相关养护[3]。

4 结语

空心薄壁墩具有承受压力大、柔软性好、质量轻、稳定性高且成本低的优点，十分适用于处于各种复杂地势环境的桥梁施工。在对空心薄壁墩外观(即混凝土外观)质量进行控制时，应选取合适的模板材料，并设置对拉螺栓以方便拆卸。内腔施工时要做好型钢支撑梁以及脚手架的搭设工作。在钢材施工期间，控制好搭接长度，严格检验材料质量；开展测量工作时需要配置专业仪器搭配专业测量法进行精细测量，对发现的问题进行及时调整。在混凝土浇筑期间，为确保不出现因质量下降造成的裂缝，应严格控制水灰比例以及水泥的用量，同时对浇筑后的混凝土进行及时养护，确保混凝土表面不会因水分大量流失而出现质量下降现象，从而使空心薄壁墩整体施工质量得到有效保障。