城市景观桥梁异形墩柱施工技术研究

孙奎涛，刘晓飞，王 超，刘忠萍，张 乐

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100071）

河北雄安新区是继深圳特区和上海浦东新区之后又一具有全国意义的新区，对于集中疏解北京非首都功能，探索人口经济密集地区优化开发模式，调整优化京津冀城市布局和空间结构，培育创新驱动发展新引擎，具有重大现实意义和深远历史意义。

雄东片区是雄安新区5个外围组团中雄县组团的重要组成部分，是新区先行启动的建设区域，是保障雄安高铁枢纽周边居民征拆安置的重点地区，肩负着淀东片区城市功能塑造的重要职能。某路为A社区对外联系的主要道路。

1 工程概况

雄东片区某道路工程包括1条主干路及4条匝道，主路设计起点位于雄东E14路，由南向北，上跨E1路、右堤路、新盖房分洪道、左堤路和沿河路，终点与昝岗片区K1快速路辅路平交，全长2 289 m，其中桥梁段1 923.5 m，本工程桥墩共计130个，9大类，该桥梁定义为城市景观桥，墩柱造型奇特，且种类繁多，仅Y型花瓶墩就有4种形式。墩柱模型效果如图1所示。

图1 墩柱模型效果图

2 墩柱结构特点

本项目Y型花瓶墩共4类，新盖房河道内40.5 m宽断面单幅桥墩，采用Y型D1-C1类型花瓶墩，墩底尺寸采用1.9 m×3.8 m（纵×横）圆端型截面，墩高12.2~17.1 m。

墩柱外形中心为镂空，墩顶自线路内测向外侧2%横坡，且墩顶上倒角高度自892~508 mm过渡，墩顶上口宽度线路内侧为2 300 mm，线路外侧上口宽度为2 641 mm；墩身左右侧圆弧半径6 000 mm，前后面圆弧半径18 000 mm，且起弧位置不在同一高度；由于Y型花瓶墩结构形式变化较大，结构尺寸不规则，在增加桥梁结构美观的前提下，为墩身模板制作及钢筋下料、绑扎施工增加了很大难度。墩柱外形结构形式如图2所示。

图2 墩柱外形结构形式图

3 墩柱模板设计及制作

3.1 墩柱配模

Y型花瓶墩墩帽高9.7 m，墩帽自下而上共分6层模板进行制作，根据墩柱不同高度，标准节采用1 m和0.5 m节段进行调节。

墩柱模板制作时，面板尽量采用大块面板加工，减少面板之间的焊接组拼，对于弧度模板首先采用BIM软件进行设计分块，用大型智能滚压机进行弧板加工，确保弧板的平顺度；Y型墩柱中间镂空部分，采用丝杠支撑，确保盖梁模板支撑稳定。墩柱配模如图3所示。

图3 墩柱配模图（单位：mm）

3.2 墩柱模板制作

墩柱模板面板采用6 mm钢板，横边框为14 mm×100 mm带钢，竖边框为14 mm×100 mm带钢，竖肋为[10#槽钢，背楞为双[16B#槽钢，抱箍为单[16B#槽钢。背楞桁架采用双[12#槽钢和[10#槽钢组焊。背楞及桁架与模板采用勾头螺栓活连的方式，现场焊接加固。

各块模板加工完成后，对板缝进行多次铣刨、打磨和抛光，达到表面光滑、尺寸精确的效果。模板板块加工完成后，在加工厂进行试拼装，由于墩帽悬臂7.5 m，为确保安全，采用模板倒立拼装的形式，最终保证墩柱模板结构尺寸达到精度要求。

4 墩柱钢筋制作优化

4.1 墩身钢筋建模

Y型花瓶墩墩身标准节、Y型分叉部分及盖梁钢筋种类多，形状多样，且3部分交叉搭接位置钢筋施工布置难度大，墩身主筋采用双向弯曲，且起弯点和曲率半径均不同，给钢筋下料增加了很大难度。

为确保钢筋下料的精确度及绑扎的准确性，采用BIM建模形式，根据每根钢筋的尺寸及位置，在模型中展示。墩身钢筋BIM模型如图4所示。

图4 墩身钢筋BIM模型

施工图中所给钢筋大样图，钢筋尺寸变化仅是一个变化范围，经过BIM建模把墩身标准段主筋N1及Y型分叉箍筋N5进行分组，每相邻5根钢筋为1组依次进行编号，避免绑扎混淆使用。经过钢筋下料优化将大大提高钢筋加工速度。

4.2 双曲面Y型花瓶墩分叉钢筋台座设计

双曲面Y型花瓶墩分叉部分为半圆形，自下而上逐渐加宽并带有弧度，主筋N4为直径28 mm的钢筋，长度10.559 m，异型N5箍筋每根尺寸过渡变化。为确保施工安全，提高钢筋安装位置精度，研制新型可移动式双曲面Y型花瓶墩柱钢筋绑扎台架模具，整个钢筋绑扎台架分3部分，分别为台架架体、带精准刻度的纵横向钢筋定位标尺和台架驱动轮；采用L16角铁加工分叉部分钢筋定位标尺，通过钢管及20I工字钢制作台座支架，在角铁上定出每根N5箍筋的位置，进行整体绑扎。同时绑扎分叉钢筋骨架与盖梁连接部位的加强钢筋N14，避免分叉骨架钢筋吊装后，连接加固钢筋无法绑扎施工。分叉渐变段钢筋绑扎台架如图5所示。

