公路橋梁高墩柱的施工技術和控制要點研究

摘要 高墩柱長期以來都是公路橋梁工程施工的難點和重點，影響施工效果的因素較多。為研究公路橋梁高墩柱的施工技術和控制要點，采用實際案例結合理論研究的方法，立足高墩柱施工技術的相關概述，分析高墩柱的施工工藝流程與關鍵技術，以及特殊情況的處理方法。分析結果表明：在實際施工中需結合橋梁工程所在區域的特點，選擇具有針對性的施工技術，并對施工工序和特殊情況進行科學合理的處理，才能提升高墩柱整體結構的穩定性，保障公路橋梁建設質量。

關鍵詞 公路橋梁；高墩柱；施工技術；混凝土澆筑；控制要點

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0062-03

0 引言

公路橋梁高墩柱的施工是一個技術要求極高的工程過程，需要充分考慮墩柱高度、作業環境以及施工工藝與設備等多種因素。在實際施工前，常在場地外制作試柱，以驗證模板支立和混凝土澆筑的可行性。由于高墩柱頂部與底部之間的距離較大，因此對施工精度的要求非常嚴格。高速公路橋梁的高墩柱結構施工難度大，質量要求高，任何微小的問題都可能影響橋梁的長期穩定性，需加強對每個施工細節的有效控制。

1 高墩柱施工技術概述

1.1 高墩柱施工技術的特點

高墩柱施工技術具有以下幾個顯著特點[1]：

（1）高墩柱施工涉及大量高空作業，因此施工過程中的安全性和穩定性至關重要。為確保施工人員的生命安全和施工質量，需采取嚴格的安全措施，如設置安全網、安裝防護欄等，并在施工過程中進行實時監控和預警。

（2）高墩柱施工對精度要求較高。墩柱的垂直度、水平度和截面尺寸等參數必須嚴格控制，以確保橋梁結構的整體穩定性和承載能力。為此，施工過程中需采用先進的測量設備和技術手段，進行精確測量和定位，確保各項參數符合設計要求。

（3）高墩柱施工還面臨諸多技術挑戰。如墩柱高度較大，混凝土澆筑過程中易出現分層、離析等問題，影響混凝土的質量和性能。為解決這些問題，需采取一系列技術措施，如優化混凝土配合比、采用高性能混凝土等，以提高混凝土的流動性和抗離析性能。

1.2 高墩柱施工的主要方法

高墩柱施工的主要方法有以下幾種：

（1）翻模施工法：此方法適用于高度較大、形狀規則的高墩柱建設，通過分段澆筑混凝土并逐層提升模板進行施工。

（2）液壓滑模施工法：這是一種連續澆筑混凝土的技術，在墩柱內部或外部設置一套可以沿著已澆筑部分自動上升的液壓爬升模板系統。隨著混凝土的逐步澆筑，模板借助液壓裝置沿預設軌道同步上升，實現連續化施工。

（3）爬模施工法：類似于液壓滑模施工法，爬模技術也是采用可自行爬升的模板系統進行連續澆筑。不同之處在于爬模通常通過固定于墩身上的爬架體系來支撐模板并帶動模板上升，適用于墩柱截面尺寸變化不大的場合。

（4）頂推施工法：先在地面預制墩柱分段，通過臨時支撐結構和頂推設備將預制好的墩柱節段從底部向頂部逐段安裝到位，并通過高強度接頭連接成整體。

（5）懸臂掛籃施工法：掛籃作為一種臨時施工平臺，懸掛在已完成的墩身上，隨著施工進程向前延伸，從而完成墩柱的澆筑。

2 高墩柱的施工工藝流程與關鍵技術分析

2.1 項目概況

該項目位于寧南縣新家灣和花山村境內，起于新家灣黑水河隧道出口（ZK268+005、K268+020），止于曾家彎子衛星隧道出口（ZK278+317、K278+315），全線長10.312 km。項目主要橋梁工程為花山大橋、衛星大橋及寧南服務器互通橋梁。花山大橋共計圓柱墩60根、實心方墩14根、空心薄壁墩4根，其中最高墩柱為2#墩67.8 m，40 m以上墩柱一共5根；衛星大橋共計圓柱墩86根、實心方墩3根，其中最高墩柱為19#墩39.1 m；寧南服務區互通橋梁共計圓柱墩82根、實心方墩17根，其中最高墩柱為C匝道大橋4#墩52.5 m，40 m以上墩柱一共4根。

