高速公路高墩滑模工字型系梁快速施工技术研究

吉永丽

本文结合宜彝高速公路3标管段内墩高超过35m的高墩墩柱施工，介绍了一种墩间工字型系梁快速施工的方法。该方法通过在墩柱内侧整体模板上对应系梁的位置设置一处活动模板，配合在下方墩柱上预埋钢棒形成托架平台进行系梁施工，可实现该节墩柱与工字型系梁混凝土同时浇筑，有效提高系梁施工速度和整体施工质量，可供类似工程参考。

随着我国高速公路的飞速发展，高墩柱在高速公路建设，特别是在山区高速公路和城市高架建设中的应用越来越广泛。高墩柱高度通常大于30m，为了改善桥梁墩柱的受力结构，通常在两个墩柱之间设置起拉杆作用的系梁，系梁能够将两个墩柱连成整体受力，使墩柱的整体刚度得到加强。

目前，公路桥墩系梁在施工时大多采用先浇筑墩柱，待墩柱施工完毕后，再在两墩柱间搭设系梁施工作业平台，最终完成系梁模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序。然而该施工方法存在施工速度缓慢、工序繁琐、墩柱与系梁分开浇筑连接整体性差的问题，尤其是当两墩柱间需设置多根工字型系梁时，将增加较多的施工周期。宜彝高速公路3标段由宜宾城市过境高速公路西段（XK0+000-XK7+250段）及宜彝高速公路K0+000-K35+094段两部分组成，管段桥梁墩高大于35m的墩柱共计197根，高桥墩间均采用工字型系梁连接，工字型系梁施工数量较多，施工难度较大。为确保工字型系梁安全快速施工，建设过程中管理人员通过技术攻关研究，创新性地在高墩滑模系统中增加了系梁施工活动模板，并通过在墩柱上焊接牛腿，以牛腿为基础搭建系梁托架平台，有效解决了传统工字型系梁施工工艺复杂、施工速度慢、系梁与墩身混凝土整体连接性差的问题，提高了高墩工字型系梁施工速度和质量，取得了良好的工程应用效果。

一、工艺原理

高墩滑模工字型系梁快速施工具体是指在墩柱模板上增加工字型系梁施工活动模板，在正常墩柱段施工时，活动模板不拆除，模板为常规整体性结构；在带系梁的墩柱段施工时，首先拆除活动模板，并在下节的墩柱上焊接牛腿，以牛腿为基础搭建系梁托架平台，在托架平台上安装工字型系梁底模、系梁钢筋，然后同步向墩柱模板与工字型系梁模板中浇筑混凝土，待混凝土的强度达到设计强度后，拆除横系梁侧模、横系梁底模及托架平台，再安装系梁活动模板施工上节墩柱。该方法在高墩墩柱模板上增加系梁施工活动模板，系梁模板可拆卸连接于墩柱固定模板，并可随墩柱模板共同提升，在工字型系梁施工时，拆除主墩系梁施工活动模板，并辅以在墩柱上焊接牛腿，以牛腿为基础搭建系梁托架平台，可快速实现墩柱与系梁混凝土的同时浇筑，大大提高工字型系梁施工速度和质量，有效降低工程成本投入。高墩滑模工字型系梁快速施工原理见图1。

图1 高墩滑模工字型系梁快速施工原理图

二、施工工艺流程及操作要点

1.施工工艺流程

高墩滑模工字型系梁快速施工工艺流程：施工前准备→支架搭设→底模安装→钢筋制安→侧模安装→砼浇筑→养生→模板支架拆除。

2. 关键工序施工工艺及操作要点

（1）施工准备

①施工前应认真阅读设计文件，对设计图纸中各部位尺寸、标高及所有材料进行认真核对并测定盖梁中心轴线、标高、预埋件位置。测量放样完毕后，监理工程师复核、签认手续。

②待墩柱混凝土达到设计强度的75%以上后，对墩柱进行凿毛处理，凿除顶部的水泥砂浆和松弱层，凿毛至新鲜混凝土，并用空压机吹干净。

③盖系梁支架进场构配件应有产品合格证和质量检验报告。构配件表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。

