連續剛構橋空心薄壁高墩施工技術探討

騰雄豐

（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

空心薄壁墩具有諸多的技術特征，例如，在承重壓力和柔性彎曲的情況下，橋墩結構不會發生破壞；另外，因為它是一種輕質的橋墩，所以它的自重較輕，所以它對地基和地基所受的壓力也相對較小；在施工難度上，由于降低了混凝土的用量，所以可以在一定程度上節省工程成本；此外，中空薄壁墩通常設置在基礎較高、基礎較高的橋梁主跨區，橋墩高度通常為30m 以上。當前，在國內高墩橋的建設中，最常用的是滑升模板法、提升模板法、滑升翻模法（主要適用于斜率不變化的方墩）、爬升模板法、鋼管腳手架與拼裝鋼模板法等。在橋面工程建設中，考慮到橋面工程投資的總體要求，一般都是采用鋼管托架加拼裝鋼模的方法。采用這種方法，不但可以大幅度地節省工程費用，而且可以極大地提高工程的效率。

1 工程概述

揭博高速10 標段鷓鴣大橋為連續剛構橋梁，上部結構為（40m+48m+2×70m+2×48m）的T 型橋梁結構，下部為空心薄壁高墩，基礎采用鉆孔灌注樁進行加固?？招谋”诟叨諡榈湫偷木匦谓孛妫穸戎挥?0cm，寬度為650cm，主墩結構為矩形承臺，規格為（890cm×570cm×250cm）。本工程跨越既有河流，河水流量比較大，承臺尺寸小，落地支架難以滿足施工要求，因此，采用托架進行0#墩施工，順利完成了施工任務，值得類似工程參考。

2 托架搭設方法

由于本工程跨越了既有河流，河水流量大，且具有一定的腐蝕性，為提升橋梁結構的穩定性和安全性，在橋墩上不能預先埋設剛接節點，而是在橋墩上預留了一個小洞，用來連接剛接節點與受力鋼筋。在鋼管托架施工完畢并拆除之后，要對預留的孔洞進行壓漿處理。這種托架的搭設方法，可以在不降低墩身截面強度的前提下，順利完成橋梁施工任務。托架結構由剛性連接件、貝雷片、工字鋼、槽鋼、精軋螺紋鋼等材料共同組成。為保證空心薄壁高墩施工的安全，保證托架體系具有良好堆放穩定性和抗傾覆性，采用空間有限元軟件Midas Civil 7.4.1 對托架的穩定性進行驗證分析，分析結果如表1 所示。

表1 托架結構穩定性分析

從表1 中能夠看出，本工程施工托架結構的穩定性達到了空心薄壁高墩施工的要求。

托架搭設施工中連接銷最好采用貝雷桁架銷，直徑為49.5mm，為30CrMnSi 材料連接銷，容許剪應力為585MPa，最外側一榀架斜桿支點位置的反力為322kN，小于容許剪切力的要求，滿足本工程施工要求。

3 空心薄壁高墩施工技術的應用要點

3.1 托架預壓

在正式進行空心薄壁高墩施工前，需要通過預壓的方法來獲得托架的穩定性、承載力等是否滿足設計要求。從理論計算的角度來看，本工程所搭設的托架位移變形比較小，但在實際施工中受到精軋螺栓的緊固程度，以及銷孔間間隙等因素的聯合影響，在外界荷載的作用下容易發生非彈性變形。在進行托架預壓時，需要根據設計要求和實際情況，選擇合適的預壓力和預壓時間。同時，預壓后需要進行檢查，確保托架的預緊力符合設計要求。如果發現托架有松動或其他安全隱患，需要及時進行調整和處理，以確保橋梁的安全和穩定。當支架搭設完成后，懸吊上重物進行預壓，費時費力，而且預壓結果難以保證。本工程跨越了既有河流，施工現場不具有配重條件。利用梁部施工張拉機具，在托架之上安裝千斤頂，張拉錨固在承臺套箱之上的精軋螺紋鋼來對托架進行等效加載，逐步完成托架預壓操作[1]。

在此基礎上，對其施加的荷載應與所作的計算圖示的荷載相等。按照計算簡圖和荷載的位置，來計算橋墩各邊所需要荷載的值，并在每個邊對稱地設置兩個千斤頂，來計算每個千斤頂所需要荷載的值。按照計算的結果，將千斤頂和精軋螺紋鋼都安裝好之后，兩邊的千斤頂都是對稱的，慢慢地給它施加壓力，并保持在計算出的加載數值上。在施壓期間，應對支撐的受力和變形進行實時觀察和記錄。在保持24h 后，進行節點高程測量，卸載千斤頂后，再次進行節點高程測量，測量前后的差值就是支架的彈性變形，支架預壓荷載轉化情況如表2 所示。

