橋梁圓端形空心墩柱施工技術要點探究

摘 要：本研究以某水道橋段設計的128個圓端形空心墩施工項目為例，對其施工技術要點進行探討。該項目的主要施工難點是墩體的幾何尺寸較大以及坡面結構具有復雜性。研究的主要目的是針對該項目的空心墩施工方法進行深入分析，特別關注鋼模板的預制加工及進場驗收階段的質量控制措施。為解決施工問題，本研究將墩體分為下實體段、空心段、墩頂實體段，并分別討論了鋼筋安裝、模板安裝以及混凝土澆筑這3個關鍵工序的技術要點。此外，本研究還從成品質量檢驗的角度出發，探討了墩身允許偏差的控制標準及無損檢測的方法和結果，保證最終結構的穩定性。通過研究這些技術要點，不僅為圓端形空心墩施工提供了有效指導，還為類似項目提供了寶貴的經驗。

關鍵詞：橋梁圓端形空心墩；施工技術要點；質量檢驗

中圖分類號：U 445" " 文獻標志碼：A

在現代橋梁工程中，圓端形空心墩柱是一種大體積鋼筋混凝土結構，其獨特的弧形設計使這類結構在模板工程以及混凝土澆筑過程中施工難度較高。因此，在具體實踐中，需要精確的鋼模板預制、分層混凝土澆筑以及振搗作業，同時還須嚴格控制鋼筋保護層的厚度。本研究旨在探討圓端形空心墩柱的施工技術要點，重點分析鋼模板的預制加工、混凝土分層澆筑及鋼筋保護層控制等關鍵工序。結合具體項目特點，系統化地研究這些技術要點，可以有效提高工程質量并解決施工中的實際問題。期望通過本研究能夠明確各個施工工序中的技術難點，并提出針對性的改進措施，優化施工過程，保證工程質量，為后續的橋梁施工技術發展奠定基礎。

1 工程概況

該水道特大橋橋墩采用128個空心墩，以C35或C40混凝土澆筑而成，混凝土用量為43973m3，鋼筋用量為4103t。部分墩體的設計方案見表1。墩體高度為28.0～34.0m，墩頂最大尺寸為22.8m×3.8m。

2 橋梁圓端形空心墩柱施工技術要點

在本項目中，128個圓端形空心墩柱是一項技術挑戰。這些墩柱采用C35以及C40混凝土澆筑。本次研究針對這樣大規模的空心墩柱施工，探究其技術要點，具有顯著的技術價值。對施工技術進行深入分析，不僅能提高施工效率，還能為類似工程提供寶貴的經驗，推動橋梁建設領域的技術進步。

2.1 空心墩整體施工工藝

空心墩的整體施工流程：測量承臺面墩身尺寸→墩身尺寸內承面施工→安裝底部實心段鋼筋→鋼筋檢查合格后安裝底部實心段模板→復測模板并報驗→底部實心段混凝土澆筑施工→第一次空心鋼筋綁扎→鋼筋檢查合格后進行第一次空心模板安裝→復測模板并報驗→模板檢驗合格后進行第一次空心混凝土澆筑→空心段循環施工，最后一次應包括倒角→頂部實心段鋼筋施工→鋼筋檢驗合格后進行頂部實心段模板施工→頂部實心段混凝土施工→墊石放樣→墊石鋼筋安裝→墊石模板施工→墊石混凝土施工[1]。

2.2 空心墩關鍵工序施工技術細節

2.2.1 模板加工及驗收

該項目墩身澆筑采用鋼模板，由專業廠家預制模板。為保證模板質量，需要對加工過程及成品進行質量管控和驗收。

模板加工過程質量驗收：當進行鋼板下料時，施工人員需要使用自動數控切割技術進行下料，允許的公差為±0.5mm。這種高精度的切割方式能夠保證切割面的精確度，切割方式的坡口角度偏差＜±5″。因此，在切割過程中，施工人員要嚴格控制切割角度，保證坡口的精確度以及整體結構的穩定性。當進行鋼面板質量驗收工作時，需要對表面平整度、表面缺陷、面板的長度和寬度以及面板對角線差等參數進行嚴格把控，為了保證鋼板表面沒有明顯的不平，要仔細檢查表面是否存在裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。此外，需要對面板的長度、寬度進行精確測量，允許的偏差為±0.5mm，保證鋼板的尺寸符合設計要求，面板對角線差不應超過1.5mm，保證鋼板的整體尺寸精度。

當鋼板上進行鉆孔或沖孔作業時，相鄰孔距的允許公差不得超過±0.5mm。想要達到該精度要求，施工人員需要對每個孔的位置進行精確控制，保證孔與孔之間的距離符合設計要求。同時，孔距的累計偏差也不應超過±1.0mm，只有在滿足這些公差要求的情況下，才能保證鋼板的加工質量。

