公路桥梁花瓶墩身钢筋整体吊装快速化施工技术

张春宇ZHANG Chun-yu

（厦门路桥百城建设投资有限公司，厦门 361000）

0 引言

随着公路桥梁建设的快速发展和与周边环境的协调，外观方面的要求越来越高，花瓶墩因其外形美观，在城市周边的公路桥梁设计中逐渐在大力采用。由于采用传统施工工艺的花瓶墩由于以下几个方面的原因导致建造速度较慢：①花瓶墩钢筋布置不规则且复杂，传统钢筋制作方法功效低；②钢筋现场安装困难，安装精度不易控制，钢筋安装容易出错；③目前桥梁墩身常规施工方法为组合钢模+双排钢管临时脚手架，因模板与施工平台是独立系统，需要重复的安装与拆卸，导致资源浪费和工期延缓；④高度较高的花瓶墩，因墩内及墩顶钢筋密集，作业人员无法进入墩身内部进行混凝土振捣施工，需采取多次浇筑成型的施工工艺，此施工工艺不仅成型较慢，而且容易导致产生混凝土错台、色差等外观质量缺陷。针对上述问题，文章通过实际工程介绍公路桥梁花瓶墩身钢筋整体吊装快速化施工技术，探索施工中的难点，总结技术要点，为今后桥梁花瓶墩施工提供宝贵的经验。

1 工程概况

项目起点与滨海东大道（澳头至大嶝大桥段）顺接，终至厦门与泉州交界处与规划泉州滨海大道相接。本工程定位近期为一级公路兼城市主干路，主线双向六车道，设计速度60km/h；远期为一级公路兼城市快速路，主线双向六车道，设计速度80km/h，道路红线宽60m，道路全长约8.711km。九溪大桥、及东园溪中桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，九溪大桥平面位于R=800m的圆曲线上，桥梁纵断位于3.50%的上坡及-0.50%的下坡。现浇连续箱梁共南北2幅9联24跨，跨径布置为35m和55m两种。单幅桥宽由小桩号17m渐变至大桩号27.5m，两侧翼缘板悬臂长2.5m。桥跨布置为（2×35）+（3×35）+（35+55+55+35）+（2×35）+（2×35）m，桥长498m。采用单箱三室、单箱四室和单箱五室。南北幅第一、二联均为等截面梁高箱梁，梁高为2m；南北幅第三联箱梁为变截面不等梁高箱梁，梁高为2m渐变至3.4m；南北幅第四和第五联在P11#墩附近2m范围内梁高2.5m，其余梁高2m。顶底板厚度为25cm梁端渐变至50cm，南北幅第三联箱梁底板厚度由25cm渐变至80cm，腹板厚度45cm，梁端渐变到70cm。东园溪中桥为水系桥，平面位于直线段上。桥梁纵断位于1.10%的上坡及-1.60%的下坡。桥跨布置为（25.2+30+25.2）m，桥长86.4m。现浇连续箱梁均采用单箱四室，桥宽21.5m，梁高为1.8m。顶板厚度为25cm梁端渐变至50cm，底板厚度25cm梁端渐变至50cm，腹板厚度45cm，梁端渐变到70cm。两桥花瓶型桥墩，共29道。

九溪大桥全桥共设1个桥台，13个桥墩，左右25座墩。花瓶墩有两种截面形式，桥台构造采用钢筋混凝土U型桥台，设有前墙、背墙及侧墙，背墙后设置牛腿用于搁置搭板。P01～P13桥墩采用双柱式变形墩，P1桥墩矩形柱2.0×1.8m，P2桥墩矩形柱2.0x1.5m，其中1.8m，1.5m为侧面厚度。墩顶宽2.5m和2.5m×2.3m两种，设1.2m（高）×1.1m（1.4m）（宽）横系梁。墩身及横系梁均设装饰槽。P11A桥墩采用单柱式变形墩，墩柱尺寸3.6×1.65m，其中1.65m为侧面宽度。花瓶墩墩身示意图如图1所示。

图1 花瓶墩典型结构示意图

东园溪中桥桥长86.4延米。全桥共设4个桥台，4个桥墩。桥台构造采用钢筋混凝土U型桥台，设有前墙、背墙及侧墙，背墙后设置牛腿用于搁置搭板。桥墩采用双柱式造形墩，DY2桥墩矩形柱2.0×1.5m，DY1桥墩矩形柱2.0×1.8m，其中1.5m，1.8m为侧面厚度。DY2桥墩墩顶设1.2m（高）×1.4m（宽）横系梁，DY1桥墩墩顶设1.2m（高）×1.1m（宽）横系梁。墩身设装饰槽。

