雙林村大橋高墩柱施工技術

摘 要：隨著公路工程的快速發展和施工水平的不斷提高，高墩柱公路橋梁在山區地形中的應用已成為路橋發展的一個趨勢。本文通過對四川省成（都）至簡（陽）快速路雙林村大橋高墩柱的施工闡述，分析總結橋梁高墩柱施工技術，為今后同類工程施工提供借鑒。

關鍵詞：雙林村大橋 高墩柱 施工

中圖分類號：TU2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0121-04

1 工程概況

雙林村大橋是成（都）簡（陽）快速路第三標段八座橋梁工程之一。全橋位于24.5m的整體式路基段內，橋寬2m×12m。大橋左幅起止樁號為K9+855～K10+390，橋長535m，孔跨布置為：3×25+3×30+2×（4×30）+5×25m；右幅起止樁號為K9+781～K10+366，橋長585m，孔跨布置為：2×（3×25）+3×30+2×（4×30）+4×25m。大橋跨一“U”型河谷和一山區季節性溝（夏家溝河），并于K10+257.6處跨一寬約3m的泥質路面鄉村公路，與路線交角94°。

雙林村大橋上部結構采用裝配式預應力混凝土連續箱梁；下部為鉆孔樁基礎；柱式橋臺；橋墩采用雙柱式墩。大橋設計墩柱70根，共192節，墩柱高度5～45m，直徑尺寸為1.8m、2.0m，墩柱軸心間距5.95m；墩中系梁61道，高度尺寸為1.5m、1.6m，寬1.5m。全橋墩柱及墩中系梁設計混凝土強度C30，混凝土方量6320.2m3，鋼筋制安688.3t。

2 墩柱高度分級及數據統計

目前，關于墩柱的高度分級原則尚無明確的界定，但綜合相關資料，被廣泛認同的橋梁墩柱高度分級原則為：H<25m為一般高墩柱；25m≤H<35m為高墩柱；H≥35m為超高墩柱。按此原則，雙林村大橋墩柱覆蓋了從一般高墩柱至超高墩柱的全部范圍，各級墩柱具體設計數據見表1。

3 施工準備

3.1 技術準備

3.1.1 施工難點分析及應對措施

針對雙林村大橋的設計及大橋施工區的實際條件，其主要施工難點分析及應對措施見表2。

3.1.2 圖紙復核及編制施工技術措施

圖紙復核是施工準備階段需要認真細致對待的環節，其目的是針對雙林村大橋的高墩柱設計，使參加施工的技術和管理人員充分熟悉圖紙，了解工程特點和設計意圖，分析高墩柱作業的技術要點，消除圖紙中存在的錯誤，有針對性的編寫施工技術措施。同時，驗算測量數據，完成測量內外業準備。

3.1.3 支架系方案及相關受力分析

高墩柱鋼筋混凝土施工的支架系統是涉及施工可操作性、安全性的關鍵。在雙林村大橋高墩柱施工中，支架系主要為施工人員的作業平臺、系梁及墩柱混凝土施工支架系。支架系的方案確定及相關驗算以Z-11#墩柱為受力模型，因其高度、直徑及墩中系梁尺寸均為最大，可按最不利因素考慮。

雙林村大橋墩柱系梁支架系采取沿大橋中線方向墩柱內預埋PVC管造孔，穿A45100mm鋼棒（單根長度3.5m），鋼棒上沿墩柱兩側安裝兩根長10mI50a型工字鋼，其頂面鋪設I20a型工字鋼，軸心距40cm，單根長3.5m，兩側各懸臂75cm鋪設5cm厚木板形成作業面。于I20a型工字鋼上鋪設蓋梁底模，拼裝蓋梁側模、系梁處墩柱端模。蓋梁模板均采用δ=6mm預制定型鋼模，側模間以120cm（豎向間距）×50cm（橫向間距）設25mm拉桿對拉。

