劉恒通

（太佳高速公路（呂梁段）建設(shè)管理處，山西呂梁 033000）

1 案例介紹

段家溝大橋是太原至佳縣高速公路西段第XZ2合同段的臨縣清涼寺鄉(xiāng)段家溝村附近跨越段家溝一段大橋。本橋方案此采用10×40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，中心樁號(hào)為K175+235，全長408 m,右前夾角度為90°，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用柱式臺(tái)和樁基礎(chǔ)，橋墩使用實(shí)體墩、空心墩，基礎(chǔ)使用樁基礎(chǔ)。

2 高速公路橋梁高墩施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)

當(dāng)前經(jīng)常應(yīng)用到高速公路橋梁建設(shè)的形式是高墩臺(tái)施工,由于長時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高速公路橋梁的施工技術(shù)與管理控制得到了很大的發(fā)展，并不斷成熟。

2.1 高墩臺(tái)的施工過程中出現(xiàn)的特點(diǎn)

進(jìn)行高墩臺(tái)的施工工作時(shí)，比較難的工作是測量控制。針對(duì)高墩臺(tái)來說，若截而面的面積小、重心高、墩身高、墩身柔度大,那么施工過程中，由于施工要求較高，控制軸線的工作比較難完成。受壓構(gòu)件是高墩臺(tái)的特點(diǎn),但是它同時(shí)受彎矩扭矩的影響,適當(dāng)?shù)娜彳浶允嵌罩枰邆涞奶攸c(diǎn),并且墩柱很容易被荷載與其他因素變彎曲[1]。所以，進(jìn)行高墩臺(tái)的施工與處理接縫工作時(shí)，必須使用較高的技術(shù)。必須掌握熟練的安全技術(shù)措施進(jìn)行高空作業(yè),保證施工的安全性。

2.2 高墩臺(tái)施工過程中的特點(diǎn)及難點(diǎn)解析

此橋梁施工工程的工期與預(yù)期有所出入，因?yàn)槭艿绞┕きh(huán)境與交通運(yùn)輸條件的影響。但由于此橋梁工程的預(yù)期工期較短，且墩身的平均墩高是27 m,決定了該工程的工程量較大。將該工程高墩施工的各方面條件綜合分析，總結(jié)出施工的難點(diǎn)：工程量大導(dǎo)致施工周期較長；墩身的平均墩高較高導(dǎo)致工程的定位控制較難;較高的處理高墩施工縫的要求；高空作業(yè)過程中，很難控制施工過程中的安全性。

3 確定高墩施工的設(shè)計(jì)方案

由于保證橋梁整體質(zhì)量的基礎(chǔ)是施工方案，因此只有設(shè)計(jì)出了科學(xué)合理的施工方案，才能進(jìn)行高速公路橋梁的高墩施工作業(yè)。為了保證墩柱能夠承擔(dān)更多的負(fù)荷，必須考慮橋梁墩身的特點(diǎn)制作墩身模板，通常墩身模板都是以型鋼模板制作。進(jìn)行模板的安裝工作時(shí)，保證模板的高度為15 m,同時(shí)以人噸位吊車為工具展開作業(yè)。為了保證立模后的豎直度與剛度，模板的中部和頂部的穩(wěn)定性用風(fēng)纜繩進(jìn)行固定。將墩身混凝土用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送到施工現(xiàn)場,把混凝土吊斗安裝在吊車上,用串筒進(jìn)行澆筑[2]。用混凝土輸送泵把鉗高橋墩的模板注入混凝土，進(jìn)行澆筑工作,澆筑的方法是采取分層連續(xù)澆筑,將煤層的厚度控制在30 cm左右。澆筑過程中，必須保證在上一層混凝土初凝前才可以出現(xiàn)間斷時(shí)間。

4 高墩施工技術(shù)在實(shí)際施工中的應(yīng)用情況

4.1 從技術(shù)層面分析高速公路橋梁的高墩施工

作為一項(xiàng)科學(xué)而系統(tǒng)的工程，高速公路橋梁的高墩施工包括很多工作程序，主要包括模板與鋼筋工程、測量放樣、搭設(shè)鋼架、澆筑及維護(hù)混凝土等工序。橋梁整體質(zhì)量與這些工序的完成情況息息相關(guān)。施工流程見圖1。

