城市主干路高架橋墩柱一次澆筑成形施工技術(shù)研究

摘要 針對城市主干路高架橋墩柱施工質(zhì)量差等問題，文章提出城市主干路高架橋墩柱一次澆筑成形的施工技術(shù)研究。首先，鋼筋加工嚴(yán)控選材、質(zhì)檢、精確加工與連接，確保鋼筋骨架的穩(wěn)定；其次，模板安裝注重材質(zhì)、表面處理及安裝流程，以提升澆筑質(zhì)量與美觀性；最后，混凝土澆筑通過精準(zhǔn)配比、串筒系統(tǒng)及高效振搗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一次澆筑成形，并通過科學(xué)養(yǎng)護(hù)確保墩柱的整體質(zhì)量。結(jié)果表明，該技術(shù)顯著提升施工效率，墩柱保護(hù)層合格率超95%，有效增強(qiáng)墩柱的強(qiáng)度和耐久性。

關(guān)鍵詞 高架橋墩柱；一次澆筑成形；混凝土施工技術(shù)；鋼筋加工；模板安裝

中圖分類號 U445.559 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0158-03

0 引言

高架橋作為城市主干路的重要組成部分，以其跨越能力強(qiáng)、占地面積小、通行效率高等優(yōu)勢，在現(xiàn)代城市交通中發(fā)揮著不可替代的作用[1]。橋墩作為高架橋的主要承重結(jié)構(gòu)，其施工技術(shù)和質(zhì)量直接關(guān)系橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。一次澆筑成形施工技術(shù)，即在橋墩模板安裝完畢后，通過連續(xù)、不間斷的混凝土澆筑作業(yè)，使橋墩在短時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和穩(wěn)定性[2]。該技術(shù)具有施工周期短、結(jié)構(gòu)整體性好、質(zhì)量控制相對容易等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于城市主干路等交通繁忙區(qū)域的高架橋墩柱施工。因此，該文旨在深入探討城市主干路高架橋墩柱一次澆筑成形施工技術(shù)的各個環(huán)節(jié)，以期為同類工程的施工提供借鑒和參考。

1 工程概況

張家港大道作為宿遷市的重要城市主干路，其快速化改造工程南起北京路互通，北至宿支路，全長5.6 km。

其中，該文研究的ZJGDD-SG2標(biāo)段涉及2.543 km，是該快速化改造工程的核心組成部分。該標(biāo)段主線設(shè)計(jì)遵循高標(biāo)準(zhǔn)的城市快速路規(guī)范，時速可達(dá)80 km，并配置雙向六至八車道，以應(yīng)對未來的交通增長。為了確保快速路系統(tǒng)的穩(wěn)固與持久，在該標(biāo)段布置181個高架橋墩柱，并采用一次澆筑成形技術(shù)。因此，該文針對工程中的高架橋墩柱一次澆筑成形施工技術(shù)進(jìn)行研究，旨在通過深入分析該技術(shù)的原理、特點(diǎn)、施工工藝流程以及質(zhì)量控制要點(diǎn)，確保高架橋墩柱的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為整個快速化改造工程的順利實(shí)施和高效運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 高架橋墩柱一次澆筑成形施工技術(shù)關(guān)鍵要點(diǎn)分析

2.1 鋼筋加工

在城市主干路高架橋墩柱一次澆筑成形施工技術(shù)中，鋼筋作為關(guān)鍵骨架材料，其加工與安裝的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性直接決定了墩柱的承載能力和安全性。為此，該文對鋼筋的加工和安裝進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

首先，選用HRB400級高強(qiáng)度鋼筋，直徑范圍覆蓋φ32至φ12，以滿足墩柱的結(jié)構(gòu)承載與抗震需求。所有鋼筋材料在進(jìn)場前均經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，包括尺寸、強(qiáng)度、韌性等關(guān)鍵指標(biāo)，確保完全符合設(shè)計(jì)要求。在加工階段，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趯I(yè)加工棚內(nèi)精確進(jìn)行下料、調(diào)直、切斷、除銹、彎曲及焊接等工序，形成合格的鋼筋骨架。特別關(guān)注大直徑鋼筋φ32 mm與φ25 mm的直螺紋套筒連接，確保連接強(qiáng)度達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格限制連接區(qū)段內(nèi)的接頭率[3]。其他直徑鋼筋則根據(jù)規(guī)格分別采用高標(biāo)準(zhǔn)焊接或靈活選擇焊接與搭接的綁扎方式，所有操作均遵循《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 107—2016）的相關(guān)要求。

