劉　衡

(湖南省永吉高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南 吉首　416000)

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空心薄壁高墩垂直度控制方案分析

劉衡

(湖南省永吉高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南 吉首416000)

隨著山區(qū)高速公路的建設(shè)，橋墩的高度也越來越高，施工誤差也隨之變大，且在多種荷載共同影響下，墩身垂直度極易超過結(jié)構(gòu)容許的臨界值。通過湖南省默戎特大橋橋墩的工程實踐經(jīng)驗，分析了模板定位要素，并提出了采用激光垂準(zhǔn)儀和全站儀配合校正模板的液壓爬模施工方案，從而保證模板精確定位，準(zhǔn)確控制高墩垂直度。該控制方法在高墩爬模施工應(yīng)用中具有一定的參考價值，對于類似工程具有一定的參考借鑒意義。

；空心；薄壁；高墩；垂直度；施工技術(shù)；液壓爬模

0　引言

隨著山區(qū)高速公路的不斷建設(shè)，連續(xù)剛構(gòu)橋由于其結(jié)構(gòu)簡潔、跨越能力強，成為跨越山谷、河流的主要的結(jié)構(gòu)形式[1-10]。因地形、地質(zhì)條件的限制，百米以上的高墩也隨之出現(xiàn)。

隨著墩高的增加[11-16]，施工誤差也會隨之變大，并且在多種荷載的共同影響下，墩身垂直度極易超過結(jié)構(gòu)容許的臨界值。從而嚴(yán)重影響到橋墩及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此需要深入研究高墩垂直度的控制方法。

夏龍[17]對高75 m的連續(xù)剛構(gòu)橋主墩的施工模板進行了分析，其中墩身垂直度采用全站儀與鉛直儀進行控制，控制誤差為0.3%H且≤20 mm。

周登燕[18]等對某連續(xù)剛構(gòu)橋主墩采用液壓滑膜施工技術(shù)，并通過標(biāo)志法、重垂球、全站儀測量法保證橋墩垂直度≤20 mm。

張允海[19]等對某薄壁空心高墩的翻模施工方案進行了分析。

陳建平等[20]根據(jù)日照溫度墩頂位移近似解提出了施工中控制墩身變形和軸線偏位的方法。

柴勇[21]介紹了某特大橋橋墩滑模施工技術(shù)方案，并采用懸掛重垂線的方法保證橋墩垂直度≤20 mm。

蔡新寧等[22]在某特大橋中采用高墩液壓滑翻結(jié)合系統(tǒng)進行高墩施工，并對其特點進行了介紹。

張全良等[23]對某高架橋薄壁空心墩線性控制以及翻模施工方案進行了分析，其中墩身垂直度采用垂準(zhǔn)儀控制。

本文通過湖南省默戎特大橋空心薄壁高墩液壓爬模墩身垂直度控制的工程實踐經(jīng)驗，對空心薄壁高墩的垂直度控制方案進行分析，并針對垂直度控制難點，提出校正模板的垂直度控制方案，保證模板在未澆筑砼之前位置偏差<5 mm，澆筑后偏差≤10 mm，對于類似工程具有一定的參考借鑒價值。

1　工程概況

湖南省某特大橋，上部結(jié)構(gòu)為6×30 m+(95 m+3×170 m+95 m)+3×30 m，引橋為30 m預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式T梁，主橋為5跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)單箱單室箱梁。箱梁材料為C55砼。箱梁根部梁高10.75 m，端部及跨中3.75 m，根部至跨中(端部)采用1.8次拋物線變化過渡；箱梁頂部寬12 m，底部寬6 m，底板厚度為100～32 cm，腹板厚度為90～50 cm。主橋最高主墩高119.292 m，材料為C50砼，采用箱型+雙肢組合式結(jié)構(gòu)。

主墩立面圖如圖1。

圖1　主墩立面圖(單位；cm)