圖1 高墩施工工藝的流程圖

4.2 測量放樣施工分析

測量放樣工作必須在施工之前完成，只有這樣才能保證橋梁高墩施工在工期間竣工，并且工程的質(zhì)量也可以得到保障。為了保證測量工作的全面性與測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，專業(yè)的技術(shù)人員必須將高墩的前后左右側(cè)都進(jìn)行測量。同時(shí)為了為施工作業(yè)做好充足的準(zhǔn)備，必須將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的記錄。為了保證施工澆筑工程的質(zhì)量，在測量橋梁高墩時(shí),必須將樁子頂部的建筑垃圾與人型雜物清理干凈，保證樁子頂部的清潔。

4.3 滑模施工

在進(jìn)行施工時(shí)，首先在平臺(tái)的四周掛上滑膜，然后澆筑混凝土，混凝土澆筑好后使用千斤頂帶動(dòng)滑膜移動(dòng)，并進(jìn)行上層的澆筑工作，直到所有的高墩澆筑施工完成。為了準(zhǔn)確檢測滑膜系統(tǒng)的負(fù)荷，判斷是否有脫模的情況存在，確定模板的滑升速度以及出模時(shí)間，需要先進(jìn)行初滑?；炷恋氖状螡仓叨葹?0～70 cm,在澆筑的過程中，要根據(jù)灌注速度、灌注時(shí)間以及混凝土的強(qiáng)度決定是否進(jìn)行提升。一般在提升過程中，要將混凝土的出模強(qiáng)度保持在0.2～0.4 MPa。并將千斤頂提升1～2個(gè)行程。

將初滑工作做好以后，就可以進(jìn)行正?；?。首先綁扎好鋼筋，并在檢測達(dá)到要求后澆筑混凝土，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度在0.2～0.4 MPa時(shí)，對(duì)模板進(jìn)行滑升，然后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的施工。每一層混凝土的澆筑高度保持在20～30 cm,并嚴(yán)格按照初滑階段是數(shù)據(jù)對(duì)滑升速度進(jìn)行控制?；せ骄嚯x橋墩頂部1 m的距離時(shí)，即可進(jìn)行滑膜的終升。這時(shí)要減慢滑膜的滑升速度，并使用儀器進(jìn)行墩位的找正以及抄平工作，確保墩頂標(biāo)高的準(zhǔn)確性，保證墩頂混凝土的灌注質(zhì)量可以達(dá)到規(guī)定要求。

4.4 驗(yàn)算與搭設(shè)支架工作

4.4.1 施工荷載的計(jì)算

本文以0#墩為例對(duì)荷載進(jìn)行計(jì)算，按照箱梁一次性整體澆筑進(jìn)行計(jì)算，墩柱承受0#塊墩柱范圍中箱梁的重力。0#塊懸臂以3.5 m進(jìn)行計(jì)算，箱梁截面分塊見圖2。

圖2 箱梁截面分塊圖（單位：cm）

各個(gè)分塊截面的面積分別為SA=1.22 m2,SB=4.76m2，SC=2.27m2,SD=5.31m2，SE=SB=4.76m2，SF=SA=1.22 m2。

（1）底板底模的荷載

a.支架和模板重量為49.3 kN;

b.頂板混凝土重：3.51 K12r（SC+SD）=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN；

c.設(shè)備、人員和機(jī)具重量為51.5 kN；

d.振動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的豎向荷載為41.2 kN。

（2）腹板底模荷載（一側(cè)）

a.腹板混凝土重：3.51 K1K2SB=3.5×1.05×1.2×26（2.27+5.31）=869.12 kN;