2.2 高墩柱的施工工藝流程

高墩柱的施工工藝流程如圖1所示[2]。

2.3 高墩柱的施工關鍵技術要點分析

2.3.1 承臺鑿毛處理

在墩柱鋼筋施工前，對承臺頂面墩柱截面范圍內的混凝土表面進行鑿毛，鑿毛采用機械與人工配合作業，鑿毛后用空壓機和水將承臺表面沖洗干凈。

每次澆筑混凝土后墩身每個部位的混凝土面要保持平整，以保證上下層混凝土接縫水平，在下一循環施工前對墩柱結合面進行鑿毛以保證上下層混凝土之間的黏接性。

2.3.2 勁性骨架制作與安裝

（1）施工流程

勁性骨架地面分片制作→分片安裝勁性骨架并調位→內外層受力主筋接長、定位→水平閉合箍筋安裝→倒角筋、掛鉤筋與安裝（需與水平閉合箍筋焊接連接）→外層鋼筋焊網安裝[3]。

（2）加工平臺

在地面上進行地表整平處理，鋪裝混凝土面層，水平度差不大于±3 mm。

（3）勁性骨架單片制作

為了便于加工，在平臺上根據骨架制作的重復性，實際劃定各大小片的尺寸和型鋼的布置位置。在加工過程中，要求對主要受力型鋼和邊角型鋼的位置進行嚴格控制，可以通過設置焊接胎架和使用剛性夾具的方法來控制焊接變形，從而減少加工誤差。

（4）勁性骨架單側組合骨架拼裝

將單側內外層骨架分片加工好后，在平臺上拼裝成單側組合骨架。骨架水平角鋼兼作主筋的定位角鋼。

（5）勁性骨架墩上安裝

將勁性骨架制作完成后，通過施工塔吊將其吊裝到橋墩施工段的指定位置，進行就位，骨架上、下兩節段間采用等強度焊接連接。

2.3.3 鋼筋加工與安裝

橋墩主筋采用Φ32、Φ28、Φ20螺紋鋼筋，分別預埋入承臺1.5 m，底節實心段高度為1 m混凝土，以后每個循環澆筑4.5 m混凝土。

在進行鋼筋綁扎時，應首先連接長主筋。按照先連接內層長主筋，然后再連接外層長主筋的順序進行，并確保內層和外層鋼筋按照相同方向同時施工。

（1）水平筋的綁扎

完成每組主筋的連接后，即可開始進行水平筋的綁扎工作。首先，在主筋上標記水平筋的位置，然后進行水平筋的綁扎，間隔綁扎呈梅花形。水平鋼筋接頭采用焊接時，單面焊接長度為10 d，雙面焊接長度為5 d；也可采用搭接連接，搭接長度不小于35 d（d表示鋼筋直徑）。

