高速公路桥梁高墩施工技术的应用

2020-03-12田春员

工程技术研究 2020年4期

田春员

（云南腾陇高速公路有限责任公司，云南德宏 679300）

1 高速公路桥梁高墩施工现状

1.1 施工模式单一

当前我国交通行业蓬勃发展，涉及区域广泛，对于地貌结构相对复杂的平原、盆地以及高原等地区，使用过于单一的施工模式进行施工往往难以达到工程技术标准。当前在高速公路桥梁高墩施工中，最为常见的方式有三种，分别为爬模施工、滑模施工以及翻模施工。这几种施工模式虽然能满足工程基本施工需求，但是对于特殊地质和地理结构的施工区域难免存在技术盲区，这也会对高墩施工的施工质量造成不良影响。

1.2 人才短缺

由于公路桥梁工程本身的复杂属性，施工过程涉及多种施工工艺，参与工程施工的设计人员和技术人员本身必须具备全面的专业知识和丰富的施工经验。但是由于我国基础建设当前处于快速扩张状态，市场涌现大量工程建设项目，公路桥梁高墩施工工程尤是如此，建设过程中需要大量专业人才。但通过调查可以发现，当前该行业中相关人才严重短缺，技术人才储备不足，直接影响了高墩施工前期设备、施工过程等整体质量。

1.3 工程施工周期较长

公路桥梁高墩工程属于高空施工作业，施工期间很容易受到外界环境的干扰，一旦受到环境或天气的影响，容易延误工期，因此施工周期往往需要很长时间。高墩结构的整体高度绝大多数超过30m以上，期间涉及砼浇筑施工与养护、模架安装施工与拆除施工等，都需要较长的施工周期才能完成施工任务。

1.4 工程后期养护不到位

对于高墩施工而言，施工作业结束之后，施工单位还需重视后续的主体养护工作。实际上，很多工程在施工任务完成之后都存在养护不到位的情况，部分施工单位为了节省人力物力和维护资金，甚至直接省略养护流程，这种行为很容易导致高墩受损，为整个工程埋下重大安全隐患，此外，还会缩减高墩结构的使用周期。

1.5 施工设备需求数量较大

与普通工程相比，高墩施工的周期相对较长。为了尽快完成施工任务，不拖延工期，施工单位往往会同时开展多个高墩结构的建设施工作业，工程中高墩施工的建设规格是保持一致的，对于工程施工设备以及模板材料的需求也是相同的，如果采用多个高墩同步施工的方式，那么需要大量相同的施工机械设备和施工材料才能保证施工任务在预计期限内完成。

1.6 工程施工质量要求较高

高速公路桥梁中的高墩结构，是工程中具有承上启下功能的重要结构，因此其施工质量控制标准是非常严格的。其控制标准的严格性主要体现在以下两点：首先，工程对于墩柱的定位要求比较严格。高墩墩柱的横截面积较小，整体高度较高，因此结构重心也比较高，在正式进行定位之前，技术人员首先必须精确测量，确定高墩轴线位置。其次，加强高墩施工的接缝工艺控制及处理。高墩结构在公路桥梁工程中一方面要承担结构上方荷载，与此同时还要分担外力并且承载水平荷载，如果工程接缝处理质量不达标，会直接影响高墩结构的负荷能力。

2 高速公路桥梁高墩施工类型

2.1 圆柱高墩施工

通常情况下，如果工程中的高墩施工类型为圆柱高墩施工，那么墩身的高度一般不会超过30m。工程中常用的模板类型为定型钢制模板，技术人员实施浇筑施工的时候，要结合工程实际技术要求选择浇筑模式，可为分阶段浇筑或者一次成型浇筑。施工人员安装模板的时候，需要借助相关起重装置来完成。圆柱墩施工期间，一般将施工平台搭设在墩顶结构的四周以便用于施工防护，以施工平台作为基础，还要加设爬梯，以便技术人员和施工人员上下通行，柱体的顶端结构也要与施工平台进行稳固连接。

