桥梁圆端形空心墩柱施工技术要点探究

摘 要：本研究以某水道桥段设计的128个圆端形空心墩施工项目为例，对其施工技术要点进行探讨。该项目的主要施工难点是墩体的几何尺寸较大以及坡面结构具有复杂性。研究的主要目的是针对该项目的空心墩施工方法进行深入分析，特别关注钢模板的预制加工及进场验收阶段的质量控制措施。为解决施工问题，本研究将墩体分为下实体段、空心段、墩顶实体段，并分别讨论了钢筋安装、模板安装以及混凝土浇筑这3个关键工序的技术要点。此外，本研究还从成品质量检验的角度出发，探讨了墩身允许偏差的控制标准及无损检测的方法和结果，保证最终结构的稳定性。通过研究这些技术要点，不仅为圆端形空心墩施工提供了有效指导，还为类似项目提供了宝贵的经验。

关键词：桥梁圆端形空心墩；施工技术要点；质量检验

中图分类号：U 445" " 文献标志码：A

在现代桥梁工程中，圆端形空心墩柱是一种大体积钢筋混凝土结构，其独特的弧形设计使这类结构在模板工程以及混凝土浇筑过程中施工难度较高。因此，在具体实践中，需要精确的钢模板预制、分层混凝土浇筑以及振捣作业，同时还须严格控制钢筋保护层的厚度。本研究旨在探讨圆端形空心墩柱的施工技术要点，重点分析钢模板的预制加工、混凝土分层浇筑及钢筋保护层控制等关键工序。结合具体项目特点，系统化地研究这些技术要点，可以有效提高工程质量并解决施工中的实际问题。期望通过本研究能够明确各个施工工序中的技术难点，并提出针对性的改进措施，优化施工过程，保证工程质量，为后续的桥梁施工技术发展奠定基础。

1 工程概况

该水道特大桥桥墩采用128个空心墩，以C35或C40混凝土浇筑而成，混凝土用量为43973m³，钢筋用量为4103t。部分墩体的设计方案见表1。墩体高度为28.0～34.0m，墩顶最大尺寸为22.8m×3.8m。

2 桥梁圆端形空心墩柱施工技术要点

在本项目中，128个圆端形空心墩柱是一项技术挑战。这些墩柱采用C35以及C40混凝土浇筑。本次研究针对这样大规模的空心墩柱施工，探究其技术要点，具有显著的技术价值。对施工技术进行深入分析，不仅能提高施工效率，还能为类似工程提供宝贵的经验，推动桥梁建设领域的技术进步。

2.1 空心墩整体施工工艺

空心墩的整体施工流程：测量承台面墩身尺寸→墩身尺寸内承面施工→安装底部实心段钢筋→钢筋检查合格后安装底部实心段模板→复测模板并报验→底部实心段混凝土浇筑施工→第一次空心钢筋绑扎→钢筋检查合格后进行第一次空心模板安装→复测模板并报验→模板检验合格后进行第一次空心混凝土浇筑→空心段循环施工，最后一次应包括倒角→顶部实心段钢筋施工→钢筋检验合格后进行顶部实心段模板施工→顶部实心段混凝土施工→垫石放样→垫石钢筋安装→垫石模板施工→垫石混凝土施工[1]。

2.2 空心墩关键工序施工技术细节

2.2.1 模板加工及验收

该项目墩身浇筑采用钢模板，由专业厂家预制模板。为保证模板质量，需要对加工过程及成品进行质量管控和验收。

模板加工过程质量验收：当进行钢板下料时，施工人员需要使用自动数控切割技术进行下料，允许的公差为±0.5mm。这种高精度的切割方式能够保证切割面的精确度，切割方式的坡口角度偏差＜±5″。因此，在切割过程中，施工人员要严格控制切割角度，保证坡口的精确度以及整体结构的稳定性。当进行钢面板质量验收工作时，需要对表面平整度、表面缺陷、面板的长度和宽度以及面板对角线差等参数进行严格把控，为了保证钢板表面没有明显的不平，要仔细检查表面是否存在裂纹、划痕、锈蚀等缺陷。此外，需要对面板的长度、宽度进行精确测量，允许的偏差为±0.5mm，保证钢板的尺寸符合设计要求，面板对角线差不应超过1.5mm，保证钢板的整体尺寸精度。

当钢板上进行钻孔或冲孔作业时，相邻孔距的允许公差不得超过±0.5mm。想要达到该精度要求，施工人员需要对每个孔的位置进行精确控制，保证孔与孔之间的距离符合设计要求。同时，孔距的累计偏差也不应超过±1.0mm，只有在满足这些公差要求的情况下，才能保证钢板的加工质量。

模板出厂组拼及验收：在模板出厂验收阶段，应根据设计要求检查拼接效果，良好的密封性和拼接效果是保证工程质量的重要技术措施，可避免漏浆。模板组装尺寸的允许偏差见表2。