2　高墩垂直度影響因素

薄壁空心高墩墩身垂直度影響因素包括多種因素，主要有以下方面。

2.1施工誤差產(chǎn)生的初始缺陷

在實際工程中，墩身難免產(chǎn)生各種初始缺陷，如幾何尺寸偏差、材料不均勻以及墩身垂直度偏差等。對于長細(xì)比較小的墩身來說，施工造成的初始缺陷和誤差對墩身造成的影響較小甚至可以忽略。而對于長細(xì)比較大的高墩和超高墩，初始缺陷和誤差往往較大，難以忽略不計。

2.2外荷載引起的墩身位移

墩身在施工過程中，除存在施工偏差外，還受到自重、溫度、施工偏載以及風(fēng)荷載等的作用。若不考慮墩身自重等豎向荷載引起的 P-Δ效應(yīng)，其他外荷載引起的墩身位移也會影響墩身垂直度。

3　垂直度精度檢測分析

高墩施工過程為復(fù)雜的動態(tài)高空作業(yè)，且墩身普遍采用大體積混凝土和大模板，模板控制起來難度較大，模板的控制成為施工控制的重中之重。所以在控制好外荷載引起的影響外，墩身垂直度最終可歸結(jié)為施工模板定位精度的控制，當(dāng)施工模板的精度達到要求時，墩身垂直度也隨之滿足要求。故如何保證施工模板的定位精度是控制墩身垂直度的關(guān)鍵。根據(jù)本項目現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，共實測50次，其施工模板偏位因素占88%，檢測數(shù)據(jù)如表1。

表1 施工模板定位精度實測數(shù)據(jù)序號影響因素出現(xiàn)實次數(shù)占比/%1澆筑混凝土前、后爬模模板偏位>5mm4488.02塔吊或地泵操作時對墩身模板的擾動48.03模板爬升過早24.0合計50100.0

4　高墩垂直度模板定位精度控制

高墩施工過程為復(fù)雜的高空作業(yè)，本文針對高墩的模板施工特點歸納以下施工控制建議。

4.1提高模板操作工人熟練程度措施

操作工人的熟練程度與施工管理是否到位密切相關(guān)，必須通過制定相關(guān)制度，由表2可知，首先對模板操作工人進行專業(yè)技術(shù)交底，針對墩身施工制定不同的施工技術(shù)方案，如《墩身加工及安裝技術(shù)》、《爬模施工技術(shù)》、《墩身混凝土施工技術(shù)》。并組織工人定期定時學(xué)習(xí)；其次調(diào)模操作工人經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)、檢查，專人專崗，掌握施工工藝和技術(shù)要領(lǐng)。

表2 提高模板操作工人熟練程度的措施內(nèi)容檢查方式檢查標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)檢查技術(shù)交底內(nèi)容及交底對象檢查歸檔的技術(shù)交底有技術(shù)交底,技術(shù)交底內(nèi)容包含模板校正及加固方法,且組織工人學(xué)習(xí)8h以上核對調(diào)模加固工人是否是參與培訓(xùn)的熟練工人現(xiàn)場核對調(diào)模工人人員固定,是經(jīng)過培訓(xùn)的熟練工人

4.2減小澆筑時震動大的措施

由于本項目爬模架體高7.4 m，模板高4.5 m，合計高度11.9 m，混凝土泵管若固定在鋼筋上，則澆筑時對模板的振動影響較大，現(xiàn)場采取將泵管固定于塔吊來減少泵管震動影響模板。

4.3溫度、大風(fēng)控制措施

溫度對橋墩垂直度的影響，實質(zhì)是墩身兩側(cè)不均勻溫差所引起的，表3為左幅6墩(墩高19.292 m)在溫差10 ℃時的實測數(shù)據(jù)，施工工程中通過設(shè)置臨時橫撐，以提高墩身垂直度的精度。

表3 墩身溫差引起的垂直度偏差階段墩身施工完畢/mm設(shè)臨時橫撐/mm溫差10℃3416

根據(jù)設(shè)計氣象資料，橋址處多年平均風(fēng)速0.8 m/s，氣溫16 ℃，經(jīng)現(xiàn)場采用激光垂準(zhǔn)儀對該橋引橋某墩柱第7節(jié)成品進行測量，測得墩柱無明顯擺動(擺動不足1 mm)，風(fēng)荷載對本橋垂直度基本沒有影響。

