高速公路橋梁高墩施工技術控制

摘要 國內有關文獻對橋梁高墩施工技術側重于施工平臺、安全通道、垂直運輸、模板組裝與拆除等方面的研究，對高墩測量控制技術和混凝土澆筑工藝的研究較淺，對鋼筋保護層厚度控制、模板設計荷載選取、鋼筋機械連接質量控制等方面更缺乏深入研究。文章結合高墩施工工程實例，重點提出高墩測量精度要求和測量方法、混凝土澆筑工藝控制要求、鋼筋保護層厚度控制精度、模板設計荷載的合理組合和取值、鋼筋機械連接質量控制及檢驗方法，工程施工完成后的質量評定達到優質標準。

關鍵詞 高墩；測量；模板；鋼筋；混凝土；施工技術；控制

中圖分類號 U445.559 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）08-0119-03

0 引言

我國幅員遼闊，各地區地形地貌差異大，而新建高速公路線路長，因此同一條高速公路不同路段常采用道路、橋梁和隧道進行聯通。高速公路在跨越山谷、現狀道路或受線路縱斷面坡度控制時一般采用橋梁設計方案，當高速公路設計路面標高與地形地貌高差大時，橋梁建設常采用高墩設計。在以往橋梁高墩施工中曾出現橋墩垂直度不合格、混凝土保護層厚度不足、混凝土澆筑時模板失穩、混凝土開裂等現象。因此，高墩施工技術控制是實現設計和規范質量目標的關鍵環節，而高墩施工具有質量安全風險高、技術難度大、施工組織復雜等特點。該文以中山至開平高速公路（中山段）火炬西樞紐主線橋右幅37#墩實例，從高墩的測量、模板、鋼筋、混凝土等方面提出有效的技術控制措施，提升了該項目高墩施工質量水平。

1 工程概況

中山至開平高速公路（中山段）火炬西樞紐主線橋按雙幅設計，橋墩由小里程向大里程樁號順序編號依次為1#～44#墩。右幅1#墩墩高16.362 m，是主線橋最矮的橋墩；右幅37#墩墩高28.636 m，是主線橋最高的橋墩。右幅37#墩設計為門架式橋墩，其右墩是1.6 m×1.6 m的矩形墩，左墩是1.8 m×2.2 m（2.2 m為順橋向）的矩形墩。右幅37#墩混凝土強度等級C40，墩底塑性鉸范圍Ls=

1.1 m，主筋保護層厚度7 cm。規范定義橋墩高度大于等于40 m時為高墩，但該項目橋墩數量多、平均墩高約22 m，為提升橋墩施工質量控制標準，仍參考“高墩”標準進行施工控制。該文以右幅37#墩為實例，提出高墩施工技術主要控制方法，切實保障了高墩施工質量。

2 橋梁高墩施工測量控制技術

2.1 施工測量放樣前的準備工作

測量是高墩施工控制的關鍵環節。若平面測量錯誤，將導致橋墩平面位置施工錯誤，影響蓋梁及上部結構施工，橋墩實際受力工況與設計受力工況差異大，嚴重威脅橋梁使用安全，甚至嚴重者需鑿除橋墩返工。若高程測量失誤，將導致橋墩墩頂標高高于或低于設計標高，同樣會影響蓋梁和上部結構施工。因此，在開展施工測量放樣工作前應編制測量方案、標定測量儀器，在完成測量控制網復測及加密后報監理工程師審批后再開展測量放樣。

2.2 主線橋測量技術要點

采用導線測量法建立主線橋測量控制網。主線橋橋梁總長已達到特大橋的規模，因此平面控制網等級、高程控制網等級應按三等控制，測量控制網的技術要求及精度詳見表1。設置控制點3個（水準控制點共用），每6個月復測一次，復測精度不低于第一次測量精度。平面測量采用坐標法放樣，高程采用水準測量、三角高程測量的方法進行。

2.3 主線橋37#墩的測量控制

（1）平面測量放樣采用全站儀。測量前應先測附近已知點的坐標，經核對無誤后再進行正式施工放樣。施工放樣平面位置偏差按小于5 mm控制，橋墩成品平面位置偏差按小于10 mm控制。橋梁全高垂直度按≤H/1 000且不得大于20 mm控制[1]，將墩高代入上式計算得28.6 mm，

應取低值20 mm控制垂直度。因墩柱采用翻模施工工藝，分段施工橋墩時應按1/1 500控制垂直度以確保最終全高垂直度滿足要求。垂直度采用全站儀按縱向斷面、橫向斷面分別測量兩處。