（1）荷載組合

系梁及系梁處墩柱鋼筋混凝土自重G1：V=Sh=12.52m2×1.6m=20.03m3，取γ=27kN/m3，則：

G1=20.03m3×27kN/m3=540.8kN。

系梁模板自重G2：取每平方米組合鋼模板及扣件0.95kN/m2，

模板面積S=18.43m×1.6m+6.24 =35.73m2，

則：G2=0.95kN/m2×35.73m2=33.9kN。

I20a型工字鋼自重G3：工字鋼計11根，總長度L=3.5m×11=38.5m查型鋼表得I20a型工字鋼理論重量為27.9kg/m，取g=10m/s2，則：G3=27.9kg/m×38.5m×10m/s2=10.7kN。

I50a型工字鋼自重G4：總長度20m，查型鋼表得I50a型工字鋼理論重量為93.6kg/m，取g=10m/s2，則：G4=93.6kg/m×20m×10m/s2=18.72kN。

人工及小型機具自重取G5=2kN。

混凝土入倉傾倒動荷載取G6=2kN。

混凝土振搗動荷載取G7=2kN。

作業平臺搭設物及安全防護設施等荷載取G8=2kN。

每節墩柱模板（每節墩柱取8m）自重G9：取每平方米組合鋼模板及扣件0.95kN/m2，模板面積S=6.28m×8m=50.24m2，則：G9=0.95kN/m2×50.24m2=47.73kN。

（2）I20a型工字鋼受力計算

I20a型工字鋼受荷載組合為：

G=G1+G2+G3+G5+G6+G7+G8=540.8kN +33.9kN+10.7kN+2kN×4=593.4kN。建立工字鋼受均布荷載的簡支梁受力模型，兩側懸臂受力對跨中彎矩有利，故按最不利因素建模。

取l=2.0m，單根工字鋼受均布荷載q=593.4kN÷11÷2.0m=26.97kN/m則：

跨中最大彎矩Mmax=0.125ql2=0.125×26.97kN/m×2.02m2=13.49kN·m

彎矩正應力值σ=Mmax/Wx=13.49 kN·m÷237×103mm3=56.9MPa<[σ]=145MPa，滿足。

支座處剪力Q=0.5ql=0.5×26.97kN/m×2.0m=26.97kN

剪應力τmax=QSx/（Ixδ）=26.97kN÷（172mm×7mm）=22.4MPa<[τ]=85MPa，滿足。

撓度f=5ql4/（384EIx）=5×26.97kN/m×24m4÷（384×2.1×105MPa×2370×104mm4）=0.5mm，滿足。

（3）I50a型工字鋼受力計算

I50a型工字鋼受荷載組合為：

G=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G8= 540.8kN+33.9kN+10.7kN+18.72kN +2kN×4=612.2kN

建立工字鋼受均布荷載的簡支梁受力模型，兩側懸臂受力對跨中彎矩有利，故按最不利因素建模。

取l=5.95m，單側工字鋼受均布荷載q=612.2kN÷2÷5.95m=51.4kN/m。

跨中最大彎矩Mmax=0.125ql2=0.125×51.4kN/m×5.952m2=227.5kN·m

彎矩正應力值σ=Mmax/Wx=227.5kN·m÷1860×103mm3=122.3MPa<[σ]=145MPa，滿足。

支座處剪力Q=0.5ql=0.5×51.4kN/m×5.95m=152.9kN

剪應力τmax=QSx/（Ixδ）=152.9kN÷（428mm×12mm）=29.8MPa<[τ]=85MPa，滿足。

撓度f=5ql4/（384EIx）=5×51.4kN/m×5.954m4÷（384×2.1×105MPa×46500×104mm4）=8.6mm，滿足。

（4）鋼棒受力計算

本施工過程主要考慮鋼棒的抗剪強度，鋼棒截面積：

A=πr2=3.14×502mm2=7850mm2，

鋼棒受剪力Q=0.5×51.4kN/m×5.95m +0.5×47.73=176.8kN

剪應力τmax=Q/A=176.8kN÷7850mm2=22.5MPa<[τ]=125MPa，滿足。

經以上受力分析可確定該支架系方案是合理的。

3.2 施工人員、機械設備及物資準備

在大橋高墩柱施工準備階段，按施工計劃搭配管理、技術及施工人員，完成汽車起重機、砼運輸專用罐車等必須的機械設備及其它機具。制定物資計劃，保證鋼筋、水泥、砂石骨料的供應，定制墩柱及墩中系梁定型鋼模板。

