城市景觀橋梁異形墩柱施工技術研究

孫奎濤，劉曉飛，王 超，劉忠萍，張 樂

（中國建筑土木建設有限公司，北京 100071）

河北雄安新區是繼深圳特區和上海浦東新區之后又一具有全國意義的新區，對于集中疏解北京非首都功能，探索人口經濟密集地區優化開發模式，調整優化京津冀城市布局和空間結構，培育創新驅動發展新引擎，具有重大現實意義和深遠歷史意義。

雄東片區是雄安新區5個外圍組團中雄縣組團的重要組成部分，是新區先行啟動的建設區域，是保障雄安高鐵樞紐周邊居民征拆安置的重點地區，肩負著淀東片區城市功能塑造的重要職能。某路為A社區對外聯系的主要道路。

1 工程概況

雄東片區某道路工程包括1條主干路及4條匝道，主路設計起點位于雄東E14路，由南向北，上跨E1路、右堤路、新蓋房分洪道、左堤路和沿河路，終點與昝崗片區K1快速路輔路平交，全長2 289 m，其中橋梁段1 923.5 m，本工程橋墩共計130個，9大類，該橋梁定義為城市景觀橋，墩柱造型奇特，且種類繁多，僅Y型花瓶墩就有4種形式。墩柱模型效果如圖1所示。

圖1 墩柱模型效果圖

2 墩柱結構特點

本項目Y型花瓶墩共4類，新蓋房河道內40.5 m寬斷面單幅橋墩，采用Y型D1-C1類型花瓶墩，墩底尺寸采用1.9 m×3.8 m（縱×橫）圓端型截面，墩高12.2~17.1 m。

墩柱外形中心為鏤空，墩頂自線路內測向外側2%橫坡，且墩頂上倒角高度自892~508 mm過渡，墩頂上口寬度線路內側為2 300 mm，線路外側上口寬度為2 641 mm；墩身左右側圓弧半徑6 000 mm，前后面圓弧半徑18 000 mm，且起弧位置不在同一高度；由于Y型花瓶墩結構形式變化較大，結構尺寸不規則，在增加橋梁結構美觀的前提下，為墩身模板制作及鋼筋下料、綁扎施工增加了很大難度。墩柱外形結構形式如圖2所示。

圖2 墩柱外形結構形式圖

3 墩柱模板設計及制作

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層模板進行制作，根據墩柱不同高度，標準節采用1 m和0.5 m節段進行調節。

墩柱模板制作時，面板盡量采用大塊面板加工，減少面板之間的焊接組拼，對于弧度模板首先采用BIM軟件進行設計分塊，用大型智能滾壓機進行弧板加工，確保弧板的平順度；Y型墩柱中間鏤空部分，采用絲杠支撐，確保蓋梁模板支撐穩定。墩柱配模如圖3所示。

圖3 墩柱配模圖（單位：mm）

3.2 墩柱模板制作

墩柱模板面板采用6 mm鋼板，橫邊框為14 mm×100 mm帶鋼，豎邊框為14 mm×100 mm帶鋼，豎肋為[10#槽鋼，背楞為雙[16B#槽鋼，抱箍為單[16B#槽鋼。背楞桁架采用雙[12#槽鋼和[10#槽鋼組焊。背楞及桁架與模板采用勾頭螺栓活連的方式，現場焊接加固。

各塊模板加工完成后，對板縫進行多次銑刨、打磨和拋光，達到表面光滑、尺寸精確的效果。模板板塊加工完成后，在加工廠進行試拼裝，由于墩帽懸臂7.5 m，為確保安全，采用模板倒立拼裝的形式，最終保證墩柱模板結構尺寸達到精度要求。

4 墩柱鋼筋制作優化

4.1 墩身鋼筋建模

Y型花瓶墩墩身標準節、Y型分叉部分及蓋梁鋼筋種類多，形狀多樣，且3部分交叉搭接位置鋼筋施工布置難度大，墩身主筋采用雙向彎曲，且起彎點和曲率半徑均不同，給鋼筋下料增加了很大難度。

為確保鋼筋下料的精確度及綁扎的準確性，采用BIM建模形式，根據每根鋼筋的尺寸及位置，在模型中展示。墩身鋼筋BIM模型如圖4所示。

圖4 墩身鋼筋BIM模型

施工圖中所給鋼筋大樣圖，鋼筋尺寸變化僅是一個變化范圍，經過BIM建模把墩身標準段主筋N1及Y型分叉箍筋N5進行分組，每相鄰5根鋼筋為1組依次進行編號，避免綁扎混淆使用。經過鋼筋下料優化將大大提高鋼筋加工速度。

4.2 雙曲面Y型花瓶墩分叉鋼筋臺座設計

雙曲面Y型花瓶墩分叉部分為半圓形，自下而上逐漸加寬并帶有弧度，主筋N4為直徑28 mm的鋼筋，長度10.559 m，異型N5箍筋每根尺寸過渡變化。為確保施工安全，提高鋼筋安裝位置精度，研制新型可移動式雙曲面Y型花瓶墩柱鋼筋綁扎臺架模具，整個鋼筋綁扎臺架分3部分，分別為臺架架體、帶精準刻度的縱橫向鋼筋定位標尺和臺架驅動輪；采用L16角鐵加工分叉部分鋼筋定位標尺，通過鋼管及20I工字鋼制作臺座支架，在角鐵上定出每根N5箍筋的位置，進行整體綁扎。同時綁扎分叉鋼筋骨架與蓋梁連接部位的加強鋼筋N14，避免分叉骨架鋼筋吊裝后，連接加固鋼筋無法綁扎施工。分叉漸變段鋼筋綁扎臺架如圖5所示。