（2）墩頂高程測量控制方法：采用連續閉合水準測量將標高引至37#墩承臺附近事先埋設的穩固水準點，然后采用全站儀利用三角高程測量的方法將高程引至墩頂，完成第一次墩頂標高測量后應調整全站儀高度后再進行一次墩頂標高測量進行校核，以保障測量精度，與設計標高誤差應控制在±3 mm以內。

（3）橋墩模板斷面尺寸采用鋼卷尺進行量測，誤差應控制在±5 mm以內；模板錯臺控制在2 mm以內；模板平整度控制在2 mm以內；預埋件偏差應控制在5 mm以內。

3 高墩模板施工技術

3.1 高墩模板設計荷載計算與荷載組合方法

橋墩模板的設計荷載大小及荷載組合的正確計算和選擇直接關系到強度、剛度、穩定性驗算的可靠度。為提升主線橋橋墩施工質量和標準化施工水平，主線橋橋墩采用定型鋼模板施工。經分析，橋墩側模板承受荷載組合為澆混凝土對模板側壓力、傾倒混凝土時產生的水平荷載；剛度驗算時考慮澆混凝土對模板側面壓力即可。混凝土重力密度按γc=26 kN/m3計取；采用串筒將混凝土引導至澆筑面，此時傾倒混凝土時產生的水平荷載應按

2 kN/m2計取、荷載分項系數取1.4；新澆混凝土對側模壓力荷載分項系數取1.2。澆筑橋墩混凝土采用插入式振動棒的方法施工。模板的側壓力F按以下公式（1）（2）計算，以計算結果較小值作為模板設計荷載。橋墩大部分高度范圍混凝土表面外露，模板撓度變形應按其計算跨度的1/400控制，鋼模板的面板變形為1.5 mm，鋼棱和柱箍變形1/500。以上參數取定后，即可初擬鋼模板設計尺寸及構造，采用建模或手工方式驗算模板承載力和剛度，驗算合格后出具模板施工圖安排工廠制作。

F=0.22γct0β1β2v 1/2 （1）

F=Hγc （2）

式中，v——混凝土的澆筑速度（m/h）；t0——新澆混凝土的初凝時間；β1——緩凝劑影響修正系數，取1.2；β2——坍落度影響修正系數，取1.15；H——混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m），h=F/γc；h——有效壓頭高度。

3.2 定型鋼模施工控制要點

主線橋橋墩數量多，為提升模數化施工水平，橋墩側模板分段以3 m作為標準節，以1.0 m、0.5 m為調整節，矩形墩每節按4塊模板組合。采用汽車吊進行模板安裝，37#墩分三次澆筑混凝土，采用輸送泵車每次澆筑混凝土高度約9.54 m。模板安裝就位后應測量平面位置、標高、結構尺寸等，當發現不符合要求時應進行調整。在完成安裝的橋墩模板四周拉設倒鏈纜風進行穩固。模板表面應平整光滑，接縫嚴密不漏漿，與混凝土的接觸面應涂刷隔離劑。在對模板進行支立以前，應準確測放出輪廓線，同時對基底進行找平，將誤差限制在2 mm以內[2]。

4 高墩鋼筋施工關鍵技術

4.1 橋墩鋼筋設計參數及要求

右幅37號墩為鋼筋混凝土結構，主筋為28、箍筋為12、主筋保護層厚度7 cm。主筋采用機械接頭，同一斷面接頭總數小于50%，接頭不得布置在塑性鉸區域ls（ls=1.1 m）。箍筋搭接接頭在相鄰兩層應錯開、箍筋末端彎鉤135°、彎鉤平直段長度不小于18 cm。

4.2 鋼筋施工關鍵技術控制

4.2.1 鋼筋及保護層施工偏差控制

鋼筋原材質量、安裝數量、間距偏差、主筋機械連接接頭質量、鋼筋構造、鋼筋安裝時接頭位置、鋼筋保護層厚度是鋼筋工程施工質量的主要控制指標[3]。其中，主筋機械連接接頭質量關系到結構承載力、鋼筋保護層厚度影響結構耐久性，此兩項指標施工質量應重點控制。右幅37#墩除預埋在承臺內鋼筋外，橋墩鋼筋分三段在鋼筋加工廠完成整體制作后運輸至現場，采用汽車吊分節段整體吊裝安裝，施工過程中采取措施控制鋼筋骨架的變形。為確保安裝順利，鋼筋、保護層施工偏差精度控制應高于規范要求，具體應按表2要求控制。