將加工完成的鋼筋骨架進(jìn)行編號堆放，安裝前應(yīng)再次核對尺寸與編號，確保無誤。利用特制吊裝設(shè)備及精確吊裝技術(shù)，將鋼筋骨架平穩(wěn)吊裝至墩柱的預(yù)留位置，并立即進(jìn)行初步固定。在吊裝過程中，為確保高架橋墩柱鋼筋骨架的安全吊裝，該文精心設(shè)計(jì)吊裝方案，并進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算。同時，選用4根高性能鋼絲繩，設(shè)定其豎向夾角為45°，以優(yōu)化受力分布。計(jì)算每根鋼絲繩所需的最小破斷拉力，以應(yīng)對正常工況及極端條件下的安全需求，具體計(jì)算過程如公式（1）所示：

（1）

式中，WLL——鋼筋骨架及其附件的總重量（t），約為15.6 t；g——重力加速度（m/s2），取標(biāo)準(zhǔn)值9.806 65 m/s2；Ku——安全系數(shù)，考慮極端工況及安全裕量，取值為6；Ke——鋼絲繩使用效率系數(shù)，取值為0.9；K——鋼絲繩受力系數(shù)。

基于上述計(jì)算結(jié)果，選用具有卓越抗拉性能的鋼絲繩。該鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度高達(dá)1 770 MPa，采用6×37S+IWR結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)顯著提升了鋼絲繩的強(qiáng)度、耐久性、抗磨損及抗疲勞性能。為確保萬無一失，該文還選用直徑不小于Φ30 mm的鋼絲繩，其實(shí)際最小破斷拉力達(dá)到489 kN，大于理論計(jì)算所需的485.7 kN，為吊裝作業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的安全保障。

在安裝過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，確保鋼筋骨架與模板的間距準(zhǔn)確，以滿足保護(hù)層的厚度要求。鋼筋接頭按規(guī)范錯開布置，避免集中受力。綁扎緊密牢固，特別注重箍筋綁扎間距應(yīng)與設(shè)計(jì)圖紙一致，利用螺栓螺母子彈頭定制加工。在墩柱鋼筋焊接結(jié)束后，將螺栓螺母子彈頭焊接在鋼筋上，并按照設(shè)計(jì)的保護(hù)層厚度調(diào)節(jié)螺母子彈頭，每平方米應(yīng)不少于4個，這樣合模擠壓將不易變形、不易壓碎，能很好地控制保護(hù)層厚度，且在混凝土澆筑和振搗過程中不會偏移和脫開，確保墩柱的外觀質(zhì)量。對于主筋連接，尤其是直螺紋連接，應(yīng)由持證技術(shù)人員操作，采用規(guī)定的擰緊力矩進(jìn)行施工，確保連接質(zhì)量。

2.2 模板安裝

為了保證墩柱外觀平整、尺寸精確且保護(hù)層厚度均勻，該文對模板進(jìn)行加工，確保其平整度和密封性，為混凝土澆筑創(chuàng)造良好條件。模板面板選用6 mm厚度的高品質(zhì)鋼板，搭配Φ25精軋螺紋鋼拉桿系統(tǒng)，經(jīng)過精確布置，實(shí)現(xiàn)最大水平間距為2 000 mm、豎向間距為1 000 mm的強(qiáng)化支撐結(jié)構(gòu)，可有效抵御混凝土澆筑時的強(qiáng)大側(cè)向壓力。豎肋與圍檁的設(shè)計(jì)同樣精細(xì)，豎肋采用[10型鋼，間距為300 mm；圍檁則選用雙拼[18型鋼，間距為1 000 mm，這樣的設(shè)計(jì)既保證了模板的整體穩(wěn)固性，又便于施工操作。

模板表面處理是提升混凝土外觀質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。首次使用前，應(yīng)在模板面板涂抹水泥漿并磨光，使表面平整度控制在3 mm以內(nèi)。在晴朗天氣下清除油污與氧化物，并均勻涂刷模板漆作為脫模劑，確保混凝土表面顏色一致且光滑。同時，妥善保存脫模劑，防止污染。

安裝前，應(yīng)對承臺頂面進(jìn)行全面清理并復(fù)核標(biāo)高，確保安裝基準(zhǔn)的準(zhǔn)確無誤。為了防止漏漿與爛根現(xiàn)象的發(fā)生，可在承臺頂面預(yù)先設(shè)置砂漿帶。在模板吊裝過程中，應(yīng)采用汽車吊進(jìn)行，并在模板頂部四角設(shè)置纜風(fēng)繩，通過地錨與對拉葫蘆的固定與校正，保證模板的垂直度與穩(wěn)定性。模板安裝過程應(yīng)遵循嚴(yán)格的操作規(guī)范，逐一吊裝模板節(jié)段，并通過精密調(diào)整，確保與承臺頂面的緊密貼合。在安裝過程中，持續(xù)使用水平尺與垂直度檢測工具對模板進(jìn)行校核，以確保安裝精度滿足設(shè)計(jì)要求。模板組裝完成后，將表面平整度嚴(yán)格控制在5 mm以內(nèi)，拼縫高差不超過2 mm，面板光潔無瑕，為后續(xù)的混凝土澆筑提供理想條件[4]。