b.腹板底模面板的自重為2.6 kN；

c.設(shè)備、人員、極具的重量為5.25 kN；

d.振動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的豎向荷載為4.2 kN；

e.腹板底模產(chǎn)生的荷載大小。

（3）側(cè)模重量荷載的計(jì)算

a.混凝土重：12K1K2SA=12×1.05×1.2×26×1.22=479.6 kN；

b.人員、機(jī)具、設(shè)備的重量為90.6 kN；

c.振動(dòng)器產(chǎn)生的豎向荷載為72.5 kN；

d.側(cè)模重量為207.5 kN。

翼緣部分總荷載為850.2 kN，分別通過側(cè)模的13片支架傳遞給雙拼槽鋼縱梁，每片槽鋼縱梁集中荷載的大小為32.7 kN。

使用有限元軟件MIDASCIVIL2010有限軟件對(duì)0#墩荷載進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。根據(jù)表1可知，縱向加勁肋強(qiáng)度和底模面板強(qiáng)度以及橫向加勁肋強(qiáng)度安全系數(shù)均大于1，符合施工要求。

4.4.2 搭設(shè)支架

（1）搭設(shè)方式方法。清平夯實(shí)基土,采取措施使腳手架與墩柱承臺(tái)緊密相靠。然后完成支架的單排或雙排搭設(shè)工作。將橫桿與立桿間的間距控制在12 m左右。

（2）驗(yàn)算與分析支架的受力情況。進(jìn)行扣件搭設(shè)前必須完成受力的驗(yàn)算工作，通常情況下，操作平臺(tái)上，各種荷載先到達(dá)橫向的水平桿,然后到達(dá)縱向的水平桿,最后是地基，這就是支架體的力傳導(dǎo)方式。因此,整個(gè)支架中受力最大的是立桿底段。所以計(jì)算的主要內(nèi)容是驗(yàn)算主稈底段與地基。除此之外，荷載計(jì)算的主要部分包括構(gòu)配件自重及結(jié)構(gòu)自重的恒荷載、操作平臺(tái)上的水平風(fēng)荷載及施工荷載的活荷載。為了保證施工的安全性，工程將驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性與剛度是否與設(shè)計(jì)要求一致作為計(jì)算荷載大小及分布的目的。

4.5 鋼筋工程施工分析

進(jìn)行橋梁高墩的施工時(shí)，為了保證施工的安全性,必須用鋼筋將所有的支架綁定，保證其穩(wěn)定性。通常進(jìn)行捆綁工作時(shí)必須遵循以下要求：專業(yè)人員對(duì)需要的鋼筋量通過支架的制作及數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。通常情況下截?cái)嗪秃附臃椒〞?huì)應(yīng)用到高速公路的施工過程中,以保證施工的高效率與高質(zhì)量。為了避免出現(xiàn)遺漏和混亂的現(xiàn)象，必須對(duì)所有鋼筋與已經(jīng)焊接完畢的鋼筋進(jìn)行編號(hào)處理。如果鋼筋的長度太長,必須將其截?cái)?但如果鋼筋長度過短,就要再一次進(jìn)行焊接工作,因此就浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力與時(shí)間,因而很大程度上影響了施工的效率。進(jìn)行鋼筋焊接作業(yè)時(shí),錯(cuò)開在四角、墩柱主筋焊接接頭處的箍筋接頭。保證鋼筋的彎鉤長度和抗震滿足施工方案的設(shè)計(jì)要求。

4.6 混凝土的澆筑工作

（1）運(yùn)輸與攪拌混凝土工作。進(jìn)行拌制混凝土工作時(shí),必須要檢測電子秤、與骨料的含水率。特別要重視雨天的施工工作,為了保證水與骨料用量比例的及時(shí)調(diào)整，必須更加重視人工檢測的工作?；炷恋臄嚢韫ぷ鞯倪M(jìn)行主要依靠人型強(qiáng)制式硅攪拌機(jī)開展。因?yàn)榛炷恋臄嚢栀|(zhì)量會(huì)在很大程度上影響施工的質(zhì)量,所以必須嚴(yán)格培訓(xùn)機(jī)械操作人員的操作技能,保證操作人員的操作流程與相關(guān)的規(guī)范要求保持一致，即為了保證攪拌的均勻性和顏色的相同性，操作人員把拌和時(shí)間控制為1.5分鐘,避免泌水與離析現(xiàn)象的出現(xiàn)。2-4 r/min慢速攪動(dòng)是混凝土運(yùn)輸?shù)淖罴褷顟B(tài)。必須以保證管線直、彎度緩、接頭嚴(yán)密為原則進(jìn)行管道運(yùn)輸工作。

