高速公路橋梁建設(shè)中高墩施工技術(shù)應(yīng)用

周洋洋、閆梅

（1.山東高速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250001；2.山東省新宇建筑工程設(shè)計(jì)有限公司，山東濟(jì)南 250001）

0 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，道路和橋梁建設(shè)速度加快。高墩施工技術(shù)在高速公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，該技術(shù)應(yīng)用效果對整體施工水平和高速公路的質(zhì)量有重要影響。加強(qiáng)高墩施工技術(shù)研究，促進(jìn)高墩建造水平的提高，對全面提高高速公路建設(shè)水平有重要作用?；诖耍恼虏捎美碚撗芯颗c實(shí)踐驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對高墩施工技術(shù)進(jìn)行分析，以更加直觀地說明其技術(shù)要點(diǎn)、施工參數(shù)等。

1 高速公路橋梁高墩施工難點(diǎn)分析

1.1 環(huán)境復(fù)雜、施工難度大

高速公路高墩橋梁多建在地勢較為復(fù)雜的山區(qū)，施工過程中材料、設(shè)備運(yùn)輸較為困難。高墩的截面面積相對小、墩身和重心高，施工過程中需要精確控制準(zhǔn)確度，必須準(zhǔn)確定位。因高墩施工必須分節(jié)澆筑混凝土，每次澆筑完成后要進(jìn)行一次復(fù)核測量，同時(shí)高墩施工的管理控制難度大，涉及大量數(shù)據(jù)分析及原材料、設(shè)備的協(xié)調(diào)管理，整體施工復(fù)雜性高。

1.2 施工安全風(fēng)險(xiǎn)高

高速公路橋梁高墩施工屬于典型的高空作業(yè)，需要施工人員長期在高處進(jìn)行復(fù)雜、精細(xì)的作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高。施工現(xiàn)場常常需要平行施工，需要搭設(shè)多套腳手架及安全爬梯，同時(shí)現(xiàn)場多種高空作業(yè)、起吊設(shè)備同時(shí)作業(yè)，需購入大量的安全防護(hù)設(shè)施及臨時(shí)結(jié)構(gòu)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、安全管控投入大。

1.3 施工質(zhì)量要求高

高速公路橋梁高墩施工對質(zhì)量管理要求高。由于分節(jié)施工導(dǎo)致施工過程中會產(chǎn)生大量接縫，接縫處理效果不僅影響結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)影響外觀質(zhì)量，因此對接縫處理的質(zhì)量要求高。在混凝土澆筑過程中必須加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保支架、拉桿、模板、鋼筋及預(yù)埋件的位置及尺寸符合要求，要保證混凝土坍落度在允許范圍內(nèi)，不得離析、泌水等。

1.4 工期控制難度大

高墩的墩身高度較高，所需的混凝土方量較多，且必須分節(jié)澆筑，單次澆筑高度通常為4～6m，對于高度大于40m 的墩柱澆筑次數(shù)最少要達(dá)到8 次，單個墩柱施工周期長，為保證項(xiàng)目工期，需投入多套自成體系的模板，采用平行作業(yè)的施工組織方法[1]。此外，高墩施工質(zhì)量受施工人員專業(yè)水平、機(jī)械設(shè)備性能及周圍環(huán)境等因素所影響，所以整體的施工工期控制難度較大。

2 高速公路橋梁高墩施工技術(shù)分類

2.1 翻模工藝

高速公路橋梁高墩施工技術(shù)中所使用的翻模工藝是將施工平臺修建于高墩墩身周圍，在施工平臺上進(jìn)行翻模機(jī)構(gòu)的架設(shè)。在施工過程中，通過液壓機(jī)構(gòu)提供動力實(shí)現(xiàn)施工平臺舉升。施工平臺舉升至特定位置后，作業(yè)人員開始進(jìn)行定型模板的安裝，施工區(qū)域配有起吊裝置，增為模板的提升及鋼筋的加固增加便捷性。