（2）支架设计

双柱系梁支撑体系采用45b工字钢+钢棒支架施工方法，支撑体系由上至下为：I20b分配梁+45b工字钢+双拼20b工字钢横梁+砂箱+预埋钢棒。其中预埋钢棒直径90mm，单根长3m，墩身范围内通长布置，现场安装；每个预埋牛腿上部设置落梁砂箱，便于底模拆除，砂箱内装干燥砂子，每一个砂箱设置卸漏口，砂箱与牛腿间采用点焊固定，防治滑移，砂箱封底、封顶钢板厚度2cm，最大可调节高度H按40cm控制。沙箱上放置双拼20b工字钢作为横梁，双拼工字钢上下翼板采用1cm厚钢板满焊加强；腹板位置采用1cm厚钢板竖向加强。为防止横梁出现滑移现象，横梁与砂箱采用点焊固定；横梁上部纵向放置45b工字钢，汽车吊吊装，工字钢间距90cm；45b二次主梁上方设置I20b工字钢分配梁。分配梁间距0.5m、单根长度6m。分配梁两端设Φ48mm钢管护栏，护栏外侧安装防护网。系梁支撑体系结构图见图2。

图2 系梁支撑体系结构图

（3）支架搭设

①所有构件均由吊车吊装，人工配合就位，每个构件就位后，立即在其上标出下一构件的位置，保证每次构件能够准确就位。

②所有参与高空作业的人员必须系安全带作业，安全带挂在牢固的部位，并保证施工过程中不脱钩。吊运构件时，必须听从指挥工的统一指挥，构件吊运至施工平面上方1m以内时，人员方可接近，就位时，必须慢放。

③所有型材构件就位后应采用点焊固定，防止坠落。

④底模模板就位时，由测量人员复合模板高程和平整情况，及时调整。

⑤所有人员均由墩柱施工爬梯到达托架施工平台。支架搭设现场施工见图3，爬梯试拼装见图4。

图3 支架搭设完成效果图

图4 人行爬梯试拼装

（4）模板安装

待墩身模板滑升至施工工字型系梁部位时，固定墩身模板，安装牛腿并拆除墩身内侧与系梁连接处的活动模板。然后将系梁模板采用塔吊吊离至地面，于墩身模板连接安装。吊装过程中要安排专人指挥，拆卸至地面的模板要统一堆放，避免模板弯曲变形及现场污染。模板现场安装效果见图5。

图5 模板现场安装效果图

（5）钢筋绑扎

钢筋集中在加工场内制作，保证制作钢筋的精度。钢筋采用现场绑扎法，应严格控制钢筋保护层厚度。

①钢筋安装时钢筋的规格、数量及间距应符合设计的规定。

②钢筋交叉点应双丝绑扎结实，必要时点焊焊牢，扎丝绑扎时丝头朝结构内弯，防止丝头进入混凝土保护层。

③预埋钢筋应增设临时定位钢筋等辅助措施进行定位，保证其定位准确、牢固，并应对预留外露钢筋进行防腐处理。

④钢筋安装时钢筋不得随意切断，当钢筋遇到预埋件时，尽量采取避让措施，若必须切断时，需经现场技术人员及监理人员同意并采取加强措施处理。

⑤钢筋保护层控制应采用梅花形垫块，垫块的强度不得低于设计混凝土强度，绑扎或焊接应牢固可靠，每平米数量不得少于4个。

（6）系梁混凝土浇筑

系梁混凝土由搅拌站集中拌制，由混凝土运输车运至墩位处，人工配合塔吊采用漏斗进行混凝土的浇注。混凝土浇注采用插入式振捣器振捣，采用水平分层逐层灌注逐层振捣的方法施工。混凝土振捣棒使用直径50mm插入式振动棒，紧随下料及时振捣，振动器移动距离不大于其作用半径的1.5倍，且振动器插入下层混凝土内50～100mm。模板角落以及振捣器不能达到的地方，辅以人工插捣，以保证混凝土密实。当振捣部位混凝土停止下沉表面平坦泛浆不再冒气泡后，即可徐徐提出振动棒。