（2）澆筑混凝土作業(yè)。由于橋梁的墩身比較高，所以分次澆筑是進(jìn)行澆筑工作的主要方法。展開澆筑工作時(shí)，不僅要盡最大努力減少工作縫,還要保證接縫的平整度、嚴(yán)密度與墩身外觀的一致性。如果臺(tái)身與墩身沒有終凝，切忌泛水。通常澆筑工作采用的工具是硅輸送泵。如果運(yùn)輸距離太長，二級(jí)泵站轉(zhuǎn)送法就是開展工作最好的選擇。此外，為了保證模板、支架、錨桿螺檢、拉桿以及鋼筋等的不變形，必須對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真檢查與保護(hù)。為了保證與相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)保持一致，還要認(rèn)真檢測硅配合比。如果混凝土的強(qiáng)度可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～50%,就可以撤出側(cè)模板。如果工程與設(shè)計(jì)要求完全一致，可以拆除所有的模板。為了保證模板不發(fā)生變形和損壞，所以在拆除中必須輕拿輕放。此外，必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)臺(tái)身與墩身。

4.7 拆模與養(yǎng)護(hù)高墩的措施

進(jìn)行拆模作業(yè)的前提是完成澆筑高墩混凝土工作后,混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa。進(jìn)行拆模作業(yè)時(shí)，使混凝土表面及棱角的損傷程度降到最小;完成拆模后，對(duì)模板及時(shí)進(jìn)行清洗，同時(shí)采取措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù),現(xiàn)階段，養(yǎng)生布包裹與高壓泵定期灑水養(yǎng)護(hù)措施是對(duì)墩身與墩臺(tái)的主要養(yǎng)護(hù)措施。

表1 各個(gè)構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

5 監(jiān)測墩身的穩(wěn)定性

在整個(gè)高墩施工的過程中，對(duì)受力情況進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)控，并監(jiān)測了高墩施工過程中的應(yīng)力，通過監(jiān)測施工過程中墩身截面布置的體外應(yīng)變計(jì)，對(duì)墩身的應(yīng)變值進(jìn)行了實(shí)際測量，然后對(duì)比理論值，分析施工過程中國墩身受力的合理性。并根據(jù)檢測到的墩身變形情況評(píng)估墩身的穩(wěn)定性，分析墩身受力的的合理性。在驗(yàn)算施工過程中，箱梁應(yīng)力、拉應(yīng)力、底板最大法向下壓應(yīng)力要按照下述要求進(jìn)行控制：

拉應(yīng)力：當(dāng)σ'cc≤0.70 f'ck時(shí)，縱向鋼筋的配筋率在0.2%，當(dāng)σ'cc≤1.15 f'ck時(shí)縱向配筋率大于0.4%時(shí)，當(dāng) 0.70 f'ck＜σtcc＜1.15f'ck時(shí)，縱向鋼筋的配筋率處于0.2%～0.4%之間時(shí)，可以使用直線內(nèi)插。通過驗(yàn)算各個(gè)階段的應(yīng)力，得出中跨合攏段、最大懸臂段、不對(duì)稱懸臂施工階段、變跨合龍段的應(yīng)力結(jié)果見表2。從表2中的數(shù)據(jù)可知，橋梁各個(gè)施工階段下各部位的受力均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

表2 橋梁穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

6 結(jié)論

綜上所述，在高速公路橋梁施工中，橋墩施工不僅施工量大，并且在施工條件和施工環(huán)境的影響下，加大了施工的難度。本文通過實(shí)際案例，對(duì)高速公路橋梁高墩的施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析，工程施工后取得了良好的施工效果，不僅保證了工程的施工質(zhì)量，同時(shí)也保證了工程的施工進(jìn)度，綜合效益良好。

[1]謝豐澤.橋梁高墩施工的關(guān)鍵技術(shù)與控制研究[J].廣東科技,2013(22)：157.

[2]梁建偉.現(xiàn)澆梁高墩支架施工技術(shù)探討[J].中華民居(下旬刊),2014(1)：56-57.

[3]汪洋,楊金禮.公路橋梁墩臺(tái)施工技術(shù)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2013(5)：157.