2.2 矩形高墩施工

一般而言，矩形高墩的整体高度通常控制在30～60m，由于墩身整体高度相对较高，因此施工期间施工人员通常会使用翻模施工工艺以及液压爬升施工技术。采用翻模技术施工时，需要借助塔吊等起重设备，施工风险指数较高。使用液压爬升施工方式的时候，无需借助外力，机械化程度相对较高。施工单位在作业期间通常会在矩形墩模板的周边设置完全封闭的围护结构，现场施工人员的通行要借助工程电梯或者安全爬梯结构。

2.3 薄壁空心高墩施工

在3种高墩中，薄壁空心高墩的整体高度是最高的，一般高度都超过60m。施工单位在进行薄壁空心高墩施工的时候，最常见的施工工艺就是液压爬模施工技术，此种施工方式可靠性较高，施工期间现场工作人员需乘坐施工电梯通行，模板的作业平台必须与安全通道保持良好连接。

3 高速公路桥梁高墩施工技术实际应用

3.1 工程案例

文章选取云南腾陇高速公路护国河大桥高墩施工工程作为案例进行分析。该工程主桥结构的桥墩为墩梁固结墩结构，结构采用类型为空心薄壁墩结构，墩身结构应用了双肢截面矩形空心墩，各肢间的实际距离为12.5m，墩肢周围设置了0.5×0.5的倒角，墩体的顶端和底部都设置了实体段，长度控制在3m。桥梁的横向与纵向结构分别设置了系梁结构，使得横向的桥梁墩和纵向的双壁墩结构紧密连接，以保证整体性和稳定性。

3.2 高墩施工技术应用方案

（1）机械设备选择。云南腾陇高速公路护国河大桥墩身高度较高，施工期间为了便于施工材料的便捷输送，施工单位需遵守安全性原则、科学性原则以及经济型原则，审核对比多个施工方案，最终明确实际施工需求，正确选择工程所需机械设备。针对案例工程的实际情况。施工期间应选用塔式起重机装置辅助施工，此种类型的起重设备能够满足工程中的起重量需求，与此同时无需投入过多运营资金，间接节约了工程施工成本，且施工效果良好。此外，为了便于混凝土材料的应用，施工期间还需应用混凝土泵装置。

（2）高墩施工主要工艺。为了更好地节省施工成本，增加实际经济收益，也为了满足工程的技术需求，本案例选择翻模施工作为首选施工方式。翻模施工中，主要包括3大结构，分别为支架结构、内外作业平台结构以及三节段大块组合模板结构。施工人员进行砼浇筑施工时，首先要使用塔式起重装置，并与电动导链结构相配合，以便提升作业平台，同时带动支架结构，令模板保持向上翻升的状态。在翻模施工中，作业平台结构、支架结构以及模板结构的造价成本比较低廉，且施工难度较低，作业平台和模板的安装过程简易，通常能够一次成型。此种支架结构和模板适应性较强，可以适应多种混凝土施工工艺及输送模式。施工期间，技术人员需要实时检测以便及时纠错。

（3）翻模模板施工。翻模结构又可细分为6个部分，其中包括内模脚手架结构、三层大块组合模板结构、外模爬架结构、围檩结构、提升装置以及穿墙对拉螺栓装置。在模板施工过程中需重点注意：①爬架结构。爬架结构通常由多个立柱单元结构组成，其借助螺栓零件与型钢连接成为一个整体。爬架结构中的立柱，是由型钢和前后的立柱结构组成的。②爬架提升系统。施工过程中所用的爬架的提升模式为整体提升，提升时需同时借助4个导链结构，期间技术人员要注意导链着力点的设置，导链的下方着力点要集中在爬架结构的提升吊环装置上，上方着力点应该设置在墩身结构周围的骨架结构上。提升模板期间，要使用扶墙脚轮完成导向定位，以确保提升施工的安全可靠性。③锚固系统。爬架结构的立柱下方，还包括挂臂结构和下挑梁，施工人员想要连接上锚板和下锚板，需要借助销轴来完成。上锚板和下锚板结构都是由钢板材料焊制而成，施工人员进行锚固处理的时候要使用穿墙螺栓来完成。