（7）测量监控

①平面位置控制测量。施工时在系梁模板上适当位置选取控制点作为模板检查依据，以便及时检查模板的相对位置。由于墩身滑模与系梁同步浇筑，采用重锤法检验墩身垂直度，并用激光铅垂仪校正。

②高程控制测量。用悬挂钢尺配合水准仪法放样于模板外侧，逐段向上传递。为了控制误差累积，可用三角高程法进行检核。

四、质量验收控制

1.支架质量控制标准

序号 项目 质量要求 检验方法 检查数量型号、数量、位置 符合设计 查看、尺量 全部加劲肋设置间距符合设计 尺量 全部加劲肋焊缝 符合设计 查看 全部1 型钢侧向弯曲矢高 ≤L/1000，且不大于10mm 尺量 全部扭曲 ≤h/250，且不大于5mm 尺量 全部纵、横向连接系符合设计 查看 全部焊缝外观质量 符合设计 尺量、查看 全部

2.钢筋制安质量控制标准

序号 检查项目规定值或者允许偏差检查方法和频率两排以上排距 ±5 1尺量：每构件检查2个断面同排梁、板、拱肋 ±10基础、锚碇、墩台、柱 ±20受力钢筋间距（mm）2 箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距（mm） ±10尺量：每构件检查5-10个间距3 钢筋骨架尺寸（mm）长 ±10 尺量：按骨架总数30%抽查宽、高或直径 ±5 4弯起钢筋位置（mm) ±20 尺量：每骨架抽查30%5 保护层厚度（mm）柱、梁、拱肋 ±5 尺量：每构件沿模板周边检查8处基础、锚碇、墩台 ±10

3.砼结构质量控制标准

序号 检查项目 规定值或允许偏差检查方法1 混凝土强度（MPa） 在合格标准内 按规定试验2 轴线偏位（mm） 10 用经纬仪检查每跨5处3 顶面高程（mm） ±10 用水准仪检查每跨5处高度 +5，-10 4顶宽 ±30每跨用尺量5个断面断面尺寸（mm）顶、底、腹板厚 +10，0 5 长度（mm） +0,-10 用尺量6 平整度（mm） 8 用2m直尺检查

五、工艺优点分析

1.高速公路高墩墩柱施工时，在高墩墩柱模板上创新性地增加工字型系梁施工活动模板，当施工到带系梁的墩柱节段时，拆除活动模板并在下方墩柱上焊接牛腿，以牛腿为基础搭建系梁托架平台，系梁模板与墩柱活动模板处连接为一体，可实现墩柱与工字型系梁混凝土同时浇筑施工，大大提高系梁施工速度。

2.工字型系梁模板可拆卸连接于墩柱固定模板缺口处，其具有安拆方便，可随墩柱模板共同提升的特点，与传统系梁施工工艺相比，系梁施工工艺简单，施工成本投入较小。

3.采用墩身与工字型横系梁整体浇筑施工工艺，在工字型系梁施工时，可充分利用墩身大块模板和其操作平台，施工作业面较大，施工安全性系数较高；同时和解决系梁与墩身混凝土整体连接性差的问题，保证整体施工质量。

六、结语

针对管段内高墩桥梁工字型系梁施工数量较多、施工风险较高的实际情况，宜彝高速公路3标段在施工过程中通过创新攻关，创新性地在高墩滑模系统中增加了系梁施工活动模板，并通过在墩柱上焊接牛腿，以牛腿为基础搭建系梁托架平台，有效解决了传统工字型系梁施工工艺复杂、施工速度慢、系梁与墩身混凝土整体连接性差的问题，提高了公路桥梁高墩墩间工字型系梁施工速度和质量，效益显著，具有较高的推广应用前景和价值。