模板出廠組拼及驗收：在模板出廠驗收階段，應根據設計要求檢查拼接效果，良好的密封性和拼接效果是保證工程質量的重要技術措施，可避免漏漿。模板組裝尺寸的允許偏差見表2。

2.2.2 下實體段施工要點

2.2.2.1 下實體段鋼筋施工要點

在使用鋼筋前，應按照技術規范進行力學性能試驗，包括冷彎性能、斷后延長率、抗拉強度、屈服強度、質量偏差等。以質量偏差檢驗為例，隨機截取5支長度不小于500mm的主筋施工材料，用公式（1）計算鋼筋的質量偏差。

（1）

式中：mσ為鋼筋的質量偏差；m1為5個鋼筋試樣的總質量；L為5個鋼筋試樣的總長度；mL為5個鋼筋試樣的理論質量。在加工鋼筋的過程中，應對其進行除銹和調直。在鋼筋安裝階段，著重控制受力筋排距、分布鋼筋的間距、箍筋間距以及鋼筋保護層厚度，各質量控制指標的檢驗標準見表3。

2.2.2.2 下實體段模板施工要點

支模前，需要在鋼筋外側設置墊塊，用來控制混凝土保護層的厚度，墊塊數量為4塊/m2，其強度應≥35MPa，應分散布置墊塊。當拼接安裝墩身模板時，需要將其表面清理干凈，必要時使用磨光機打磨鋼模板表面[2]。待模板處理完成后，在其表面涂抹脫模劑。當安裝首節模板時，使用?25mm精軋螺紋鋼固定其內、外模板，在內模處設置支撐桿，強化支護效果。在安裝完成后，檢查相鄰模板錯臺、預埋件和預留孔的位置，不得超過允許偏差。

2.2.2.3 下實體段混凝土施工要點

下實體墩身以C35混凝土澆筑而成，在拌合站集中制備混凝土，利用混凝土罐車將其運輸至施工現場，要求坍落度在160～200 mm。下實體段混凝土采用分層澆筑的施工方法，每層厚度為20～50 cm，澆筑速度為2.0 m/h。由于采用分層澆筑，因此為消除上下層混凝土之間的施工接縫，應將振搗棒插入下層混凝土5～10 cm，每次振搗時間控制在10～20s，直至開始泛漿[3]。

2.2.3 空心段施工要點

2.2.3.1 空心段鋼筋施工

可借用外模平臺及內模板的內撐綁扎空心段鋼筋，在鋼模板預制施工中，同時生產相應的外模施工平臺，在現場組裝模板及施工平臺，完成鋼筋綁扎。鋼筋的檢驗方法和內容參照下實體段，相應的檢驗標準為《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2—2018）。

2.2.3.2 空心段模板施工

當首節模板施工時，將模板支立于承臺頂面，第二節模板支立于前段模板上。澆筑該空心墩段混凝土，當強度達到2.5MPa時，即可進行拆模，在具體實施過程中，應保證混凝土結構的完整性[4]。如果拆模未引起棱角受損，那么拆除的模板可轉移至其他施工段。模板安裝后同樣需要檢查表面平整度、預埋件、預留孔位置，相應指標的允許偏差分別為5mm、1mm、3mm。

2.2.3.3 空心段混凝土施工

空心段混凝土的澆筑方法與下實體段基本相同，表4為該段混凝土施工的控制指標。

2.2.4 墩頂實體段施工要點

蓋板預制：空心墩頂部為蓋板，采用鋼筋混凝土預制蓋板。墩內頂空形狀為圓端型，兩側圓端半徑分別為100 cm、150 cm，圓端與平直段連接，后者的長度為500 cm，蓋板厚度設計為15 cm。當預制蓋板時，利用?16的HRB400E鋼筋制作單層鋼筋網片，按照20cm×20cm設置鋼筋水平向和縱向間距。按照該設計方案，鋼筋上下混凝土保護層的厚度分別為12 cm和3 cm，四周混凝土保護層的厚度為3 cm。蓋板預制的工序包括綁扎鋼筋、立模、澆筑、振搗。

上實體段鋼筋、模板及混凝土澆筑施工：上實體段鋼筋、模板及混凝土施工的方法基本與下實體段相同。

支承墊石施工要點：施工前按照設計要求對墩頂墊石的位置進行放樣，復核完畢后使用墨線彈出墊石四周的邊線及支座中心線。在墩頂墊石位置的施工作業過程中，施工人員需要對現有的混凝土表面進行鑿毛處理。通過鑿毛使新鮮的混凝土能夠充分暴露出來，從而使新舊混凝土之間進行良好粘結。在鑿毛過程中，應嚴格控制鑿毛的深度，使其保持在0.5cm～1.0cm。這樣既能保證混凝土表面的粗糙度，又能避免對原有結構造成不必要的損傷。在鑿毛完成后，施工人員使用高壓風槍對混凝土表面進行徹底的清理，去除所有的碎屑、灰塵。在清理過程中，應保證完全清除所有碎屑和灰塵，避免影響后續施工。在頂帽施工階段，需要預埋墊石鋼筋。在具體實踐中，為了防止鋼筋在施工過程中發生偏移，施工人員須采取固定措施，保證結構的耐久性、保障安全性。