3.3 施工用水、電

于大橋Y-11#右側建500kW變供電站，沿大橋右側架線供電。直接抽取夏家溝河水作為施工用水，距河道較遠處使用2m3水車供水。

4 施工過程

雙林村大橋墩柱的施工過程總結了高墩柱施工的技術要點、質量控制和主要的施工工藝，是工程技術在施工應用中的集中體現。

為降低高墩柱垂直施工的難度，對雙林村大橋高墩柱采取分節施工方案，每節墩柱自下而上順序編號，其劃分方法為：第一節墩柱為樁頂至第一節墩中系梁底部，第二節墩柱為第一節墩中系梁底部至第二節墩中系梁底部，依次至墩頂為末節墩柱。其主要施工流程見圖1。

4.1 墩柱砼澆筑作業平臺及支架系施工

4.1.1 墩柱砼澆筑作業平臺

傳統的墩柱支架及作業平臺采取雙排鋼管腳手架落地支架法，但在雙林村大橋高墩柱的施工中，由于場地狹長且地形起伏較大，交叉施工相互影響，落地支架法需要大量的投入且耗時，故采取圓形鋼筋圍欄式墩柱模板端固定砼澆筑平臺供施工人員作業。該平臺采用32鋼筋現場制作，底板為環形，根據大橋墩柱尺寸形式分為內徑1.8m外徑3.8m和內徑2.0m外徑4m兩種，垂直于底板外環焊接1.2m高防護欄。平臺底板內環固定于墩柱模板頂端，底板下部制三角支撐固定于模板外側，底板鋪5cm厚木板形成作業平臺，見圖2。

4.1.2 支架系施工

雙林村高墩柱施工主要指第二節墩柱以上各節墩柱的系梁、墩柱模板的支撐系及系梁作業平臺。該支架系的組成及受力分析

已在之前的支架系方案中論證，其施工過程如下：

于前一節墩柱上部砼澆筑時預埋內徑10cm的PVC管，支架系施工時，在預埋孔內穿入A45100mm鋼棒，除去墩柱直徑所占長度，兩側均勻懸臂。25t汽車起重機吊I50a型工字鋼沿墩柱兩側置于鋼棒上并于墩柱兩側穿25mm拉桿固定。

鋼棒與I50a型工字鋼之間設落架裝置，落架裝置設置為：鋼棒兩端穿入邊長為15cm的正方體鋼塊，水平面向上以鐵楔固定。各鐵塊上部置一砂筒砂筒上部連接2cm厚鋼板支撐I50a型工字鋼。調整砂筒及鋼板厚度調平工字鋼。

I50a型工字鋼頂面吊裝I20a型工字鋼，軸心距40cm，單根長3.5m，兩側各懸臂75cm鋪設5cm厚木板形成作業面，支架系形成。

4.2 鋼筋制安

詳讀設計圖紙，物資部門按施工計劃儲備所需型號的鋼筋，每批進場鋼筋必須經過試驗單位原材料抽檢合格后方可使用。加工車間完成墩柱、系梁主筋下料、定位鋼筋、箍筋及其他鋼筋構件的制作，裝載機轉運至作業面下的臨時場地。

對于墩柱鋼筋，首先將定位鋼筋立起固定并掛線調整，于定位鋼筋上按主筋間距標識主筋位置，逐一焊接主筋。首節墩柱底部及末節墩柱頂部5.6m范圍內螺旋筋螺距加密為8cm，其余部分為15cm。（圖3）