图5 分叉渐变段钢筋绑扎台架图

可移动双曲面Y型花瓶墩柱分叉渐变段钢筋绑扎台架，采用横向、纵向标有精准刻度，能够精准定位箍圈及主筋位置；最主要的是，在整个台架下安装驱动轮，适用于在整个线性工程项目中不同地点；角铁轻便，便于刻度加工，能够减轻整个架体的重量；整个台架的四轮驱动，有效解决了台架移动，以及钢架骨架成型后的运输问题，避免钢筋骨架运输移动位置造成的变形扭曲等问题。钢筋绑扎台架不仅可以在工地现场使用，也可以在钢筋加工厂房内使用，提前批量加工分叉渐变段钢筋骨架，然后运输车运至现场，使用灵活周转方便，提高了工作效率，减少了材料、人工及机械投入，节约了施工成本。

4.3 分叉渐变段钢筋整体吊装

双曲面Y型分叉渐变段钢筋加工完成后，异型N5箍筋安装就位，并在箍筋上标注主筋位置，对N4主筋进行绑扎，整体骨架绑扎完成经验收合格后，采用25 t和50 t的2台吊车整体吊装就位，每辆吊车均配备信号工，进行统一指挥，确保2台吊车的起重臂移动速度一致，使分叉钢筋骨架始终处于平稳移动状态，防止倾斜。待分叉钢筋骨架吊装高度达到架体之上2 m时，由架体上的信号工进行指挥，将分叉钢筋骨架缓慢移动到对应侧模正上方，缓慢下放，当分叉钢筋的悬臂端与侧模顶端接触之后，保持悬臂端不动，另一端缓慢下放，直至钢筋骨架保护层垫块紧贴于侧模，最后检查分叉钢筋骨架的交叉端交叉到位，满足交叉长度和角度要求，同时检查骨架钢筋与侧模的保护层，保证钢筋骨架整体吊装安全可靠。钢筋骨架采用模具绑扎成型，保证了施工质量，提高了工作效率。分叉渐变段钢筋骨架整体吊装如图6所示。

图6 分叉渐变段钢筋骨架整体吊装图

5 墩柱混凝土浇筑成型优化

通过对双曲面Y型花瓶墩BIM建模，多方案分析比选，墩柱浇筑分2段进行，第一节段为从承台顶至镂空最低点以下2 m位置，为墩柱标注段；第二节段为标准段以上分叉段和顶部盖梁部位。墩柱浇筑顺序如图7所示。

图7 双曲面Y型墩柱浇筑顺序图（单位：mm）

双曲面墩柱标准段混凝土浇筑采用串筒入模，避免混凝土离析，插入式振捣棒振捣，可以达到满足施工质量要求。

5.1 Y型分叉段浇筑布料天窗布置

双曲面Y型花瓶墩柱镂空分叉角度104°，镂空内侧斜面长度5.76 m，宽度由1.9~3.278 m过渡，分叉段混凝土浇筑采用50振捣棒振捣，根据振捣棒作用半径，镂空底部设计布料天窗尺寸50 cm×50 cm，镂空斜板天窗尺寸30 cm×30 cm，天窗距模板边10 cm，天窗之间间距不超过40 cm梅花型布置。

5.2 分叉段混凝土浇筑施工

两侧分叉段侧模底部各安装3台附着式振捣器，布置在A-4、A-5模板及标准段顶部，另配备3台插入式振捣棒，墩柱混凝土C40，集中拌合站拌制，罐车运至现场，采用泵车浇筑。浇筑前检查钢筋保护层厚度，模板拉杆拧紧，拼缝严密。

墩帽混凝土分2步浇筑，第一步对称浇筑分叉部分，第二步浇筑顶部盖梁。首先从分叉最低点天窗进行布料，使用串筒入天窗，避免混凝土离析，插入式振捣器振捣密实，并同时打开附着式振捣器，不超过20 s。混凝土浇筑过程中分层浇筑，每层30 cm，均匀布料，依次从布置的梅花型交错布料窗口由下向上分层浇筑至盖梁底，插入式振动器振捣密实。分叉段混凝土浇筑如图8所示。

图8 分叉段混凝土浇筑图

最后墩帽盖梁浇筑，严格按照从中间向两端分层浇筑，严禁从一端向另一端浇筑，避免支架承重偏心，采用插入式振捣器充分振捣，直到浇筑完成，混凝土浇筑到设计标高后应及时收面，保证排水坡度和平整度，最后进行收浆抹面，以防产生裂纹。

混凝土浇筑完成后，进行覆盖土工布洒水保湿养护不少于14 d，期间保证混凝土表面处于湿润状态。

6 结束语

由于Y型花瓶异形墩柱独特的双曲面外形结构特点，以及钢筋形式的多样性，给现场施工带来了巨大困难。但通过多次实际钢筋放样及BIM建模钢筋放样，将钢筋曲率进行优化，并进行编号，采用自主研发的钢筋定位台架将其准确就位绑扎，再进行整体吊装安装，钢筋的保护层得到了保障，最后通过梅花型布料天窗的设置，提高了施工进度，保证了施工质量，取得了预期的效果，为今后类似异形墩柱施工积累了经验。