在混凝土澆筑過程中，支承墊石作為結構體系中的重要組成部分，其施工質量直接影響整體結構的穩定性。因此，當澆筑支承墊石時，施工人員始終保持振搗方法、澆筑速度與其他部位保持一致。在振搗過程中，施工人員根據混凝土的坍落度以及澆筑厚度，調整振搗的頻率以及持續時間，保證混凝土內部無空洞、無氣泡，達到最佳的密實狀態。此外，澆筑速度也是影響混凝土質量的關鍵因素之一。澆筑速度過快或過慢，都可能導致混凝土內部應力分布不均勻，從而影響其整體性能。因此，當澆筑支承墊石時，施工人員始終保持穩定的澆筑速度，避免過快導致混凝土流動性不足，或過慢引起混凝土分層、泌水等問題。在振搗以及澆筑過程中，施工人員還須特別注意蜂窩、麻面等質量問題。前者主要是由混凝土內部存在大量空洞、氣泡而導致，會嚴重降低混凝土的強度與耐久性。后者則是由混凝土表面水分蒸發過快或振搗不足引起，它使混凝土表面變得粗糙不平，影響混凝土構建整體美觀型。為了避免這些問題，施工人員在混凝土中適量添加減水劑、引氣劑等外加劑，利用這種方式改善混凝土的工作性能和流動性。

2.3 空心墩施工質量檢驗

2.3.1 墩身允許偏差檢驗方法

在施工結束后，應檢查混凝土墩身的偏差控制效果，具體檢查內容及方法見表5。經實測，空心墩壁厚最大偏差為+4mm，平整度最大偏差為3mm，預埋件和預留孔洞的最大偏差為4mm，其他各項檢測內容均滿足要求。

2.3.2 墩身混凝土無損檢測

可用無損檢測技術檢測墩身強度檢測和鋼筋保護層，強度檢測可采用回彈法或者超聲回彈法。在墩身選擇測區，測量16個回彈值，剔除3個最大值和3個最小值，用公式（2）計算測區平均回彈值。

（2）

式中：Rm為回彈值的均值；Ri為第i個回彈值。可以用公式（3）換算測區的混凝土強度值。

fc cu，i=0.0250×10-0.358dmi Rmi2.0108" " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

式中：為測區混凝土換算強度值；Rmi為測區經修正后的平均回彈值；dmi為測區平均碳化深度；系數0.0250為回彈值與混凝土抗壓強度之間的換算系數，當dmi＜0.5mm時，按照無碳化處理[5]。以下實體段混凝土強度檢測為例，其設計強度為35MPa，經回彈法檢測，強度均值為36.8MPa，最低值為35.3MPa，符合設計要求。

3 橋梁圓端形空心墩柱施工技術施工效果驗證

在本次研究中，為了驗證所提出的施工方案的有效性，施工人員對施工效果進行了詳細的對比分析（見表6）。

分析表6可以發現，圓端形空心墩柱施工方案在混凝土以及鋼筋的用量上更為節約，施工周期更短，施工成本更低，同時混凝土強度有所提高，施工難度降低，質量缺陷率大幅降低。上述數據充分證明了新型施工方案在材料節約、施工效率、成本控制、質量保證等方面的有效性。

4 結語

本研究揭示了圓端形空心墩柱施工過程中的關鍵技術和質量控制要點，對類似工程具有指導意義。在理論研究方面，本研究豐富了橋梁施工技術的理論體系，為空心墩柱施工提供了科學依據；在實用價值方面，通過優化施工工藝，有效提高了施工效率和結構安全性，降低了工程成本。與先前研究相比，本文在施工工藝優化、質量控制措施等方面提出了新的見解，特別是在施工難點分析以及解決方案上有所創新。然而，橋梁施工環境具有復雜性與多變性，因此本研究仍存在一定的局限性。例如，對極端天氣條件下的施工技術措施以及新型材料在圓端形空心墩柱中的應用，尚未進行深入探討。針對本文未涉及的問題，建議未來可以從以下幾方面進行研究：探索新型材料在圓端形空心墩柱中的應用潛力，以期進一步提高結構性能和施工效率；結合大數據和智能化技術，開發更為精確的施工過程監測與控制方法，為橋梁施工技術的創新發展提供支持。

參考文獻

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