系梁鋼筋制作采用鋼管做支架，將上部主筋按設計間距置于支架上，套箍筋并綁扎固定，于箍筋內部穿入側面和底部主筋，綁扎固定后拆除支架落地。

鋼筋骨架全部采用汽車起重機起吊就位，與前一節墩柱預留鋼筋焊接固定。鋼筋焊接采用雙面搭接焊，搭接長度不小于5d，同一截面上搭接數量不能超過截面鋼筋總數的50%。

鋼筋制安過程須嚴格執行質檢程序，質檢指標以設計和相關規范為準。雙林村大橋墩柱鋼筋施工的主要質檢指標為：受力鋼筋間距允許偏差±20mm；螺旋筋間距允許偏差±10mm；鋼筋骨架長度、直徑允許偏差±10mm、±5mm。

4.3 模板安裝

本項目采用定型組合鋼模板，墩柱模板以每節10m為一套，單片模板為半圓形，高度2m。

于作業面地面拼裝模板，組成兩片半圓形大模板，汽車起重機起吊，根據測量放樣確定的墩柱中心點和模板內邊線進行模板安裝，螺栓連結固定。首節模板底部以樁基預埋鋼筋固定，其他各節模板在支架系上完成系梁鋼筋和模板安裝后，直接安裝墩柱模板。模板頂部連結4跟鋼攬風對稱拉結固定于地面，以導鏈調節拉緊。

模板初步安裝完成后，測量人員對模板頂端內側平面位置校核，模板外側掛重錘量取垂直度，雙林村大橋高墩柱的模板垂直度控制在5mm以內，模板安裝誤差通過攬風導鏈調節。于模板內側標記混凝土澆筑頂高程，一般比設計高程提高1cm，作為鑿毛清理高度。

模板拆除采用人工配合起重機作業，起重機就位后，掛鉤通過鋼絲繩連結模板，人工自上而下拆除模板縱縫連結螺栓，起重機吊模板落地。人工需對模板及時清理，集中放置并苫蓋，模板再次使用前需再次清理并刷脫模劑備用。

雙林村大橋模板施工的主要質檢指標為：模板標高允許偏差±10mm；內部尺寸允許偏差±30mm；軸線偏位允許偏差8mm；相鄰兩板表面低差允許偏差2mm；表面平整允許偏差5mm。

4.4 混凝土施工

4.4.1 混凝土拌合

混凝土拌合所用水泥、砂石骨料須經試驗檢測合格后方可使用。雙林村大橋墩柱混凝土強度C30，水灰比0.54，坍落度8～10cm。現場試驗室必須在每批砂石骨料進場后，每日開工前和降雨過后檢測砂石骨料含水率，于混凝土拌合前確定施工配合比。

混凝土采用JI1000強制式砼拌合站拌合，拌合時間90s。試驗人員對每節墩柱取兩組混凝土試件，在拌合站隨機檢查混凝土坍落度，發現問題及時調整。

4.4.2 混凝土運輸

混凝土水平運輸采用10m3砼運輸專用罐車，每節墩柱澆筑時配兩臺罐車運送混凝土。混凝土垂直運輸采用25t汽車起重機（30m以上墩柱使用50t汽車起重機）吊1m3混凝土罐完成。

4.4.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑以樁位同節墩柱同時澆筑為原則，第二節至末節墩柱每次澆筑系梁一道、同樁位墩柱兩節。

系梁混凝土采取25t汽車起重機（30m以上墩柱使用50t汽車起重機）吊1m3混凝土罐直接入倉，墩柱入倉通過固定在砼澆筑平臺上的鐵皮串筒進行，串筒出口至倉面高度控制在1m左右。混凝土鋪料厚度不超過30cm，插入式振搗棒振搗，振搗棒深入下層混凝土5cm，振搗時間20s左右，先周邊后中間，以不出現大面積氣泡上浮為宜。澆筑過程每節墩柱配汽車起重機一臺，砼運輸專用罐車兩臺，系梁澆筑完成后兩節墩柱澆筑速度需基本保持一致，整倉混凝土澆筑控制在3小時以內完成。