2.2.2 下实体段施工要点

2.2.2.1 下实体段钢筋施工要点

在使用钢筋前，应按照技术规范进行力学性能试验，包括冷弯性能、断后延长率、抗拉强度、屈服强度、质量偏差等。以质量偏差检验为例，随机截取5支长度不小于500mm的主筋施工材料，用公式（1）计算钢筋的质量偏差。

（1）

式中：mσ为钢筋的质量偏差；m1为5个钢筋试样的总质量；L为5个钢筋试样的总长度；mL为5个钢筋试样的理论质量。在加工钢筋的过程中，应对其进行除锈和调直。在钢筋安装阶段，着重控制受力筋排距、分布钢筋的间距、箍筋间距以及钢筋保护层厚度，各质量控制指标的检验标准见表3。

2.2.2.2 下实体段模板施工要点

支模前，需要在钢筋外侧设置垫块，用来控制混凝土保护层的厚度，垫块数量为4块/m²，其强度应≥35MPa，应分散布置垫块。当拼接安装墩身模板时，需要将其表面清理干净，必要时使用磨光机打磨钢模板表面[2]。待模板处理完成后，在其表面涂抹脱模剂。当安装首节模板时，使用ø25mm精轧螺纹钢固定其内、外模板，在內模处设置支撑杆，强化支护效果。在安装完成后，检查相邻模板错台、预埋件和预留孔的位置，不得超过允许偏差。

2.2.2.3 下实体段混凝土施工要点

下实体墩身以C35混凝土浇筑而成，在拌合站集中制备混凝土，利用混凝土罐车将其运输至施工现场，要求坍落度在160～200 mm。下实体段混凝土采用分层浇筑的施工方法，每层厚度为20～50 cm，浇筑速度为2.0 m/h。由于采用分层浇筑，因此为消除上下层混凝土之间的施工接缝，应将振捣棒插入下层混凝土5～10 cm，每次振捣时间控制在10～20s，直至开始泛浆[3]。

2.2.3 空心段施工要点

2.2.3.1 空心段钢筋施工

可借用外模平台及内模板的内撑绑扎空心段钢筋，在钢模板预制施工中，同时生产相应的外模施工平台，在现场组装模板及施工平台，完成钢筋绑扎。钢筋的检验方法和内容参照下实体段，相应的检验标准为《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2—2018）。

2.2.3.2 空心段模板施工

当首节模板施工时，将模板支立于承台顶面，第二节模板支立于前段模板上。浇筑该空心墩段混凝土，当强度达到2.5MPa时，即可进行拆模，在具体实施过程中，应保证混凝土结构的完整性[4]。如果拆模未引起棱角受损，那么拆除的模板可转移至其他施工段。模板安装后同样需要检查表面平整度、预埋件、预留孔位置，相应指标的允许偏差分别为5mm、1mm、3mm。

2.2.3.3 空心段混凝土施工

空心段混凝土的浇筑方法与下实体段基本相同，表4为该段混凝土施工的控制指标。

2.2.4 墩顶实体段施工要点

盖板预制：空心墩顶部为盖板，采用钢筋混凝土预制盖板。墩内顶空形状为圆端型，两侧圆端半径分别为100 cm、150 cm，圆端与平直段连接，后者的长度为500 cm，盖板厚度设计为15 cm。当预制盖板时，利用ø16的HRB400E钢筋制作单层钢筋网片，按照20cm×20cm设置钢筋水平向和纵向间距。按照该设计方案，钢筋上下混凝土保护层的厚度分别为12 cm和3 cm，四周混凝土保护层的厚度为3 cm。盖板预制的工序包括绑扎钢筋、立模、浇筑、振捣。

上实体段钢筋、模板及混凝土浇筑施工：上实体段钢筋、模板及混凝土施工的方法基本与下实体段相同。

支承垫石施工要点：施工前按照设计要求对墩顶垫石的位置进行放样，复核完毕后使用墨线弹出垫石四周的边线及支座中心线。在墩顶垫石位置的施工作业过程中，施工人员需要对现有的混凝土表面进行凿毛处理。通过凿毛使新鲜的混凝土能够充分暴露出来，从而使新旧混凝土之间进行良好粘结。在凿毛过程中，应严格控制凿毛的深度，使其保持在0.5cm～1.0cm。这样既能保证混凝土表面的粗糙度，又能避免对原有结构造成不必要的损伤。在凿毛完成后，施工人员使用高压风枪对混凝土表面进行彻底的清理，去除所有的碎屑、灰尘。在清理过程中，应保证完全清除所有碎屑和灰尘，避免影响后续施工。在顶帽施工阶段，需要预埋垫石钢筋。在具体实践中，为了防止钢筋在施工过程中发生偏移，施工人员须采取固定措施，保证结构的耐久性、保障安全性。