4.4模板定位方法

墩身模板是通過對拉桿、螺栓、絲杠之間的連接進行定位，如圖2，在模板定位時，傳統(tǒng)方法是爬模后移裝置中的絲杠為模板位置調(diào)整施加動力(頂伸——模板前傾；拉縮——模板后仰)，在模板調(diào)時，絲杠都受較大拉力或壓力。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如表4，模板澆筑前后位置偏差大，其中最大值>20 mm，必須對模板定位方法進行改進。

通過定位模板四角拉桿后再轉(zhuǎn)換絲杠受力狀態(tài)，此時模板產(chǎn)生的位移不再是絲杠位置，經(jīng)現(xiàn)場實測，該模板定位方案引起的最大偏位僅5 mm，且控制結(jié)果為墩柱垂直度最大偏差僅13 mm。 如表5。

圖2　模板定位及測點分布圖

表4 墩身溫差引起的垂直度偏差點號左幅6號墩第10節(jié)澆筑前/mm澆筑后/mm澆筑砼前后模板偏差/mm1#-28102#71253#41284#-38115#415116#728217#216148#31815

表5 模板定位方案調(diào)整后墩身垂直度偏差墩號節(jié)段號澆筑前最大偏差/mm澆筑前后模板偏位最大值/mm墩身垂直度偏差/mm左幅6#墩第11節(jié)-478第12節(jié)5813第13節(jié)31112

4.5模板定位測量控制

通過對左幅6#墩第10節(jié)的測量，如表6，垂準(zhǔn)儀和全站儀測得結(jié)果相差較大，最大達到5 mm。所以優(yōu)化墩身垂直度控制測量方法勢在必行。

表6 測量方法比較表點號全站儀測量垂準(zhǔn)儀測量差值順橋向/mm橫橋向/mm順橋向/mm橫橋向/mm順橋向橫橋向1#2-44-52-12#437-23-53#-33-34014#-35-15205#5343-106#26543-27#6-38-2218#4233-11

采用激光垂準(zhǔn)儀和全站儀配合校正模板定位精度。首先利用全站儀對被檢測高墩的承臺放樣控制點，作為施工過程中高墩控制點，并在控制點上安裝垂準(zhǔn)儀進行測量；在墩身開始澆筑時，采用全站儀進行施工放線，放出基礎(chǔ)縱橫兩條軸線方向4個控制點，以其指導(dǎo)墩身施工；將2臺激光垂準(zhǔn)儀同時置于墩底的同一條軸線上2個控制點上，并測出墩身的縱、橫軸線，如圖3。

圖3　墩身控制點示意圖(單位；cm)

左幅6墩共澆筑墩柱10節(jié)，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)各節(jié)段初始偏位大于5 mm的共有3段，最大偏差分別為7、8、8 mm，根據(jù)測量結(jié)果，對模板進行調(diào)整，調(diào)整后模板初始偏差分別為2、4、5 mm，保證模板在未澆筑砼之前位置偏差小于5 mm。

5　結(jié)語

1) 本文通過分析高墩垂直度模板定位影響因素的統(tǒng)計，施工模板偏位因素占88%，是高墩垂直度模板控制的重點。

2) 采用激光垂準(zhǔn)儀和全站儀配合對高墩爬模施工模板的定位精度控制，充分利用了以往測量方法的優(yōu)點，提高了高墩的垂直度，保證模板在未澆筑砼之前位置偏差<5 mm，澆筑后偏差≤10 mm，比常規(guī)方法的控制精度有較大提高。

3) 本文高墩垂直度控制方法確保了施工質(zhì)量，同時也節(jié)約了施工成本。該控制方法在高墩爬模施工應(yīng)用中具有一定的參考價值，對于類似工程具有一定的參考借鑒意義。

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2016-08-02

劉衡(1988-)，男，主要從事高速公路管理工作。

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