2.3 混凝土澆筑

為了實(shí)現(xiàn)墩柱的高質(zhì)量成形，該文嚴(yán)格控制混凝土澆筑過程，確保混凝土均勻、密實(shí)、無缺陷地填充模板空間，從而增強(qiáng)墩柱的整體性能。鏡面混凝土的配合比設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥、潔凈水、中砂和連續(xù)級配碎石，并添加適量的高效減水劑和保塑劑，具體配比為水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.38∶1.56∶2.65，外加劑摻量約為水泥用量的1.5%，以確保混凝土的和易性、流動性和穩(wěn)定性，為一次澆筑成形及鏡面效果奠定基礎(chǔ)。混凝土澆筑原材料的用量如表1所示：

在澆筑過程中，需確保模板內(nèi)清潔并涂抹脫模劑，混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場后應(yīng)快速卸料，泵送連續(xù)均勻，振搗遵循“快插慢拔”的原則，保證混凝土密實(shí)無氣泡。在初凝前多次收面，以消除表面浮漿和氣泡，提升平整度與光澤度。澆筑完成的墩柱情況如圖1所示：

通過這一系列的精細(xì)操作，澆筑完成的墩柱表面應(yīng)展現(xiàn)出光滑如鏡、色澤均勻、無缺陷的鏡面效果，平整度誤差小，光澤度高，顏色一致。

針對混凝土傾落高度可能引起的離析問題，為避免混凝土在自由落體中因重力作用而發(fā)生骨料與砂漿的分離，采用定制的15 m長混凝土輸送軟管，直接連接至泵車出口，確保混凝土以低速、平穩(wěn)的方式垂直輸送至澆筑點(diǎn)，以有效降低混凝土的傾落高度，從而顯著降低離析風(fēng)險。同時，加強(qiáng)對混凝土坍落度的實(shí)時監(jiān)控與調(diào)整，確保混凝土具備良好的和易性，進(jìn)一步保障澆筑質(zhì)量。

在澆筑過程中，嚴(yán)格遵循分層布料、分層振搗的原則，每層厚度精確控制在30～50 cm之間。采用先進(jìn)的泵送與軟管布料技術(shù)，結(jié)合每墩柱對角設(shè)置的串筒，實(shí)現(xiàn)混凝土的均勻?qū)ΨQ分布，避免堆積不均或缺失。在振搗環(huán)節(jié)，實(shí)施分區(qū)定塊、定員作業(yè)制度，明確每位工人的責(zé)任區(qū)域與作業(yè)要求。通過“快插、慢拔”的振搗方式精確控制振搗棒參數(shù)，排出氣泡，保證密實(shí)度。混凝土澆筑安排9名施工人員，每墩柱安排8臺70個振搗棒，共計(jì)16臺插入式振搗器。現(xiàn)場在墩身頂面開設(shè)澆筑口，并通過特制的15 m軟管伸入墩身內(nèi)，減緩混凝土的下落速度，并按每層30 cm進(jìn)行分層澆筑，將振搗器插入混凝土約10 cm，單點(diǎn)振搗時間約為50 s。澆筑時，左右墩柱按每車進(jìn)行循環(huán)澆筑至系梁，由8名振搗工人同時進(jìn)行振搗，1人配合，實(shí)現(xiàn)底部至頂部的一次性分層澆筑，縮短周期，提升效率。

澆筑完成后，啟動養(yǎng)護(hù)程序。在日均氣溫不低于5℃的條件下，采用雙層防護(hù)策略對混凝土進(jìn)行保濕保溫處理。特別設(shè)置了墩頂水箱，通過軟管輸送清潔水源，遵循《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 63—2006），實(shí)施時應(yīng)均勻澆水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土表面出現(xiàn)干濕循環(huán)現(xiàn)象。在高溫時段應(yīng)增加澆水頻次，以保持混凝土表面濕潤；在低溫時暫停澆水，以防結(jié)冰損害混凝土。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)且表面足以承受拆模操作時，先移除墩頂?shù)氖┕て脚_，再安全懸掛并逐一拆除模板，避免出現(xiàn)碰撞損傷。在底模及支架達(dá)到更高強(qiáng)度要求后，進(jìn)行拆除處理，確保模板平穩(wěn)吊離；同時，將拆下的模板有序存放，并及時清理維護(hù)以保持其最佳的使用狀態(tài)[5]。拆模完成后，繼續(xù)用氈布覆蓋混凝土，保護(hù)其免受外界污染直至達(dá)到規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時間。