2 胎架法制作花瓶墩钢筋

根据施工图纸给定的钢筋详图，设计墩身钢筋整体绑扎胎架。为适应不同截面形式的花瓶墩，将胎架的各个构件采用螺栓连接或者杆件插销式连接设计，以方便胎架的运输、安装及拆卸，更有利于墩身钢筋笼预制和脱架等操作[1]。

胎架底部的横、纵向骨架及立柱均采用10#槽钢，立柱按两边对称布置，间距为1m。横向槽钢每隔1.5m设置一道。立柱底部和横向槽钢两端均对应焊接开孔钢板，采用M14螺栓连接；立柱侧面焊接ϕ20mm圆管，穿ϕ16mm圆钢作为插销，间距按照墩身主筋间距布置，以快速安装固定主筋；底部纵向槽钢上焊接∠50×5mm等边角钢作为梳齿板，并等同墩身箍筋间距开10mm宽槽口，用于快速安放箍筋，如图2所示。

图2 胎架法制作钢筋笼示意图

钢筋在胎架上绑扎完毕后，拔出立杆插销里的圆钢，利用车间桁吊将钢筋笼整体起吊，完成脱架操作。

钢筋在钢筋加工厂内按照设计尺寸集中加工，在场内钢筋胎模架上进行主筋对接和箍筋绑扎，箍筋安装先放入到主筋内，在自下而上的顺序进行安装，安装时采用绑扎固定，绑扎必须牢固、无松动脱落现象，箍筋安装后，紧贴主筋，布置间距满足设计与规范要求，每层内箍筋保持在同一水平面上，安装牢固，将主筋和箍筋形成整体，同时要求绑扎率达60%以上。出厂时利用吊车吊装至平板车上，并固定牢固后，由平板车运送至墩柱施工现场进行安装施工。

墩身钢筋主筋采用镦粗直螺纹套筒连接，加工场内每根主筋拧紧对接后，预留接头处箍筋，在现场安装，其余加工场内在整根墩柱连接下安装箍筋，钢筋连接严格按照规范要求进行施工，桥墩侧身设置直径为8@10防裂钢筋网，且墩身主筋锚入承台内1.5m，箍筋待主筋安装好后，在承台内进行绑扎。

为保证墩柱钢筋的保护层厚度，钢筋笼骨架与模板之间用不低于墩身混凝土强度的干硬水泥砂浆垫块支撑，用1.3mm直径的铁丝预埋于垫块内以便于钢筋绑扎固定，垫块数量不少于4块/2m，且满足桥墩钢筋保护层厚度设计图纸要求，在规范允许偏差+10mm内。

3 墩身钢筋整体安装

墩身钢筋笼整体脱架后，采用平板车运输至指定墩位。为避免运输过程中钢筋发生变形，预先在车上放置临时台座。采用整体吊装的墩身钢筋需设置加强箍筋，每2m设置一道。顶部加强箍筋与墩身主筋全部点焊，在钢筋笼顶部和下部分别焊接吊点。为确保钢筋笼定位准确，提前在承台模板上安装与墩身钢筋截面尺寸相同的可移动式的方形定位架。定位架通过螺栓连接固定在承台模板上。起吊时汽车吊大小勾同时吊起钢筋笼，人工拉设缆风绳。起吊过程中逐步松小勾，使得钢筋笼逐渐垂直于地面，将钢筋笼整体下放至设计标高并与上下两层承台钢筋焊接固定，选取墩身主筋的四个角点并延长支撑在垫层上。沿墩身四周设置缆风绳，缆风绳固定在顶部钢筋下方1m处。测量人员对墩身钢筋平面位置及垂直度复核完毕后拉紧缆风绳，确保墩身钢筋笼稳固[2]。

3.1 墩柱钢筋笼吊装定位流程

首先根据墩身位置和尺寸，由测量人员在承台顶面上放出墩柱中心十字线，然后利用十字线控制桩点，根据十字交叉法定出墩柱模板位置的控制线。钢筋骨架吊装和模板安装后进行模板复测和校模。

钢筋笼采用三点起吊，吊点分别在钢筋笼中部、距两端头1/3处，以保证起吊平稳和钢筋笼骨架受力均匀。钢筋笼在吊装时汽车吊的主钩钩住钢筋笼吊具，副钩吊住钢筋笼的1/3处，通过两个吊钩同时操作竖起钢筋笼，然后松下副钩，通过主钩将钢筋笼吊装对中，在徐徐下降至安装高度，座落在承台钢筋上。