（4）钢筋制作与安装。鉴于墩身结构的高度较高，因此施工人员在连接墩身结构的钢筋时，通常要使用滚轧式连接工艺，期间应使用滚轧直螺纹施工设备。施工人员在安置施工机械的时候，其周围要预留出充足空间，并对设备本身进行加固处理，与此同时要做好设备的防水处理。滚轧设备的中心轴线位置要与连接的钢筋保持同一高度。施工人员使用切割机装置实施钢筋的切断处理时，钢筋材料的切面要与轴线位置保持90°。施工人员进行钢筋剥肋处理的时候，要注意控制操作速度，速度不能过快。钢筋剥肋施工完成之后，要控制好力度，防止用力过大撞切滚丝轮。墩身的主筋结构应使用Ⅲ级钢筋材料。想要将其实施竖向连接存在一定的难度，因此施工期间，施工人员需要将钢筋和作业平台实施临时固定，然后完成脚手架的搭设工作，支架结构外层需要设置密闭安全网护栏，其顶部还要加设扶手，以确保施工安全。墩身结构周边要设置带肋且防裂的钢筋网结构，其余墩柱表层之间的距离应控制在2cm左右。施工人员连接主筋的时候，要选择剥肋直螺纹套筒模式，绑扎钢筋时要注意接头位置的距离，控制在4.5m左右，绑扎期间施工人员直接使用定尺钢筋材料进行连接，无需重新下料，这种操作模式可有效避免材料浪费。在链接同一断面的主筋时，施工人员要选择间隔施工的方式，接头数量不得超过断面的一半。如果墩身主筋和预应力钢筋结构和横系梁筋结构出现冲突，施工人员要适当调节横系梁部分钢筋的位置。

（5）模板安装。想要有效控制墩身浇筑之后的外观表层质量，模板在正式安装之前必须进行打磨，并且要完成预拼装。施工人员要注意核查模板的尺寸和材料平整程度，以保证其与工程设计标准相符。施工人员在对模板表层实施磨光处理之后，要进行彻底清理。涂抹脱模剂的时候，要遵守轻薄均匀的原则，以确保后续脱模后砼结构外观质量。固定模板结构的内侧和外侧时通常使用拉杆装置，拉杆的外层要加套硬塑管，以便后续能够循环使用。确定模板安装位置之后，外部结构要使用支撑结构固定，根据模板所处的实际高度和安装位置，施工人员要适当调整外部支撑结构的间距设置、支撑点以及支撑角度和间距等参数，保证模板的侧向压力值处于既定范围内。

（6）砼施工。施工人员正式开始砼浇筑之前，先要实施模板清洁工作，将其中存在的杂物彻底清理干净之后，还要加水润湿。浇筑施工应选用分层浇筑的方式，厚度控制在35cm左右。施工人员进行砼振捣施工的时候要借助插入式振捣装置，振动装置与侧模之间的距离要控制在10cm左右。砼浇筑施工期间施工现场要安排专人负责模板的看护工作，防止模板中固定零件松动或脱落发生跑模。与此同时，技术人员还要关注混凝土流动性、和异性、均匀程度以及坍落度等重要参数的控制。进行高墩施工时，砼搅拌工作需要在施工现场的混凝土搅拌站集中完成，然后使用运输车运送到施工现场，借助泵浇筑的施工模式完成浇筑施工。在此过程中施工人员要对泵送装置实施固定，以确保输送过程的安全稳定性。墩身结构实施分层砼浇筑施工时，要注意控制砼结构的顶部高度，终凝反应完成之后，施工人员要进行凿毛处理，并彻底清洁，做好各节混凝土结构之间的接缝处理。上述施工流程全部结束后，施工人员要使用塑料薄膜对砼结构实施遮盖，并定期润湿养护至少一个星期。

（7）翻模与模板拆卸施工。施工人员在完成混凝土的凿毛处理之后，要提升爬架结构，此时即会进入到下一阶段的钢筋绑扎施工及安装施工环节。钢筋绑扎施工完成之后，等到混凝土凝结强度达标，施工人员便可进行底部结构模板的拆除，此时顶部的模板结构无需拆除，可继续用作持力点。在实施模板拆除是施工人员需借助人工塔吊装置以及电动葫芦设备。模板拆除之后几进行提升期间，要保持整洁，施工人员均匀涂抹脱模剂之后可以开展下一环节的施工操作。