2.2 爬模工藝

另一種高速公路橋梁高墩施工技術(shù)為爬模工藝[2]。在該工藝中，同樣使用液壓驅(qū)動的爬升裝置，并將裝置安裝于高墩墩壁周圍，其中爬升裝置主要由液壓支撐結(jié)構(gòu)和內(nèi)爬支腳等結(jié)構(gòu)組成。液壓油缸與上、下爬架間采用鉸接類機(jī)械連接形式。在施工過程中，對液壓缸體進(jìn)行固定，通過液壓桿相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)上、下爬架的舉升與降落。在此過程中，上爬架與內(nèi)套架構(gòu)成獨(dú)立結(jié)構(gòu)，相對應(yīng)的下爬架與外套架組成另外一套運(yùn)動結(jié)構(gòu)，在施工過程中，兩結(jié)構(gòu)相互交替上升，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的爬升與校正。

3 工程概況

臨淄至臨沂高速公路是山東省“九縱五橫一環(huán)七射多連”高速公路網(wǎng)中“縱四”線的重要組成部分，北起G20 濟(jì)青北線，跨越濟(jì)青中線、濟(jì)青南線，南接G1511 日蘭高速，項(xiàng)目主線全長192.639km，采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度120km/h。其中S509分離立交共7 聯(lián)，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁，橋墩采用兩種形式，分別為柱式墩和方墩。小于40m 墩柱共42 根，40～60m 墩柱共54 根，大于60m 墩柱 共4 根。

經(jīng)過綜合技術(shù)對比，該橋高墩施工采用翻模和爬模兩種方式施工，其中S509 分離立交3～8#墩（4m×2.5m 截面）采用液壓爬模，9～12#墩（4m×2.5m 截面）采用翻模，2.2m×2.2m 截面和2m×2m 截面矩形墩均采用翻模。高墩施工采用塔吊、梯籠上下配合作業(yè)。

3.1 翻模施工

在翻模施工中，模板方案中需要對澆筑狀態(tài)下面板、橫肋與豎肋、法蘭等的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行驗(yàn)算，對拉筋的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，對模板的抗風(fēng)性能及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

施工采用定型鋼模，共加工模板4 套，每套模板高度為6m，分4 節(jié)拼裝，每節(jié)1.5m。首件墩柱澆筑高度為4.5m，作為翻模施工的基礎(chǔ)墩，然后以高度4.5m為一個作業(yè)循環(huán)澆筑混凝土，翻轉(zhuǎn)外模。施工時(shí)，先立第一節(jié)模板，由下至上依次為第一、第二、第三、第四節(jié)段模板。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到15MPa 時(shí)，拆除第一、第二、第三節(jié)段模板，將第一、第二、第三節(jié)段模板翻升至第四節(jié)上面，形成拆模、翻升、組拼依次循環(huán)，鋼筋綁扎、澆筑混凝土、養(yǎng)生混凝土、墩身十字線測量定位、測量標(biāo)高的不間斷作業(yè)，直到達(dá)到墩柱的設(shè)計(jì)高度。模板由下至上排列為第一循環(huán)第一、第二、第三、第四、第二循環(huán)第四、第三、第二、第一。

3.2 爬模施工

按照墩柱的設(shè)計(jì)尺寸，采用翻模工藝施工第一節(jié)墩身，高度為9m，模板用拉桿對拉固定。利用塔吊吊裝鋼筋、模板，墩身混凝土澆筑采用泵送。

第一節(jié)已澆筑混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，拆除已經(jīng)固定的模板，鑿毛處理墩頂混凝土，在已安裝的預(yù)埋件的基礎(chǔ)上安裝爬升機(jī)、液壓平臺及模板后移平臺支撐模板，綁扎第二節(jié)墩身鋼筋，并安裝爬模的導(dǎo)軌及液壓系統(tǒng)預(yù)埋件，進(jìn)行第二節(jié)墩身的混凝土澆筑，第二節(jié)墩身高度4.5m。第二節(jié)已澆筑混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，將模板后移后安裝爬模系統(tǒng)的導(dǎo)軌及液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)泵站自動爬升架體到位，安裝吊平臺；進(jìn)行勁性骨架安裝及鋼筋綁扎，安裝預(yù)埋件后合模，進(jìn)行第二節(jié)墩身的混凝土澆筑，澆筑高度與第二節(jié)相同，之后循環(huán)爬升，逐節(jié)進(jìn)行施工[3]。

3.3 質(zhì)量控制

3.3.1 模板質(zhì)量控制

施工前進(jìn)行模板的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行預(yù)拼裝。施工中確保模板螺栓全部安裝到位，并經(jīng)自檢合格后報(bào)監(jiān)理人員驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方能進(jìn)行下一步施工，施工時(shí)應(yīng)檢查復(fù)核模板的軸線、標(biāo)高、截面尺寸、表面平整度、拼接縫等[4-5]。