吊装时指挥吊笼入位、吊机旋转应平稳。并在墩柱钢筋笼上拉牵引绳辅助定位。下放时对准桩柱中心，座落稳固，悬挂缆风绳固定后，才可缓慢松落吊钩。

吊装完松勾前进行墩柱轴线复核，符合设计要求后方可与预留钢筋焊接加固。施工时应随时用线垂检查钢筋骨架的垂直度。

3.2 陆上墩柱钢筋笼安装

陆地墩柱钢筋较矮，采用一次浇筑到位。首先在承台内吊装预埋一节钢筋笼或者一次吊装到位，吊装作业方法同上，待安装稳固后，在每根墩柱顶部加劲筋上系缆风绳，缆风绳分三个方向互为120°，另一端与周边地锚等物体固定。缆风绳与地面的夹角宜控制在30°～45°。采用预埋方法作业的，在承台混凝土浇筑完成，达到强度要求后，分层回填夯实基坑，平整场地，并浇筑或支垫脚手架垫层，搭设脚手架后，吊装第二节钢筋笼，系梁吊装过程中不松勾，直到主筋全部对接，对接区箍筋全部结扎到位形成整体后，方能松勾。如图3及图4所示。

图3 陆上墩吊装及缆风绳固定示意图

图4 陆上墩吊装及缆风绳固定示意图

3.3 海上墩柱钢筋笼安装

水域中墩身较高的采用分节吊装、分节浇筑。第一节钢筋笼吊装对中稳固后，在每根墩柱钢筋顶部加劲筋上，各系4根缆风绳互为X型，与拉森钢板桩围堰进行固定，根据现场实际情况，固定至水平高度较低一层的钢围檩上（如图5所示）。待浇筑的承台混凝土达到一定强度后，在承台（垫层）上搭设脚手脚，对单根墩柱解除1根钢筋笼缆风绳，剩余3根仍牵拉形成固定面，并快速安装模板和固定模板作业（在模板工序中详细叙述），并浇筑两根墩柱第一次混凝土。待第一次混凝土达到一定强度后，吊装第二节钢筋笼，吊装过程中不松勾，直到主筋全部对接，对接区箍筋全部结扎到位形成整体后。吊装后采用4根缆风绳沿四个方向互为45°拉紧钢筋笼（其中2根固定在临近钢平台、另外2根固定在对面支便桥上，如图6所示），防止立柱钢筋过高发生倾覆，当完成上述工作后方能松勾。

图5 水上墩身缆风绳固定示意图

图6 水上墩身缆风绳固定示意图

模板安装施工前对墩身与承台、墩身节段间结合部分进行接缝凿毛，墩身外面一圈3cm不凿毛，其余接触面凿除浮浆和松散砼，直至露出新鲜砼及石子为止，并将结合面清洗干净。

4 花瓶墩身快速化施工技术施工优点

采用胎架法制作墩身钢筋施工工艺，可以将异形的花瓶墩钢筋笼形成标准化、流水化施工，有效减少工序之间的衔接时间，同时可以在承台施工时同步进行墩身钢筋加工，承台钢筋现场绑扎与墩身钢筋后场胎架上制作可同步进行[3]。投入人员少，绑扎效率高，异形墩身钢筋保护层厚度和钢筋间距不易控制等质量通病大大减少，有效地提高了墩身钢筋的绑扎质量，加快施工进度。

相较于现场绑扎，墩身钢筋整体安装的施工工艺，在减少工人的劳动强度的同时，又能极大地降低起重设备（吊车）的使用台班费。由于钢筋笼集中在钢筋场地制作，不受现场施工工序的限制，可以大面积制作，从而提高了施工速率，加快了周转速度。在减小成本和间接费用的同时，安装精度也得到有效控制，节约了人力物力，提高钢筋笼质量，缩短工期。

将整体吊装的施工方法，省去了钢筋笼现场绑扎与安装的过程，受外部环境的影响小；降低了高空作业期间存在的安全隐患；有效地保障了施工安全。并且，除前期一次性投入胎架的费用外，后期无其他材料费用产生，整套装置多次周转使用，既节约了成本，又降低了高空作业风险。

混凝土天泵加整体串筒一次浇筑墩身成型的施工方式，消除了混凝土中的施工缝，使混凝土的外观质量起到较为明显的提高。此方法加快了模板的周转次数，大大节约了工期。

以10m高的花瓶墩为例，采用花瓶墩身快速化施工技术相比较常规施工技术可节约大约7天工期。

5 结语

综上所述，该技术已在厦门滨海东大道（翔安东路—莲河段）工程中得到成功应用。经过现场实践表明，在采用本技术后该项目花瓶墩身外观质量、结构质量得到了极大的提高，钢筋保护层合格率优，施工功效显著提升。