山區峽谷超高空心薄壁墩柱施工關鍵技術

王明磊，李建雙，王海明

0 引言

蒙文硯高速公路小東山大橋位于云南省紅河州蒙自市芷村鎮和文瀾鎮交叉處，跨越S325省道、昆河鐵路、國防光纜。左線起訖里程ZK13+739.96—ZK14+801.04，長度為1 061.08 m；右線起訖里程 K13+819.96—K14+641.00，長度為821.04 m。左線6號—12號墩、右線5號—10號墩共計13個墩柱設計為空心薄壁墩，墩身外圍截面尺寸為600 cm伊340 cm，四角設置R=30 cm的圓弧倒角，墩身內凈空尺寸為440 cm伊220 cm，四角設置20 cm伊20 cm的折線倒角。其中最高墩柱為92 m，為蒙文硯高速公路全線最高墩。

1 項目重點難點分析

1.1 施工便道修筑難度大

本橋位于山嶺地區，沒有進場道路，施工便道修筑爆破量大、危險系數高，施工便道的貫通速度和質量直接決定橋梁工程能否按期開工。

1.2 橋梁高墩施工安全風險大

小東山大橋左線6號—12號、右線5號—10號空心薄壁墩高度介于40耀92 m之間，最大高度92 m，部分樁基及墩柱位于陡坡上，梁板橫跨S325省道，施工難度和安全風險較大。

1.3 現場地形條件較為復雜

大橋橋位處于較深較寬沖溝，經常易受山洪暴發影響，現場施工時需做好防洪工作。施工材料堆放、吊車平臺、輸送泵平臺面積不足，通過利用路基及隧道廢料進行場地拓寬，解決了場地狹小、施工不便的困難。

1.4 橋梁跨越S325省道、國防、電信光纜、米軌

本橋左線9號—10號、右線7號—8號墩跨越S325省道，左線8號—9號、右線6號—7號墩位之間有埋入地下的國防光纜和線桿架空的移動、聯通、電信和廣電光纜通過，左線11號上空有110 kVA的高壓線，左線19號—20號、右線21號—23號上跨昆河鐵路米軌，吊裝時利用列車間隙時間進行吊裝，安全防護要求高。

2 施工關鍵技術介紹

2.1 高墩柱液壓爬模施工關鍵技術

2.1.1 液壓爬模的組成

液壓爬模主要由模板系統、埋件系統、支架系統、液壓系統和爬升系統組成，其動力來源是本身自帶的液壓頂升系統，液壓頂升系統包括液壓油缸和上下換向盒，換向盒可控制提升導軌或提升架體，通過液壓系統可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使整體穩步向上爬升[1-2]。液壓爬模在施工中無需其它起重設備、操作方便爬升速度快、安全系數高。

2.1.2 液壓爬模爬架組成

液壓爬模爬架包括鋼筋安裝操作平臺、主操作平臺、液壓油缸操作平臺、裝修平臺[3]，鋼筋安裝操作平臺寬度為1.0 m，主操作平臺寬度為2.7 m，液壓油缸操作平臺和裝修平臺寬度為1.2 m。所有平臺留有人洞，上下層平臺人洞之間安裝爬梯，便于人員上下。

2.2 木工字鋼梁維薩板施工關鍵技術

2.2.1 液壓爬模模板組成

爬模分為外模和內模，外模有4塊大模板和4塊倒角模板，模板高度為4.65 m，每?；炷翝仓叨葹?.5 m，內外模板通過對拉的精軋螺紋鋼固定。模板選用輕質高強的維薩板、木工字梁與雙槽鋼背楞拼裝，維薩板與豎肋采用自攻螺絲連接，豎肋與橫肋采用連接爪連接，在豎肋上兩側對稱設置2個吊鉤。2塊模板之間采用芯帶連接，并用芯帶銷固定，從而保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。維薩板具有強度高、重量輕、抗耐磨性、模板利用率高的特點，能抵抗風吹日曬和絕大多數的化學物質的腐蝕。

2.2.2 模板的止漿措施

1）外模陽角處模板通過斜拉桿控制，角部模板貼上海綿條，能有效保證模板角部不脹開和漏漿。為避免相鄰兩節混凝土的錯臺，現場采用調節拉桿使模板緊貼上一次混凝土面15 cm，外模陽角拼裝圖見圖1。