3.3 高墩施工技术应用重难点

（1）模板工程技术应用难点。主墩结构的爬模模板需要使用钢制模板，其中面板结构使用的钢板规格为3mm，模板整体高度为4.65m。模板的竖肋结构要使用槽钢材料。墩身内部的模板一般使用常规建筑模板，安装之前要进行提前拼装。在连接直面拼缝模板的时候，其背楞结构使用的是双槽钢，因此可以连接芯带放入其中，再借助芯带销插入其中实施连接。连接阴角拼缝模板的时候，施工人员要使用连接芯带实施连接，连接阳角拼缝模板的时候，要使用斜拉杆装置进行连接。模板施工中应该使用D20型号的对拉螺栓装置，这种对拉螺栓自身强度较高，且易于清理，如果在施工中不受损可以多次循环使用。砼浇筑施工时也会用到此种螺栓装置，为防止振捣装置与其外壳发生冲突，退模期间要及时拔出对拉螺栓装置，最大程度降低气割方式的应用频率。

（2）液压爬模架体安装难点。①模板的支设施工以及爬锥预埋模板的支设施工。施工人员在实施承台施工时，要注意事先预留插筋，以便后续实施支模施工时顶紧模板的下部结构，防止模板位置出现偏差。支模施工开始之前施工人员要确定模板线的具体方位，然后实施打磨处理，此外还不能忽略模板垂直度的核查。支设施工完成之后，施工人员要进行爬锥的预埋施工，其中包括预埋件板、爬锥以及高强度螺栓装置。施工期间需要注意，螺栓的头部和预埋板之间要使用焊接的连接方式，爬锥与螺栓的连接处要涂抹黄油，以防混凝土施工期间有砼混入到螺栓的间隙中。②架体的安装施工。施工人员首先将架体实施组装，将各单元架体组装在一起，然后实施安装，安装期间要注意控制高强螺栓的旋放深度。施工人员在吊装上下平台结构的架体时，要使用提升装置，将架体起吊之后，要安装在固定的附墙挂座上，架体放到承重销上之后便可完成安装。完成架体安装之后，要安置临时脚手板，并利用铁丝实施加固。主平台结构及下平台结构安装操作完成之后，要进行上平台结构的安装，施工人员要将钢管和扣件实施链接，然后安装地梁结构，最终完成平台结构模板材料的铺设施工，此外不要忽略安全网以及防尘装置的安装施工。施工作业平台中的转角位置不进行爬升施工的期间要安装模板进行封闭管理，以保证工程施工安全。

（3）钢筋工程技术应用难点。施工人员在进行钢筋施工时，首先要完成钢筋材料以及劲性骨架的加工处理，随后进行定位安装施工，然后完成主筋接长处理，最后对主筋结构实施定位测量，完成水平钢筋的绑扎和箍筋施工。钢筋工程中的劲性骨架具有较大强度和刚度，这种架立结构需要在工程中的钢筋加工厂中完成加工操作，然后使用运输装置运到施工现场完成材料拼接，施工期间，该结构通常设置在墩身结构的中心，连接过程要使用焊接方式才能保证结构完整性。实施钢筋加工的时候，主筋长度应该控制在9m，施工人员连接主筋的时候要使用直螺纹套筒模式，实施水平箍筋加工处理的时候要在加工厂完成，然后进行处理运输。运输到现场之后，钢筋材料要根据其规格、型号、生产编号等参数进行分类安置管理。一般而言，墩柱结构中使用的主筋结构为双排钢筋结构，接长处理要严格遵守施工顺序由内向外进行处理。施工人员运送钢筋的过程要使用塔吊和滑轮装置，将单柱运送到规定位置之后，要将其安置在劲性骨架上方，并实施临时固定，然后连接套筒装置。进行水平箍筋绑扎施工的时候，要遵守由外向内由上到下的施工顺序实施操作。

（4）墩身混凝土浇筑技术应用难点。墩身混凝土中的混凝土材料进行拌和施工时必须在拌和站完成，当罐车装置将其运输到工程施工现场之后，要实施泵送完成施工。在此期间施工人员需要重点控制每层砼浇筑厚度，并做好模板的打磨清理工作，对于上一节已经完成施工的砼结构及时实施凿毛处理。施工人员使用振捣装置振捣混凝土的时候，插入深度要严格控制，遵守快插慢拔的操作要求，避免其振捣装置拖拽混凝土材料。施工期间振捣装置的移动方位要控制在其半径尺寸1.5倍的范围之内，施工人员布料时，砼的下落高度不得超过2m以上，如果参数超标，需要采取串筒布料的方式。