4.2.2 主筋機械連接接頭質量控制

為保證機械連接可靠性，主筋機械連接接頭按Ⅰ級的接頭控制。施工前對接頭進行工藝試驗，先制作3個接頭試件，抗拉強度和殘余變形等試驗指標滿足要求后再大批量生產。施工中應以≤500個接頭作為驗收批，從已安裝的接頭中隨機抽取3個試件進行抗拉強度試驗，當檢測不合格時應翻倍截取試件進行試驗，若仍不合格，則該批次接頭視為不合格，應進行返工處理。安裝接頭時可采用扳手擰緊、鋼筋端頭應頂緊、鋼筋應處于同一軸線；接頭安裝完成后鋼筋單側外露螺紋應小于2倍螺紋的螺距，主筋擰緊扭矩值按不小于320 N·m控制，采用扭力扳手進行檢驗。在進行主筋預埋、接頭生產前，應進行下料計算，以避免接頭布置在橋墩底部的塑性鉸區域。

4.2.3 鋼筋保護層厚度控制

主筋保護層設計厚度為70 mm，扣除鋼筋半徑后的凈保護層厚度為56 mm，因此保護層墊塊厚度應按56 mm控制，不得出現負偏差，正偏差應控制在1 mm。墊塊材質采用混凝土，強度等級按C50控制。墊塊與鋼筋綁扎牢固、綁絲不得侵入保護層內，墊塊水平、豎向間距按30 cm間距呈梅花形布置。在模板安裝中應注意檢查保護層厚度，完成模板安裝后應再次校核保護層厚度，達到要求后方可以安排混凝土澆筑。

5 高墩混凝土施工技術控制要點

5.1 混凝土澆筑工藝控制

右幅37#墩混凝土設計強度等級為C40，橋墩最小邊的尺寸為1.6 m，混凝土應采用低水化熱、凝結時間長的水泥，配合比設計中應考慮加入緩凝劑，同時混凝土的澆筑工藝也直接影響到質量，因此需重視澆筑方法。墩身節段混凝土澆筑時間差應控制在7 d內，施工縫處混凝土鑿毛深度10 mm，澆筑混凝土前應潔凈干凈。右幅37#墩分段澆筑高度約10 m，為防止混凝土下落離析，應用串筒將混凝土引導至澆筑面。混凝土澆筑應由下而上分層厚度按30 cm控制[4]。混凝土運至現場應檢查均勻性和坍落度，符合要求后進行澆筑。墩身混凝土采用插入式振動棒進行振實。振動棒每次移動距離應控制在其振動半徑的1.5倍以內，與模板間距控制8 cm左右，振搗上層混凝土時插入下層混凝土深度控制在7 cm左右。每個振搗點的振搗持續時間控制在25 s左右，應以混凝土不再冒出氣泡、下沉穩定、表面出現浮漿時作為停振標志。

5.2 高溫氣候混凝土施工及養護

工程所在地高溫氣候持續時間長，對混凝土坍落度損失影響大，在配合比設計時應考慮該不利因素。墩身混凝土澆筑應選擇在一天氣溫相對低的時段進行，混凝土的入模溫度應控制在28 ℃。混凝土的澆筑中斷時間不得大于初凝時間，否則應設置施工縫。37#墩為C40混凝土，澆筑中斷時間控制在120 min以內。混凝土澆筑完成應盡快進行養護，當混凝土的強度達到2.5 MPa時，可以拆除側模板[5]。拆模后應裹以塑料薄膜于墩身，在墩頂或節段頂采用滴漏養護，養護持續時間應為7 d，養護期間應防止干濕循環。

6 結語

高墩測量技術控制是保證橋墩平面及標高符合要求的基礎。正確的模板設計及施工控制是保證模板強度剛度及結構尺寸的重要手段。鋼筋機械連接接頭質量控制是保證結構承載力的關鍵要素。鋼筋保護層厚度控制是保證鋼筋混凝土結構耐久性的核心因素。混凝土水化熱、澆筑工藝、高溫施工及養護控制技術是保證混凝土強度的重要方法。上述施工技術應用于右幅37#墩施工，提升了橋墩施工質量，可供類似橋墩的施工技術控制借鑒。

參考文獻

[1]公路工程質量檢驗評定標準： JTG F80—1—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2018.

[2]鄭祎雷. 高速公路橋梁高墩施工技術要點[J]. 交通世界， 2018（16）： 124-125.

[3]大體積混凝土施工標準： GB 50496—2018[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2018.

[4]李斌. 高速公路橋梁高墩施工技術研究[J]. 黑龍江交通科技， 2020（3）： 103-106.

[5]馬立綱. 高速公路橋梁高墩施工技術[J]. 交通世界， 2019（28）： 104-105.