3.3.2 混凝土質(zhì)量控制

第一，采用拌和站集中拌和混凝土，混凝土拌和站應(yīng)配備電子計(jì)量裝置，確保混凝土配合比符合設(shè)計(jì)要求。

第二，嚴(yán)把材料關(guān)，不合格的原材料堅(jiān)決不能進(jìn)入現(xiàn)場。保持材料料源的穩(wěn)定性，石子、砂、水泥應(yīng)該來自同一廠家，以保證混凝土質(zhì)量穩(wěn)定。

第三，選用專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)水平高、施工經(jīng)驗(yàn)豐富的勞務(wù)隊(duì)伍，施工前做好技術(shù)交底，每天上崗前做好班前教育，嚴(yán)格控制混凝土振搗的部位、時(shí)間等，不得漏振、缺振。

第四，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，既要保證和易性，又要保證流動性?；炷翝仓瓿珊蠹皶r(shí)養(yǎng)生，施工現(xiàn)場環(huán)境溫度高于5℃時(shí)，采用灑水養(yǎng)生方式，高墩柱灑水養(yǎng)生采用高壓水泵養(yǎng)生系統(tǒng)，在墩腳設(shè)高壓水泵，順墩柱設(shè)鍍鋅管上升與爬架連接，在新澆筑的混凝土上圍繞軟管與鍍鋅管連接，在環(huán)繞水管上等距布孔噴水，確保新澆筑的墩柱混凝土均能得到養(yǎng)生。環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，采用帶模板養(yǎng)生的方式，在模板外噴涂8～10cm 的聚氨酯泡沫劑，這樣既能起到保溫混凝土的作用又能起到養(yǎng)生的作用。

3.3.3 大體積混凝土質(zhì)量控制

改善混凝土的骨料級配，降低水灰比，通過摻加高質(zhì)量減水劑增強(qiáng)混凝土流動性。降低混凝土入模溫度，如采用冷水沖洗骨料、攪拌混凝土等方式。減小每次墩柱混凝土的澆筑厚度，同時(shí)在混凝土中埋設(shè)冷卻水管，以加快混凝土散熱速度，降低水化熱，防止混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫?；炷翝仓瓿珊蠹皶r(shí)灑水養(yǎng)生、及時(shí)覆蓋，避免暴曬，夏季氣溫高時(shí)避免進(jìn)行混凝土澆筑[6]。

3.4 安全控制

3.4.1 高空作業(yè)安全控制措施

第一，嚴(yán)格落實(shí)“安全晨會”制度，每天施工前對施工人員進(jìn)行安全教育，定期對高空作業(yè)人員進(jìn)行體檢，嚴(yán)禁患有不適合高空作業(yè)疾病的人員上崗。

第二，從事高空施工作業(yè)人員必須戴安全帽、系安全帶/繩、穿防滑鞋，施工用的工具必須在工具包內(nèi)用繩掛好。

第三，平臺周圍安裝安全網(wǎng)并結(jié)實(shí)扎牢，在冬季寒冷季節(jié)施工時(shí)平臺上的步行板要釘設(shè)防滑條。

第四，氣溫降低結(jié)冰時(shí)嚴(yán)禁梯籠升降和塔吊作業(yè)。

第五，不得使用有嚴(yán)重銹蝕、彎曲、壓扁或裂紋的鋼管，禁止使用有脆裂、變形、滑絲的扣件。

第六，對作業(yè)區(qū)域進(jìn)行封閉，并設(shè)置安全警示牌，非施工人員不得入內(nèi)。

第七，物品上下傳遞時(shí)嚴(yán)禁拋擲。

3.4.2 夜間施工作業(yè)安全技術(shù)措施

第一，嚴(yán)格落實(shí)領(lǐng)導(dǎo)帶班、值班制度，確保只要工地施工就有領(lǐng)導(dǎo)在場[7]。第二，夜間施工前，檢查照明設(shè)備、照明電路是否完備、運(yùn)行狀態(tài)是否良好，保證各作業(yè)面配備足夠的照明。第三，夜間施工前對作業(yè)人員進(jìn)行班前教育，不斷提高其安全意識，消除麻痹大意思想。第四，夜間機(jī)械施工作業(yè)時(shí)，至少配備1 名人員配合司機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場指揮，防止機(jī)械傷人、車輛翻車等安全事故發(fā)生。