4 高速公路桥梁高墩施工技术质量控制措施

4.1 机械设备质量控制措施

高墩工程使用需要应用大量机械设备，其设备质量与工程实际施工效果密切相关，施工人员实施设备质量控制时需重点注意以下3点。

（1）施工人员要准确提升设备的顶升参数，明确塔吊装置的提升性能，确保其参数符合工程施工标准。

（2）实施混凝土搅拌施工、材料运输以及泵送的施工设备要进行严格质量筛查。技术人员还要检测施工现场的配备功率和发电机储备情况，以防止停电等突发情况对设备运行造成的影响。

（3）施工人员要重点检查模板质量、性能、稳定程度和刚度等。对于必须进行试验检测的模板结构，要按照规定完成检测流程，需要实施预压处理的也不要忽略。施工现场实施模板拼装时，要注意控制痕迹的规律性，模板的棱角结构位置不能存在损伤，每次脱模之前必须进行除垢，模板的平整度要符合施工标准之后才能涂抹脱模剂。模板交接位置，要使用双面胶进行粘结合紧处理，以防止出现漏浆的情况。正式开始浇筑施工之前，施工人员要检查模板支撑结构的稳定性，如果扣件出现松动情况要立即实施加固处理。施工人员进行浇筑或吊装施工的时候要避免对模板结构造成冲击，模板拆除之前，首先要拆除对拉螺栓装置以及相关预埋件。施工现场对模板以及其他构件实施保存管理时，要避免光照和潮湿。对于面板材料而言，防水处理尤为重要，面板切割完毕之后，通常要在其切割位置涂抹专用防水油漆进行封边处理。每节塔柱混凝土结构清理完毕之后，要使双面胶合模夹紧。对于模板的拼装质量和加工尺寸要实施严格控制，误差必须控制在技术标准设定的范围之内。

4.2 高墩施工人力资源管理质量控制措施

人是施工过程的主体，也是工程项目建设的决策者、管理者以及操作者，工程质量的形成受到所有参建人员的共同作用，人的文化水平、技术水平、决策能力、管理能力等是影响工程质量的关键因素。想要做好人力资源的质量控制管理工作，必须采取以下措施：（1）加强事前控制。制定工程质量目标，据此建立健全项目部质量管理的组织机构，部门及各部门人员做到分工明确，责任到人，分清责任权力边界，每人都须签订目标责任书。（2）要进行工前培训。施工前对施工技术人员进行培训考试，针对各分项、分部工程特点、难点、重点，依据相关规定进行培训，考试合格后方可上岗。（3）每道工序施工前，由项目或工区技术负责人对班组长进行书面交底，各班组负责人对操作人员进行交底，交底双方都须签字。（4）每道工序完工后由现场施工技术人员签字认可后，并经监理工程师签认后方可进行下道工序。

4.3 高墩施工材料质量控制措施

施工材料作为建设工程的核心组成部分，直接关系到整个高墩工程质量的好坏。施工人员需严格控制材料进场验收工作，对于质量不过关的施工材料一律返厂处理。工程中使用的集料必须出自相同的出料厂，与此同时还需注意砼配比，以确保后续砼表层色泽与质量。

4.4 高墩施工工程方案质量控制措施

工程的施工方案和操作方式与工程质量密切相关。为了保证工程施工的科学合理性，施工之前，施工单位必须进行图纸会审，在项目开始之前组织相关技术人员参与图纸会审会议。会审结束之后，要在工程设计交底完成之前将图纸上交到工程设计单位，等待修改意见。此外，要注意控制施工组织方案、技术应用方案、施工设计以及工程建设要求等资料的编制工作，进而明确最终工程施工与设计方案。对于工程中的技术难点、高危施工环节等，施工单位要设立专门的分项工程，并为其编制特定的施工方案与突发事件应对策略。工程的施工方案与工程设计的编制必须建立在遵守法律法规的基础之上。

4.5 高墩施工工艺质量控制措施

（1）分层面混凝土防错台施工质量的控制。施工人员要在模板的下部实施爬锥预埋施工，利用爬锥装置以及预埋的螺栓装置压紧下口位置，这样一来，即使施工过程中出现错台，也能将其误差控制在合理范围之内。