圖1 外模陽角拼裝圖Fig.1 Assembly diagram of outer template external corner

2）內模轉角處拼裝，內模轉角拼裝圖見圖2。

圖2 內模轉角拼裝圖Fig.2 Assembly diagram of inside the template corner

3）直墻模板拼裝。

直墻模板接縫處抹玻璃膠，粘合，拼縫要緊湊，全部鋪好后，將板面擦干凈，去除塵土，將面板表面水分擦干，將調好的原子灰抹于面板螺釘處，刮平。為防止模板滲水膨脹，確保模板的長期周轉使用，在切割和鉆孔后采用含丙烯酸成分的油漆進行2次封邊。

2.3 勁性骨架輔助鋼筋綁扎關鍵技術

2.3.1 勁性骨架的作用

考慮到安全和質量因素，現場采用勁性骨架進行鋼筋安裝。勁性骨架長度5.4 m，寬度2.9 m，四周采用準22的無縫鋼管，頂部采用16號槽鋼加工而成，由于勁性骨架剛度較大，可以起到鋼筋骨架的作用，鋼筋固定在勁性骨架上，可以預防鋼筋整體歪倒，工人操作時可以利用勁性骨架固定安全帶，對操作工人起到安全保護的作用；根據圖紙鋼筋間距要求，在勁性骨架頂端采用準12的鋼筋加工鋼筋卡控孔，利用勁性骨架鋼筋卡控孔對鋼筋進行糾偏和固定，從而保證鋼筋的安裝位置、間距、保護層滿足要求。

2.3.2 勁性骨架的使用

待承臺或上?；炷翝仓瓿刹⑦_到一定強度后，通過測量確定好勁性骨架的放置位置，隨后利用塔吊將勁性骨架吊至確定的位置，利用焊接的方式將勁性骨架固定牢固，利用塔吊將加工好的主筋吊至鋼筋安裝平臺，人工配合將每根鋼筋放置到勁性骨架的鋼筋卡控孔內，并與下層鋼筋對應連接，接著綁扎勁性骨架拉結槽鋼下方的水平鋼筋和箍筋，綁扎完畢后，吊出勁性骨架，接著綁扎上方剩余的水平鋼筋和箍筋。

2.4 超高墩柱垂直度控制關鍵技術

2.4.1 測點布置及測量監控

在澆筑墩身第1節混凝土前，在承臺頂面測放出墩柱結構輪廓線并沿墩身縱橫方向通過全站儀放樣出墩身中線外延50 cm的4個點作為觀測點，準確埋設觀測點并確認無誤后通過此點進行現場施工控制。觀測時把激光垂準儀分別安裝在承臺上的4個點上，墩身工作平臺上設激光接受靶，能顯示光斑并捕捉斑心，激光斑心即為橋墩四角點延長線上50 cm點或墩身的豎向軸線上的點。進行墩身的豎向軸線傳遞，這樣通過激光鉛直儀將4個控制點和橋墩中心點準確地引到工作平臺上，定期用全站儀對矩形空心墩的四個角定位檢查并及時調整，鉛垂儀使用示意圖見圖3。

圖3 鉛垂儀使用示意圖Fig.3 Sketch map for the use of plumb plummet

2.4.2 高墩垂直度監控測量

JTG F 801—2004《公路工程質量檢驗評定標準》中對薄壁墩身的垂直度規定的允許誤差值為：0.3豫且不大于20 mm[4]。模板每提升1節，對模板的位置檢查1次，以控制橋墩的縱橫向偏移和扭轉。為了防止儀器誤差導致墩身偏斜，每循環9 m用全站儀與鉛直儀校核1次，對于垂直度超出其允許誤差的節段進行調整。

2.4.3 線型監控措施

定期對測量儀器進行測量校合，滿足測量精度要求。定期對全橋的控制網、控制點進行復測、聯測及閉合測量。為減小誤差，選擇施工期內溫差較小的時段進行測量，盡量選擇在上午日出以前或下午日落以后進行測量。

2.5 超高墩柱混凝土噴淋養護和節水回收關鍵技術

在強日照的環境下，空心墩內外側、向陽面與背陽面會有較大溫差，再加上新澆混凝土會產生大量的水化熱，導致墩身各部位混凝土由于溫差過大出現裂紋[5]。

對于本橋這種高墩，位于高山峽谷中，隨著墩身施工高度增加，風力也逐漸增強，當模板拆除后，暴露在外的墩身混凝土面也可能受風吹影響迅速干燥失水而產生裂紋。

本工程對原有的噴淋養護系統進行了改進，具體做法是通過進水管、蓄水池、高揚程水泵、時間繼電器、輸水管、噴淋管組成噴淋系統，進水管是向蓄水池供水，循環蓄水池也向蓄水池供水，蓄水池的蓄水量能夠保證連續噴淋作業1 d，設定時間繼電器的時間間隔和持續時間并開動噴淋系統源，噴淋系統進入工作狀態。繼電器到達制定的噴淋時間后接通水泵開關，高揚程水泵從蓄水池內抽水送至輸水管內，輸水管連接噴淋管對需養護的混凝土面進行噴水養護，噴水時間達到預定的時間后，時間繼電器關閉水泵開關停止噴水。