（2）倒角筋的綁扎

完成水平筋的綁扎后，根據設計要求在水平筋和主筋上標記相應位置和傾斜角度，接著進行倒角筋的綁扎，確保水平筋牢固連接。

（3）拉勾筋的綁扎

在完成倒角筋的綁扎之后，根據主筋和水平箍筋的交叉位置，進行拉勾筋的設置并進行綁扎，綁扎需牢靠。拉勾筋兩端彎勾須勾于豎向主筋與水平環向筋的外側。

（4）鋼筋現場安裝施工流程

主筋安裝→箍筋拉結筋安裝→防裂鋼筋網安裝。

主筋采用直螺紋接頭技術。主筋先在鋼筋制作場精確下料一端經砂磨平后車絲并連接上接頭，接著用塔吊吊至安裝位置，將鋼筋頭插入主筋的套筒內，然后連接。

2.3.4 混凝土澆筑

項目自建2個拌和站，保證混凝土能及時供應。由3號拌和站主供，2號拌和站輔助供應。兩個站隨時供應同標號混凝土。用3～5臺罐車送到施工現場。

（1）混凝土的澆筑前準備工作

在混凝土澆筑之前，應當再次核查模板的標高、尺寸、位置、強度、剛度、密封性、穩固性、平整度以及內側光滑度等方面是否符合規定，嚴禁存在任何縫隙或孔洞。審查模板接縫的密封程度，確保隔離劑均勻涂抹，清理模板內的雜物；同時，確認鋼筋和預埋件的數量、型號、規格、布置位置以及保護層厚度是否符合要求，并記錄好隱蔽工程驗收情況。

（2）混凝土澆筑及振搗

在進行混凝土澆筑時，可以使用塔吊提升料斗進行垂直運輸。如果混凝土傾注高度超過2 m，應當采用串筒下料方法以防止混凝土的離析現象。在澆筑過程中，需要按照特定的順序和方向進行分層作業，每層的厚度不應超過30 cm。

選擇50型和70型插入式振動器，交錯布置插點，間距不超過作用半徑1.5倍。振搗應按特定方向有序進行，避免跳躍。振搗器快速插入、緩慢拔出，插點均勻排列，逐點移動，按順序振搗，不漏振，確保密實。振上一層混凝土時，下層插入5 cm，消除接縫。機頭靠近模板時，保持5～10 cm間距。折角處接近模板可用膠皮包裹機頭[4]。

混凝土澆筑應連續進行，振搗時間要嚴格控制。插入式振搗器一般15～30 s，應振搗至漿體停止下沉、無氣泡上升、表面平坦泛漿，呈薄層水泥漿狀態，然后慢提振搗器。振搗時間不宜過長，以防離析。

（3）混凝土養護

混凝土澆筑結束后，需使用薄膜覆蓋，通過均勻灑水保持混凝土表面濕潤，但不要形成積水。拆除模板后，應使用噴霧器均勻噴灑混凝土頂面和側面，以確保表面濕潤但避免水流形成。

通常在混凝土澆筑完成后，應及時進行覆蓋和養護，但當氣溫低于5 ℃時，需采取保溫措施，禁止在混凝土表面灑水。在混凝土強度達到2.5 MPa之前，不應承受行人、支架、模板和腳手架等荷載。

3 高墩柱施工中的特殊技術處理

3.1 高墩柱施工中的變形控制

為了實現高墩柱施工中的變形控制，需要采取一系列科學的方法和措施[5]：

（1）在設計階段，應對墩柱的受力狀態進行準確分析，合理確定其截面尺寸、配筋方案以及施工順序等，以最大限度地減少施工過程中的變形。同時，應選擇具有足夠剛度和穩定性的施工方法和設備，如采用自升式施工平臺、采用預壓重等措施，以減小施工過程中的垂直沉降和水平位移。

（2）在施工過程中，應加強對墩柱變形的監測和評估。通過采用先進的測量儀器和方法，實時監測墩柱的變形情況，包括垂直沉降、水平位移、彎曲等，并將監測數據及時反饋給施工管理人員。通過對監測數據的分析和處理，可以及時發現變形異常情況，并采取相應的措施進行調整和控制。

（3）為了減小高墩柱施工過程中的變形，還可以采取一些輔助措施。例如，在墩柱周圍設置臨時支撐或預應力筋，以提供額外的約束和支撐力，減小墩柱的變形。同時，在施工過程中應嚴格控制施工質量，確保每一道工序都符合設計要求，避免因施工不當而導致的變形問題。