3.4.3 高溫作業(yè)安全技術(shù)措施

第一，制訂詳細(xì)的施工作業(yè)時(shí)間表，嚴(yán)格控制作業(yè)人員作業(yè)時(shí)間，連續(xù)作業(yè)時(shí)間不得超過8 個小時(shí)，嚴(yán)禁疲勞和超時(shí)間作業(yè)。第二，制訂嚴(yán)格用人標(biāo)準(zhǔn)，對作業(yè)人員年齡進(jìn)行控制，定期要求作業(yè)人員進(jìn)行體檢，清退年齡較大或不適合高空作業(yè)的施工人員。第三，施工地點(diǎn)配備防暑降溫物資和藥品。第四，加強(qiáng)防暑降溫知識教育培訓(xùn)，不斷提高作業(yè)人員的防暑降溫意識。

4 施工工藝對比

4.1 翻模施工工藝

翻模施工工藝簡單，沒有特別復(fù)雜的技術(shù)操作，鋼制翻模具有很好的強(qiáng)度和剛度，整體性也較高，能夠最大限度地確?；炷潦┕べ|(zhì)量，施工所投入的機(jī)具設(shè)備相對較少，整體經(jīng)濟(jì)性比較合理，成本低，有利于項(xiàng)目的工期控制；模板采用定制5+1 復(fù)合板，施工時(shí)便于模板及時(shí)清理、整修、刷脫模劑，每節(jié)長度1.5m，共4 節(jié)，澆筑高度4.5m，能夠逐節(jié)校正墩身施工誤差，誤差不積累。

但是采用翻模施工工藝時(shí)，需在高空中調(diào)整模板垂直度，難度大，為保證在翻模施工過程中模板的接縫平整、緊密，必須確保底節(jié)模板頂面保持水平；施工時(shí)原材料的垂直運(yùn)輸、模板翻升時(shí)的吊裝等均需要大型起吊設(shè)備，風(fēng)險(xiǎn)較大；模板采用的拉桿較多，后期澆筑完混凝土后，需要采用專用材料進(jìn)行處理，以免影響墩柱外觀。

4.2 爬模施工工藝

爬模施工工藝具備滑模體系和大模板施工工藝的優(yōu)點(diǎn)，作業(yè)人員少、安全性高、施工質(zhì)量好，在橋梁高墩施工中爬升安全、平穩(wěn)，一次組裝爬模架體后，施工完成前不落地，可大大減少塔吊的吊裝次數(shù)，同時(shí)可在原位置清理模板，能有效節(jié)省場地、避免模板磕碰；能夠提供全方位的操作平臺，可以節(jié)省重復(fù)搭設(shè)操作平臺的材料和人工；液壓自爬模體系的模板安放在模板支架操作主平臺上，同時(shí)可以為模板前后移動脫模和合模提供大于500mm 的操作空間，同時(shí)可以進(jìn)行模板表面清理、涂刷脫模劑等工作；模板垂直度、水平度調(diào)整較容易，可保證墩柱的垂直度精準(zhǔn)[8-10]。

但是爬模施工工藝采用的是木模板，澆筑后外觀不如鋼模板澆筑的混凝土有光澤，爬升系統(tǒng)對混凝土早期的強(qiáng)度要求高，整體施工進(jìn)度較慢，且需要定期檢查模板狀況、爬升系統(tǒng)，維護(hù)成本高；對現(xiàn)場施工人員的要求較高，爬模的組裝精度要達(dá)到規(guī)定要求，組裝時(shí)平臺必須對中調(diào)平，平臺上機(jī)具、材料對稱放置，腳手鋪板必須固緊，同時(shí)模板必須嚴(yán)格按墩身尺寸拼組，保證模板間接縫密貼，以防止漏漿和錯臺。

5 結(jié)語

綜上所述，在高速公路橋梁高墩施工中，應(yīng)根據(jù)施工條件、工程特點(diǎn)、周邊環(huán)境等因素，合理選擇、科學(xué)優(yōu)化、積極創(chuàng)新施工技術(shù)和施工工藝，以不斷提升施工企業(yè)綜合技術(shù)水平和自身發(fā)展能力，保證高速公路工程順利推進(jìn)，為民眾的安全、舒適出行提供保障。