3 工程應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證該文技術(shù)的可行性，在張家港大道快速化改造工程ZJGDD-SG2標(biāo)段進(jìn)行詳細(xì)的工程應(yīng)用實(shí)踐。在施工前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，制訂周密的施工準(zhǔn)備計(jì)劃，并準(zhǔn)備施工所需的設(shè)備以及材料，主要包括HPB300鋼筋12 849.1 kg、HRB400鋼筋2 854 100.3 kg，以及C40混凝土共計(jì)8 941.94 m3，確保材料充足且質(zhì)量達(dá)標(biāo)。配備2臺180 m3/h攪拌站，6臺25 t、2臺50 t的汽車吊，1臺13 m平板車、8臺12 m3混凝土運(yùn)輸車、2臺48 m汽車泵，2臺≥5 t的裝載機(jī)、2臺≥250 kW的發(fā)電機(jī)，以及2臺6 m2的霧炮車，以支撐整個施工流程的順暢進(jìn)行。

3.2 應(yīng)用結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證該文技術(shù)的有效性，將其應(yīng)用于張家港大道ZJGDD-SG2標(biāo)段的施工實(shí)踐中，該標(biāo)段作為宿遷市快速化改造工程的核心部分，其高架橋墩柱的施工質(zhì)量直接關(guān)系整個快速路系統(tǒng)的穩(wěn)固性、耐久性和未來交通的順暢運(yùn)行。因此，該文設(shè)置了嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)層合格率達(dá)到95%作為衡量施工效果的關(guān)鍵指標(biāo)。通過精心組織施工，嚴(yán)格遵循一次澆筑成形技術(shù)的工藝流程和質(zhì)量控制要點(diǎn)，完成高架橋墩柱的施工任務(wù)。為了評估施工效果，選取10個具有代表性的墩位進(jìn)行保護(hù)層合格率的檢測，檢測結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)圖2的檢測結(jié)果可以看出，所有墩位的保護(hù)層合格率均遠(yuǎn)高于預(yù)設(shè)的95%控制標(biāo)準(zhǔn)，平均合格率達(dá)到了98.7%，展現(xiàn)了此次施工的高質(zhì)量與卓越成效。此次施工之所以能夠取得顯著的成果，得益于該文一次澆筑成形技術(shù)的成功應(yīng)用。該技術(shù)通過優(yōu)化施工流程，實(shí)現(xiàn)了墩柱的連續(xù)、整體澆筑，大幅減少了施工縫的數(shù)量。避免了因接縫處理不當(dāng)可能引發(fā)的滲水、開裂等質(zhì)量問題，還顯著提升了墩柱的整體強(qiáng)度和耐久性。值得注意的是，盡管整體合格率極高，但個別墩位，例如73#的保護(hù)層合格率仍略低于平均水平，這表明在未來的施工中，需繼續(xù)加強(qiáng)對施工細(xì)節(jié)的把控，特別是對容易出現(xiàn)偏差的環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控與改進(jìn)。綜上所述，此次施工在保護(hù)層合格率方面取得了顯著成果，驗(yàn)證了該文技術(shù)的有效性和可靠性，為城市交通建設(shè)貢獻(xiàn)更加堅(jiān)實(shí)的力量。

4 結(jié)束語

通過詳細(xì)分析一次澆筑成形施工技術(shù)的施工流程、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制措施，成功驗(yàn)證了橋墩柱一次澆筑成形技術(shù)在提高施工效率、保障工程質(zhì)量方面的顯著優(yōu)勢。展望未來，該文將繼續(xù)致力于城市高架橋施工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，特別是針對一次澆筑成形技術(shù)中的難點(diǎn)和瓶頸問題展開深入研究；計(jì)劃引入更先進(jìn)的施工監(jiān)控技術(shù)、優(yōu)化混凝土材料性能，并探索智能化施工設(shè)備的應(yīng)用，以進(jìn)一步提升施工質(zhì)量和效率。同時，該文也將關(guān)注環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面的要求，努力推動綠色施工技術(shù)在城市高架橋建設(shè)中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]范帥昌，臧振業(yè)，宋少鵬，等.大面積鋼筋混凝土樓面一次澆筑成型施工技術(shù)[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化， 2023（21）：50-52.

[2]邵雙.混凝土一次澆筑成型施工技術(shù)在陸上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用[J].中國高新科技， 2023（9）：60-62.

[3]范一超.16.5 m高閘室墩墻結(jié)構(gòu)一次澆筑成型施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)， 2023（5）：15-17.

[4]范軸.閘體結(jié)構(gòu)大體積混凝土一次性澆筑成型技術(shù)研究[J].中國水運(yùn)（下半月）， 2022（4）：87-91.

[5]文學(xué)，張少剛，趙鵬，等.高承臺灌注樁一次澆筑成型施工工藝分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)， 2021（19）：21-22.