本工程托架預壓張拉分為5 級，對稱施加張拉力，每級施加力為設計張拉力的20%。

3.2 鋼筋施工

嚴格按照設計圖紙中的規定和要求，做好測量放線工作，按照測量放線的結果，確定好鋼筋下料長度，以免保證鋼筋施工精度，同時避免鋼材浪費。制作好的鋼筋通過液壓直螺紋連接技術連接到一起，控制相鄰接頭之間的錯開距離不小于450cm。就案例工程而言，鋼筋施工中連接套筒的長度達到7cm，因此，在進行主筋螺紋滾壓時其長度要控制在3.5cm 左右。在實際加工時，螺紋的長度是質量控制的關鍵，螺紋長度不能小于3.5cm，且最大不能超過1 絲。若小于1 絲，則套筒內部會出現空隙，兩端鋼筋無法實現緊密連接。若超過1 絲，則會使鋼筋的橫截面變小，從而產生應力集中，在測試過程中很可能出現斷裂。在直螺紋連接的施工過程中，首先使用普通扳手初擰，當全部安裝好后使用力矩扳手擰緊，當主筋安裝好后，再安裝箍筋及其他預埋件。并確保在鋼筋捆綁完畢后，用相同等級的水泥墊做保護層。

3.3 模板安裝和加固

3.3.1 外模板預拼裝

在模架進入現場后，不等主墩筋系好，就開始對模板進行預拼，把散件按照設計圖組裝成一個大的模架。在裝配時，要注意模板的尺寸，模板的接縫和平面。因為本工程主橋墩是直方墩，所以它的斷面并沒有顯著的改變，構造比較簡單，而且模板可以被直接倒用，在陽角位置，利用陽角斜拉座45°的角度，將兩個模板拉接在一起，確保陽角位置不會漏漿[2]。模板高度4.65m，澆筑高度4.5m，在進行施工的時候，可以上挑50mm，下包100mm，可以有效的預防錯臺和漏漿，還可以通過對拉拉桿來抵消混凝土的側壓力，避免跑模。

3.3.2 爬架組拼

爬架是組成連續剛構橋空心薄壁高墩施工模板的主要結構，完整的爬架結構體系由斜撐主背楞、主梁三角架、吊裝平臺等結構共同組成。外模板可采用維薩板，垂直段內模面板采用定型鋼模板。在一些結構復雜，或者難以使用上述模板的位置，如變截面內模板可采用厚度不小于10cm 的竹膠合模板。當模板試拼完成之后，就可以進行連續剛構橋空心薄壁高墩柱第一節段澆筑。

3.3.3 內模拼裝

本工程中每個空心薄壁高墩內模板由32 塊規格為1.5m×1.2m，以及8 塊規格為0.3m×1.2m，以及16塊異型鋼模板組成。為避免在混凝土澆筑施工中發生內模移動、變形等問題，需要通過支撐體系對內模進行加固[3]。本工程內模支撐體系從空心薄壁高墩底部開始搭設的鋼管腳手架，從底部開始逐步向頂部搭設，既能加固內模板，也可作為鋼筋綁扎和固定鋼筋的支撐體系。

3.3.4 模板施工質量檢查

內外模板安裝完畢后，應檢查模板是否完好。首先要對模架的接縫和錯位進行檢測，模架的接縫不超過1mm，模架的錯位不超過2mm；用鋼尺檢驗模架的幾何形狀，用鋼絲繩檢驗模架的水平，用鉛錘儀修正模架的垂直。用全站儀測四個拐角處的座標，保證拐角處的正確性和正確性。在模板施工的時候，要把角點偏位控制在1cm 以內，如果有不合格的地方，要及時地進行調整，主要是通過爬架本身的頂撐裝置來進行調整。在偏差較大的情況下，可采用手提吊車對模板的鋼管支架進行調整，從而確保了模板的質量。

3.4 混凝土施工

混凝土的運輸是用一種特殊的混凝土罐車，在豎向上用輸送泵來輸送，輸送管道與塔吊相連，出水口有一條橡膠管。第一批從承臺處向下澆筑2.0m（實心段），第二批向下澆筑2.6m（空心段），然后每次澆筑4.5m。為防止混凝土發生離析，其自由傾覆高度不宜超過2 m，坍落度宜控制在160～190mm。在澆注前，首先要將橋墩內的雜質清理干凈。采用內置式搖桿搖動，搖桿的移動幅度不能超過搖桿工作幅度的1.5 倍，搖桿與外模相距50～100mm，以避免破壞外模的板面；混凝土應分層澆筑，每層的厚度要控制在30cm，放一層料時，要將料扒平，然后振搗，振搗順序為：先振搗倒角處，再從兩邊向中間振搗，振搗20s 左右，以混凝土不再下沉，不再出現氣泡，表面平坦，泛漿為準[4]。