3.2 高墩柱施工中的溫度應力控制

為了實現高墩柱施工中的溫度應力控制，需要采取一系列有效的措施：

（1）在施工前應進行詳細的氣候分析和預測，了解施工期間可能遇到的環境溫度變化情況。根據預測結果，合理安排施工時間，避免在高溫時段或極端氣候條件下進行高墩柱的施工。

（2）在施工過程中，應采取適當的保溫和隔熱措施，減少混凝土內部與外部環境的溫差。例如，在混凝土表面覆蓋保溫材料，減緩混凝土表面溫度的波動；在混凝土結構內部安裝溫度傳感器，監測混凝土內部溫度的變化情況，并根據監測結果采取必要的溫度調節措施。

（3）為了減小溫度應力對高墩柱的影響，還可以在混凝土中摻入適量的外加劑，如減水劑、緩凝劑等，以改善混凝土的工作性能和硬化特性。這些外加劑可以降低混凝土的水化熱，減少混凝土內部的溫度梯度，從而減小溫度應力。

（4）施工過程中應加強對混凝土溫度的監測和控制。通過定期測量混凝土內部和外部的溫度，了解溫度應力的變化情況，并根據監測結果及時調整保溫和隔熱措施。此外，還應加強對混凝土養護的管理，確保混凝土在硬化過程中得到充分的保濕和保溫，避免產生過大的溫度應力。

3.3 高墩柱施工中的裂縫控制

裂縫控制的關鍵在于預防和控制混凝土中的應力集中和變形。主要控制措施如下：

（1）在材料選擇方面，應選用高質量的混凝土原材料，如選用低熱膨脹系數的骨料和優質的水泥，以減少混凝土因溫度變化而產生的應力。此外，摻入適量的混凝土外加劑，如抗裂劑、減水劑等，可以改善混凝土的工作性能和硬化特性，提高混凝土的抗裂性能。

（2）在結構設計方面，應合理確定高墩柱的截面尺寸和配筋方案，以減少混凝土中的應力集中。通過合理的配筋設計，可以有效地分散和傳遞混凝土中的應力，從而降低裂縫產生的風險。

（3）在施工過程中，應采取一系列裂縫控制措施。首先，要嚴格控制施工過程中的溫度和濕度變化，避免混凝土因溫差過大而產生裂縫。其次，要合理控制混凝土的澆筑速度和養護方式，確保混凝土在硬化過程中得到充分的保濕和保溫，避免產生過大的應力。同時，在施工過程中應加強對墩柱的監測和評估，及時發現并處理裂縫問題。

4 結語

通過對公路橋梁高墩柱施工技術和控制要點的深入研究，該文為公路橋梁建設領域提供了一套科學、系統的技術指導和質量控制方法。在實際施工過程中，此類技術和方法的應用不僅能夠有效提升高墩柱的施工質量，還能顯著增強橋梁的整體穩定性和耐久性。隨著交通基礎設施建設的不斷推進和技術創新的不斷涌現，公路橋梁高墩柱施工技術將進一步完善和優化，為我國交通事業的快速發展提供有力支撐。

參考文獻

[1]崔海龍. 公路橋梁高墩施工技術研究[J]. 交通世界， 2014（32）：128-129.

[2]余洋. 高速公路橋梁施工中高墩施工技術要點探究[J]. 建材發展導向， 2018（5）：147-148.

[3]王愛紅. 高速公路橋梁高墩施工關鍵技術及相關問題研究[J]. 建設科技， 2016（12）： 131-132.

[4]王志.高速公路橋梁高墩施工工藝[J]. 交通世界， 2021（1）：178-179.

[5]楊晉雷. 高速公路橋梁高墩施工技術要點與注意事項研究[J]. 建設科技， 2016： 139-140.

收稿日期：2024-03-07

作者簡介：隆騰（1989—），男，本科，工程師，主要從事工程施工及工程檢測工作。