在混凝土浇筑过程中，支承垫石作为结构体系中的重要组成部分，其施工质量直接影响整体结构的稳定性。因此，当浇筑支承垫石时，施工人员始终保持振捣方法、浇筑速度与其他部位保持一致。在振捣过程中，施工人员根据混凝土的坍落度以及浇筑厚度，调整振捣的频率以及持续时间，保证混凝土内部无空洞、无气泡，达到最佳的密实状态。此外，浇筑速度也是影响混凝土质量的关键因素之一。浇筑速度过快或过慢，都可能导致混凝土内部应力分布不均匀，从而影响其整体性能。因此，当浇筑支承垫石时，施工人员始终保持稳定的浇筑速度，避免过快导致混凝土流动性不足，或过慢引起混凝土分层、泌水等问题。在振捣以及浇筑过程中，施工人员还须特别注意蜂窝、麻面等质量问题。前者主要是由混凝土内部存在大量空洞、气泡而导致，会严重降低混凝土的强度与耐久性。后者则是由混凝土表面水分蒸发过快或振捣不足引起，它使混凝土表面变得粗糙不平，影响混凝土构建整体美观型。为了避免这些问题，施工人员在混凝土中适量添加减水剂、引气剂等外加剂，利用这种方式改善混凝土的工作性能和流动性。

2.3 空心墩施工质量检验

2.3.1 墩身允许偏差检验方法

在施工结束后，应检查混凝土墩身的偏差控制效果，具体检查内容及方法见表5。经实测，空心墩壁厚最大偏差为+4mm，平整度最大偏差为3mm，预埋件和预留孔洞的最大偏差为4mm，其他各项检测内容均满足要求。

2.3.2 墩身混凝土无损检测

可用无损检测技术检测墩身强度检测和钢筋保护层，强度检测可采用回弹法或者超声回弹法。在墩身选择测区，测量16个回弹值，剔除3个最大值和3个最小值，用公式（2）计算测区平均回弹值。

（2）

式中：Rm为回弹值的均值；Ri为第i个回弹值。可以用公式（3）换算测区的混凝土强度值。

fc cu，i=0.0250×10-0.358dmi Rmi2.0108" " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：为测区混凝土换算强度值；Rmi为测区经修正后的平均回弹值；dmi为测区平均碳化深度；系数0.0250为回弹值与混凝土抗压强度之间的换算系数，当dmi＜0.5mm时，按照无碳化处理[5]。以下实体段混凝土强度检测为例，其设计强度为35MPa，经回弹法检测，强度均值为36.8MPa，最低值为35.3MPa，符合设计要求。

3 桥梁圆端形空心墩柱施工技术施工效果验证

在本次研究中，为了验证所提出的施工方案的有效性，施工人员对施工效果进行了详细的对比分析（见表6）。

分析表6可以发现，圆端形空心墩柱施工方案在混凝土以及钢筋的用量上更为节约，施工周期更短，施工成本更低，同时混凝土强度有所提高，施工难度降低，质量缺陷率大幅降低。上述数据充分证明了新型施工方案在材料节约、施工效率、成本控制、质量保证等方面的有效性。

4 结语

本研究揭示了圆端形空心墩柱施工过程中的关键技术和质量控制要点，对类似工程具有指导意义。在理论研究方面，本研究丰富了桥梁施工技术的理论体系，为空心墩柱施工提供了科学依据；在实用价值方面，通过优化施工工艺，有效提高了施工效率和结构安全性，降低了工程成本。与先前研究相比，本文在施工工艺优化、质量控制措施等方面提出了新的见解，特别是在施工难点分析以及解决方案上有所创新。然而，桥梁施工环境具有复杂性与多变性，因此本研究仍存在一定的局限性。例如，对极端天气条件下的施工技术措施以及新型材料在圆端形空心墩柱中的应用，尚未进行深入探讨。针对本文未涉及的问题，建议未来可以从以下几方面进行研究：探索新型材料在圆端形空心墩柱中的应用潜力，以期进一步提高结构性能和施工效率；结合大数据和智能化技术，开发更为精确的施工过程监测与控制方法，为桥梁施工技术的创新发展提供支持。

参考文献

[1]黄蕾.高速公路桥梁薄壁空心墩施工技术及质量控制[J].工程技术研究，2023，8（22）：211-213.

[2]郝江松.薄壁空心墩液压滑模施工技术在公路桥梁工程中的应用[J].交通世界，2023（9）：175-177.

[3]王乐宁.浅谈薄壁空心墩施工技术及安全措施[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2022，21（4）：41-45.

[4]张扬.铁路节段预制拼装空心墩设计及受力性能分析[J].铁道建筑技术，2023（1）：105-108.

[5]胡安庆，任东华.混凝土空心墩壁厚对日照温差分布的影响分析[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2021，34（4）：21-27.