（2）混凝土施工质量的控制问题。①施工人员必须保证砼振捣的密实程度，振捣期间必须避免漏振和不均匀的情况。②施工现场的拆模时间要严格控制，混凝土如果没有达到既定强度，就实施拆模施工，必将造成其表层受损。③为了保证砼结构接缝位置的美观程度，施工过程中必须重视接缝线的美化平整处理。施工人员在实施每层的浇筑施工之前，要预留好顶口位置的分缝线，浇筑施工结束之后要对施工缝位置实施凿毛加工，加工完成并清理之后要对接缝位置实施保护，相邻节段的砼结构的接缝位置必须保证顺滑平直。④施工人员开展浇筑施工前要核查接缝表层状态，并适当清理，浇筑期间要重视接缝两边位置的振捣施工质量，以保证接缝线位置处于饱满状态。⑤施工人员实施砼结构养护施工的时候，养护方式的选择要结合气候情况适当调整。

（3）工程成品保护施工质量控制。①现场工作人员必须注重混凝土表层的保护工作，其不得遭受重击及碰撞。砼结构表面不得使用硬物刮划，也不得在上方胡乱涂写。施工人员不得手动接触或者使用不洁物品擦拭混凝土表面。②混凝土下部结构通常要使用土工布等遮盖物覆盖，其周围不得堆放施工用品，工作人员也要尽量绕行。③拆模施工完成之后，如果砼表层沾染浮灰，施工人员需要立即使用细砂纸将其清除。④砼浇筑施工期间模板底口位置要使用塑料膜实施阻隔，防止浇筑期间漏液渗入其中污染已经浇筑完成的砼结构。⑤对于砼结构中容易遭受意外污染的部分要使用遮盖物实施保护，防止电梯塔吊等施工装备与其接触发生剐蹭。此外施工期间使用的金属类设备要定期检查其腐蚀情况，做好防腐处理。

4.6 恶劣条件下施工质量控制措施

（1）强降雨天气施工质量控制措施。施工前与当地气象部门签订服务合同，及时掌握气象趋势及动态。根据当地气象水文资料预报，做好预防的准备工作，有预见性地调整有关项目工作的顺序，尽量避免暴雨对施工的不利影响。

（2）低温环境施工质量控制措施。冬期施工是指根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5d稳定低于5℃时混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工。对于低温环境下的高墩施工，在实施质量控制时需重点注意以下方面：①焊接钢筋宜在室内进行，当必须在室外进行时，应采取挡风措施，减少焊件温度差，禁止雨天现场露天焊接，焊接后接头必须采取保护措施。②模板工程混凝土浇筑前必须将模板表面的积水清理干净。冬期施工期间，用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，在抗压强度达到设计强度的40%前不得受冻。根据与结构同条件养护试件的试验，证明混凝土已达到要求的抗冻强度及拆模强度后，模板方能拆除。砼结构拆模时，砼与环境的温差不大于15℃，当温差在10℃以上，但小于15℃时，拆模后的砼表面要临时覆盖。③混凝土搅拌拌制混凝土的各项材料温度，应满足混凝土拌合物搅拌合成后所需要的温度。当材料原有温度不能满足需要时，应首先考虑对拌和用水加热。注意搅拌用水加热时水温不得高于60℃。根据混凝土浇筑当天的实际温度，换算出各项材料需要加热的温度，但不得超过上述的最高温度规定。砂石料不得有冻结团块，投料前用热水或温水冲洗搅拌机，投料顺序为骨料、水，搅拌，再加水泥搅拌，可延长拌和时间。混凝土出机温度不宜低于10℃，入模温度不低于5℃。④混凝土运输搅拌车运输混凝土时，用保温材料（棉毡布等）将运输混凝土的容器包裹起来，并对其容器用热水预先加热。混凝土养护混凝土养护时的温度不得低于5℃，在温度低于5℃时不应向混凝土和覆盖物上洒水养护。混凝土浇筑的过程与养生保温的步骤应该同步。混凝土内外温差不得超过25℃，混凝土表面温度平均保持在15℃左右，最低处不低于5℃。总之，在高墩施工作业中，只要从人、料、机、方法、环境进行控制，就会实现预期质量目标。