在澆鑄過程中，應由施工單位技術人員嚴格執行。為保證混凝土的外觀質量，必須在施工全過程由檢測人員監督混凝土質量，保證混凝土的和易性、流動性；在澆筑過程中，必須有專人對模板進行監控，防止由于螺栓松動而導致的脫模，進而對混凝土質量產生影響。墩身混凝土采用節理法澆筑，在合理控制節理度的前提下，既可以保證兩節理間的連貫性，又可以保證混凝土表面的美觀。澆筑完成后，由專人用木抹子將模板四周附近的混凝土抹平，保證混凝土面與模板頂對齊，以保證上下兩節段為一條平齊的接縫。

懸臂式外模具可以全部后退650mm，采用對角線支撐來調整模具。將模板從混凝土中剝離出來后，采用吊車或手拉車對其進行分段拆卸，拆卸時，吊鉤一定要吊在主背楞的上方。每次拆模后，都要將附著在模子上的異物清理干凈，澆注脫模劑。若模板拆模后需落下，則其面板不可直接放于地面，應先在地面上鋪一塊木板，再將模板放于木板上，并注意木板朝上。為了保證上下兩節段混凝土的良好結合，在混凝土強度達到2.5MPa 后，可進行人工鑿毛[5]。鑿毛的原則是，首先要將混凝土表層的浮漿鑿掉，將石子鑿深1～2cm，鑿完后要用風槍將混凝土殘渣吹掉，再用高壓水沖洗。確保鑿過的水泥表面是干凈的。在澆注第二層混凝土之前，在豎向施工縫上刷一層水泥凈漿，在橫向縫上最好用1:2 的厚度為10～20mm 的水泥砂漿覆蓋。在拆下模板后，在混凝土表層覆蓋一層塑料薄膜，然后噴灑水分以保持濕潤。

4 空心薄壁高墩施工中需要注意的問題

就案例工程而言，屬于的典型的連續剛構橋空心薄壁高墩結構，施工難度比較大，影響施工質量和安全的因素比較多，任何一個細節控制不當，都會影響到最終的施工質量和安全性。因此，在具體施工中，必須高度重視測量問題、試驗問題、質量問題。

4.1 測量問題

空心薄壁高橋墩的施工中，橋墩垂直度的控制是其施工中的一個重要環節。該高橋墩采用的是方形空心薄壁墩身。在施工過程中，為了確保橋墩的垂直度和軸線等，利用全站儀法對橋墩四角點進行了定位。在進行首次立模的時候，要結合基頂中心放出立模邊線，立模邊線的外側要用砂漿進行找平，等砂漿硬化后，從線路中心向兩邊立模。

4.2 試驗問題

為保證原材料的質量能夠有效滿足空心薄壁高墩施工要求，需要通過試驗的方法來確定各原材料。本工程空心薄壁高墩采用了C50 混凝土，要求混凝土坍落度為160cm，初凝時間為4h，終凝時間為12h，水灰比為0.35。

4.3 質量問題

在進行空心薄壁高墩在進行施工中埋件系統預埋的位置要求準確，并在混凝土施工前，應有專人再次復核位置，最大誤差不能超過1mm。每次拆模后需要將面板上附著的雜物清理干凈，在混凝土澆筑前要均勻涂刷生一層脫模劑[6]。混凝土澆筑之前，模板的下方需要利用三腳架上的后移裝置將目標調緊，和已經澆筑完成的混凝土形成一個穩定的整體，以免發生漿液滲漏和錯臺問題。確保鋼筋的質量和規格符合設計要求，選擇質量可靠的鋼筋材料進行施工。在綁扎鋼筋時，應該嚴格按照相關標準和規范進行，以確保鋼筋的強度和穩定性。

在進行焊接時，需要注意控制焊接溫度和時間，嚴格按照相關標準進行，以確保焊縫的質量和強度。在混凝土澆筑時，應該選擇質量可靠的混凝土材料，嚴格按照設計要求進行澆筑和振搗，以確保混凝土的強度和密實性。

5 結語

綜上所述，結合實際案例，分析了連續剛構橋空心薄壁高墩施工技術，空心薄壁高墩鋼筋施工需要嚴格按照設計要求和相關標準進行，確保鋼筋強度和穩定性。同時，需要在施工中注意安全，加強現場管理和監督，確保施工的安全和穩定性。就案例工程而言，采用了托架法進行0#墩施工，并嚴格控制好空心薄壁高墩鋼筋、模板、混凝土施工過程和質量，順利完成了施工任務，具有良好的推廣應用價值。