為保證墩身內外溫度差較小，可以在墩身內外壁及四周不同位置布設溫度計監控溫度，針對各部位的溫度差異，采用不同頻率的噴淋灑水措施降低墩混凝土溫度，控制新澆節段墩身各部位混凝土溫差。橋墩混凝土脫模后，不封堵墩身上的模板對拉孔、鑿通透氣孔[6]，噴淋養護系統布置圖見圖4。

圖4 噴淋養護系統布置圖Fig.4 Layout of spray maintenance system

3 超高墩柱施工安全措施介紹

3.1 超高墩柱香蕉式安全爬梯的應用

小東山大橋是蒙文硯全線橋墩最高的大橋，施工中存在著極大的安全風險。特別是工人高墩上下成為安全管理的控制重點，本項目選用重型香蕉式安全爬梯作為工人往返的通道。

3.1.1 香蕉式爬梯組成

香蕉式安全爬梯主要由立桿、橫桿、斜拉桿、橫撐、附著、底座、專用爬梯及其他配套構件組成[1]。香蕉式爬梯組成圖見圖5。

圖5 香蕉式爬梯組成圖Fig.5 Banana-style ladder composition diagram

3.1.2 香蕉式爬梯的特點

具有穩定可靠、安全牢固、承載力強、美觀大方、搭設方便、拆裝靈活、易于保管、綜合效益好的特點，且連接結構非?？茖W，采用了橫桿插入式，并設計了香蕉式插頭與插銷并用，使橫桿與立桿銷箍之間具有雙向鎖緊功能，保證了爬梯整體的穩定性，周圍掛密目網，與墩身每隔10 m左右設置固定，完全滿足高墩施工的需要。

3.2 超高墩柱內腔防墜網的應用

考慮到高墩柱內腔為空心，因此高處墜落也是高墩柱施工的主要安全隱患，在墩柱內腔設置防墜網，保證了施工過程中人員安全。根據空心墩內腔尺寸采用4 mm厚的角鋼制作防墜網框架，在角鋼框架長邊方向焊接3個、短邊方向焊接2個DN40的鋼管，將安全網固定在角鋼框架上，澆筑混凝土時每隔9 m下方0.2 m處埋設預埋件，等混凝土達到強度，將安裝好安全網的防墜網與墩柱預埋件采用插銷固定。

4 結語

通過應用高墩柱液壓爬模和工字型木龍骨膠合板模板施工，施工循環周期比傳統的翻模每模節約時間1.7 d，較寬的操作平臺保證人員的安全，保證了混凝土表觀質量；通過勁性骨架輔助鋼筋綁扎關鍵技術，鋼筋的保護層和間距得到了有效的控制；通過超高墩柱垂直度控制關鍵技術，取得了92 m最高墩的垂直度誤差為1.4 cm的效果；通過超高墩柱混凝土噴淋養護和節水回收技術，解決了養護不及時、人員操作困難的難點，同時通過節水回收達到了綠色施工的要求；通過超高墩柱香蕉式安全爬梯的應用，保證了工人上下墩柱的安全，節約了成本；通過墩柱內腔防墜網的應用，確保了高墩柱內腔高處作業安全受控。

[1]JTG F90—2015，公路工程施工安全技術規范[S].JTG F90—2015,Safety technical specifications for highway engi原neering construction[S].

[2]JGJ 195—2010，液壓爬升模板工程技術規程[S].JGJ 195—2010,Technical specification for hydraulic climbing formwork engineering[S].

[3] JGJ 65—2013，液壓滑動模板施工安全技術規程[S].JGJ 65—2013,Technical specification for safety of the hydraulic slipform in construction[S].

[4]JTG F 80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].JTG F 80/1—2004,Quality inspection and evaluation standards for highway engineering[S].

[5]JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highway bridge and culvert[S].

[6]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.建筑業10項新技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.Department of Engineering Auality and Safety Supervision of Min原istry of Housing and Urban-rural Development.10 new technolo原gies for construction industry[M].Beijing:China Architecture&Building Press,2011.