為保證澆筑施工的連續性，現場配50kW柴油發電機一臺避免電路故障，拌合站與設置于夏家溝3#大橋的拌合站互為備用，拌合站故障時直接使用夏家溝3#大橋拌合站供料。

雙林村大橋混凝土施工的主要質檢指標為：混凝土強度滿足設計要求；兩墩柱間相鄰間距允許偏差±20mm；豎直度允許偏差3%H且不大于20mm；頂高程允許偏差±10mm；斷面尺寸差允許偏差±15mm；軸線偏位允許偏差10mm；節段間錯臺允許偏差3mm。

4.4.4 拆模養護

按雙林村大橋所處地區的氣候氣溫等外部條件，墩柱模板在澆筑12h即可拆除。模板拆除后灑水并覆蓋養護塑料薄膜進行養護。根據現場試件的試驗結果，一般在墩柱養護不少于7d，混凝土強度不低于70%，此時可進行下一循環的支架系施工。

5 安全文明施工

雙林村大橋高墩柱安全施工堅持“安全第一，預防為主，綜合治理”的基本原則，主要針對高空作業制定安全措施，強調不以進度壓安全，強化安全意識教育和現場檢查監督機制，保證了雙林村大橋高墩柱安全施工的人員零傷亡、機械設備零損壞的成果。同時，強調現場文明施工，規范管理，樹立企業形象。采取的主要安全文明施工措施如下：

現場設專職安全生產人員，認真做好安全施工技術交底。強化安全意識教育，要求現場所有參與施工人員必須樹立強烈的安全意識，做到安全生產人人有責，不分級別互相監督；每日開工前做好安全施工班前5分鐘教育，定期對施工生產人員進行安全培訓；高空作業的支架系施工必須經現場技術人員、安全生產人員兩級檢查合格后方可使用；作業平臺設置安全防護欄，防護網；加強作業人員進場前的安全佩蒂檢查，作業人員必須佩帶安全帽、安全帶，穿工作服、膠底工作鞋；嚴格執行作業人員體檢制度，凡患有心臟病、高血壓、眩暈等作業人員均不可從事高處作業；每日開工前必須對安全防護、機械設備、施工用電等進行安全檢查；現場設立安全警示標志，高空作業地面區嚴禁停放除施工機械外的任何機械設備，機械人員通行時須快速通過；施工用電必須接地保護，以“一機一閘一保護”為原則，架線高度不低于5m，施工照明用電電壓低于36V；起重設備須嚴格執行起重作業操作規程，現場設專人以對講機、哨音、旗語等做好起重作業指揮；機械設備每日停工后清洗干凈，停放有序；物資、材料集中管理，不亂堆亂放，采取必要的防雨防火、防塵等措施；及時清理施工現場的生產生活垃圾，集中處理；工區內設施工警示牌和宣傳標語，施工生產人員需規范個人行為，不得進行違法違規及不文明行為；場內設排水溝，污水沉淀池，現場設灑水車灑水降塵；避免破壞污染周圍自然環境和村民果林等。

6 結語

雙林村大橋高墩柱施工是成簡快速路橋梁工程中施工難度、復雜性均較為突出的項目之一。其施工準備階段對工程難點的分析及支架系、砼澆筑平臺方案的確定和應用、施工安全管理及科學有序的施工管理經過了施工檢驗，是合理可行的。

此外，高墩柱施工中的模板、鋼筋、混凝土施工均為建筑行業廣泛應用且有明確行業規范的施工工藝。不同點是針對每個項目的特點合理的安排施工過程，實現施工工藝的應用。施工技術人員必須詳細了解相關的規程規范、技術要點，才能有效的指導施工，合理的將各環節融入施工管理過程。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000.