圖5 分叉漸變段鋼筋綁扎臺架圖

可移動雙曲面Y型花瓶墩柱分叉漸變段鋼筋綁扎臺架，采用橫向、縱向標有精準刻度，能夠精準定位箍圈及主筋位置；最主要的是，在整個臺架下安裝驅動輪，適用于在整個線性工程項目中不同地點；角鐵輕便，便于刻度加工，能夠減輕整個架體的重量；整個臺架的四輪驅動，有效解決了臺架移動，以及鋼架骨架成型后的運輸問題，避免鋼筋骨架運輸移動位置造成的變形扭曲等問題。鋼筋綁扎臺架不僅可以在工地現場使用，也可以在鋼筋加工廠房內使用，提前批量加工分叉漸變段鋼筋骨架，然后運輸車運至現場，使用靈活周轉方便，提高了工作效率，減少了材料、人工及機械投入，節約了施工成本。

4.3 分叉漸變段鋼筋整體吊裝

雙曲面Y型分叉漸變段鋼筋加工完成后，異型N5箍筋安裝就位，并在箍筋上標注主筋位置，對N4主筋進行綁扎，整體骨架綁扎完成經驗收合格后，采用25 t和50 t的2臺吊車整體吊裝就位，每輛吊車均配備信號工，進行統一指揮，確保2臺吊車的起重臂移動速度一致，使分叉鋼筋骨架始終處于平穩移動狀態，防止傾斜。待分叉鋼筋骨架吊裝高度達到架體之上2 m時，由架體上的信號工進行指揮，將分叉鋼筋骨架緩慢移動到對應側模正上方，緩慢下放，當分叉鋼筋的懸臂端與側模頂端接觸之后，保持懸臂端不動，另一端緩慢下放，直至鋼筋骨架保護層墊塊緊貼于側模，最后檢查分叉鋼筋骨架的交叉端交叉到位，滿足交叉長度和角度要求，同時檢查骨架鋼筋與側模的保護層，保證鋼筋骨架整體吊裝安全可靠。鋼筋骨架采用模具綁扎成型，保證了施工質量，提高了工作效率。分叉漸變段鋼筋骨架整體吊裝如圖6所示。

圖6 分叉漸變段鋼筋骨架整體吊裝圖

5 墩柱混凝土澆筑成型優化

通過對雙曲面Y型花瓶墩BIM建模，多方案分析比選，墩柱澆筑分2段進行，第一節段為從承臺頂至鏤空最低點以下2 m位置，為墩柱標注段；第二節段為標準段以上分叉段和頂部蓋梁部位。墩柱澆筑順序如圖7所示。

圖7 雙曲面Y型墩柱澆筑順序圖（單位：mm）

雙曲面墩柱標準段混凝土澆筑采用串筒入模，避免混凝土離析，插入式振搗棒振搗，可以達到滿足施工質量要求。

5.1 Y型分叉段澆筑布料天窗布置

雙曲面Y型花瓶墩柱鏤空分叉角度104°，鏤空內側斜面長度5.76 m，寬度由1.9~3.278 m過渡，分叉段混凝土澆筑采用50振搗棒振搗，根據振搗棒作用半徑，鏤空底部設計布料天窗尺寸50 cm×50 cm，鏤空斜板天窗尺寸30 cm×30 cm，天窗距模板邊10 cm，天窗之間間距不超過40 cm梅花型布置。

5.2 分叉段混凝土澆筑施工

兩側分叉段側模底部各安裝3臺附著式振搗器，布置在A-4、A-5模板及標準段頂部，另配備3臺插入式振搗棒，墩柱混凝土C40，集中拌合站拌制，罐車運至現場，采用泵車澆筑。澆筑前檢查鋼筋保護層厚度，模板拉桿擰緊，拼縫嚴密。

墩帽混凝土分2步澆筑，第一步對稱澆筑分叉部分，第二步澆筑頂部蓋梁。首先從分叉最低點天窗進行布料，使用串筒入天窗，避免混凝土離析，插入式振搗器振搗密實，并同時打開附著式振搗器，不超過20 s。混凝土澆筑過程中分層澆筑，每層30 cm，均勻布料，依次從布置的梅花型交錯布料窗口由下向上分層澆筑至蓋梁底，插入式振動器振搗密實。分叉段混凝土澆筑如圖8所示。

圖8 分叉段混凝土澆筑圖

最后墩帽蓋梁澆筑，嚴格按照從中間向兩端分層澆筑，嚴禁從一端向另一端澆筑，避免支架承重偏心，采用插入式振搗器充分振搗，直到澆筑完成，混凝土澆筑到設計標高后應及時收面，保證排水坡度和平整度，最后進行收漿抹面，以防產生裂紋。

混凝土澆筑完成后，進行覆蓋土工布灑水保濕養護不少于14 d，期間保證混凝土表面處于濕潤狀態。

6 結束語

由于Y型花瓶異形墩柱獨特的雙曲面外形結構特點，以及鋼筋形式的多樣性，給現場施工帶來了巨大困難。但通過多次實際鋼筋放樣及BIM建模鋼筋放樣，將鋼筋曲率進行優化，并進行編號，采用自主研發的鋼筋定位臺架將其準確就位綁扎，再進行整體吊裝安裝，鋼筋的保護層得到了保障，最后通過梅花型布料天窗的設置，提高了施工進度，保證了施工質量，取得了預期的效果，為今后類似異形墩柱施工積累了經驗。