桥梁工程高墩施工技术研究

２０１４年第１１期　（总第２４９期）　黑龙江交通科技　

ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪ　Ｎｏ．１１，２０１４　

（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２４９）　

桥梁工程高墩施工技术研究　万加根　（江西省公路桥梁工程局）　

摘要：针对桥梁工程高墩施工，分别在模板施工、混凝土工程施工以及墩身施工监测等几方面详细介绍了　桥梁工程薄壁空心高墩施工技术，可以为桥梁工程高墩建设施工项目作业管理提供合理的技术参考。　关键词：桥梁工程；薄壁空心墩；高墩身　中图分类号：Ｕ４４５　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１４）１１—０１０６一Ｏ１　

０引　言　桥墩作为桥梁工程重要的下部结构，除了直接承受桥梁　上部结构的竖向荷载以及水平荷载之外，还要承受流水压力　荷载以及是船只、漂流物的撞击荷载，因此对于桥梁结构的　强度要求往往较高。特别是对于桥梁工程中较为常见的空　心薄壁高桥墩而言，由于桥墩高度相对较大，通常在３０　ｍ以　上，在施工过程中容易受到施工偏载、温度荷载或者是风荷　载的影响，施工阶段工资质量控制不慎很容易出现桥墩变形　过大以及失稳等问题，甚至造成严重的桥梁事故。因此，为　了确保桥梁工程建设施工的顺利开展，在高桥墩施工中必须　严格施工管理，尤其是控制高桥墩的弯矩以及变形，确保桥　墩作业的顺利完成。　１高墩模板设计施工　（１）模板的设计。由于桥梁工程高墩的结构尺寸相对　较大，模板使用数量相对较多，因此在桥梁高墩的施工过程　中，应该尽可能的选择结构简单、制作安装与拆卸方便的模　板。同时为了满足高墩施工质量以及安全的要求，应该选择　使用面积大、板面平整、接缝严密、不漏浆的模板。为了尽可　能的减轻模板的重量以及施工过程的用钢量，在确保模板刚　度的情况下，模板设计中应该尽可能的选择使用背杠与拉杆　数量相对较少的模板。　（２）模板施工方案的选择。对于桥梁高顿模板方案，主　要有滑模施工、爬模施工以及翻模施工三种模板施工方案。　滑模施工虽然施工工期相对较快，但是由于材料用量多、施　工成本高、管理难度大而且工艺要求严格，因此在高墩施工　中的应用较少。当前在桥梁高墩施工中主要采用爬模施工　与翻模施工两种技术方案。爬模施工技术优点在于劳动强　度小、施工控制方便，翻模施工技术优点在于便于施工管理、　施工质量易于控制，施工成本较低，但是施工作业速度较慢。　（３）爬模施工。在桥梁高墩工程施工过程中，如果采用　爬模施工，其施工的工艺流程为首先在高墩底部组装模板完　成桥墩第一节的混凝土浇筑，待ｔ昆凝土浇筑施工结束强度形　成以后，将模板与支架拆除，清理模板表面杂物，并按照设计　要求将爬架吊装或者是通过液压系统自升至相应的挂件点　上，并利用可调斜撑及时的调整模板的垂直度。之后采用模　板体系上的微调装置将模板下沿与上次浇筑混凝土结构面　表面顶紧，确保不会产生漏浆与错台问题，在完成施工测量　以及几何尺寸检验以后，即可进行桥墩混凝土的浇筑施工。　（４）翻模施工。采用翻模施工工艺，其施工工艺流程为首　先对墩身位置测量放样，并对承台顶混凝土凿毛处理，之后安装　墩身底部第一节模板，并绑扎钢筋完成模板的加固与校正。在　浇筑完成第一节墩身以后，安装第二、三节模板按照同样流程浇　筑墩身。待混凝土强度形成以后拆卸、吊升并安装第一、二节模　收稿日期：２０１４—０９—２９　・１０６・　板继续进行墩身施工作业，循环施工直至墩顶。　２桥梁高墩墩身混凝土工程施工　２．１材料质量控制　在施工材料的质量控制上，对于水泥重点确保是确保水　泥的强度、初凝以及终凝时间合格，碎石重点对级配、含泥　量、压碎值等指标进行试验检测确保满足技术规范要求。砂　则重点检测含泥量、细度模数等指标合格，此外对于用于混　凝土的外加剂、粉煤灰、矿渣粉等均应进行相应的试验检测　以确保质量合格。在桥梁高墩混凝土的配比设计上，应该综　合考虑墩柱的施工垂直高度、水平距离、施工作业温度以及　泵送要求等控制，一般控制混凝土的坍落度在１８０—２２０　ｍｍ　左右。水泥最小用量一般不低于２７５　ｋｇ／ｍ。，水灰比不应大　于０．５，同时如果掺用含有钾、钠离子防冻剂的混凝土中，应　确保骨料中不得混有活性材料，以免发生碱一骨料反应。　２．２墩身钢筋施工　桥梁高墩钢筋主筋一般采用套筒连接，在钢筋的加工阶　段应确保钢筋端面宜平整并与钢筋轴线垂直，对于弯曲的钢　筋应采取措施调直。确保钢筋丝头有效丝扣长度应严格控　制不小于连接套筒长度的一半，钢筋丝头加工结束后应及时　上保护帽或上套筒。在施工过程中，应该严格按照墩身钢筋　构造设计图加工钢筋，安装定位支架以确保主筋垂直。在钢　筋安装施工过程中，如果钢筋与排水孔、通气孔相互干扰时，　应该采取调整钢筋位置或间距的措施进行处理，避免截断墩　身钢筋。钢筋安装施工结束后，应该按照设计图纸进行检查　合格后方可进行下道工序施工。　２．３混凝土工程施工　现阶段在桥梁高墩工程施工中，混凝土一般采取罐车运　输、泵送浇筑的施工作业方式，再将混凝土运送至现场以后，　应该在薄壁空心墩的墩身四角位置及大面中间设置串桶，通　过串桶将混凝土泵送进入模板，以免由于浇筑高度造成｝昆凝　土出现离析问题。在进行混凝土浇筑施工作业之前，应将墩　身内杂物清理干净，清除浮浆确保新旧混凝土面的之间良好　的结合。由于空心薄壁高墩钢筋设计较密集，振捣棒的操作　施工较为困难，为了确保墩身的实体和外观质量，必须严格　按照相应施工工序的操作要点进行振捣施工，一般选择使用　９５０或９７０插人式振捣棒振捣，振动棒的移动距离在１５～　２０　ｃｍ左右。同时严格控制振捣棒距侧模距离，控制在５—　１０　ｃｍ，振捣顺序按照先倒角，再两边，后中问的顺序，直至混　凝土没有下沉、气泡或者是表面泛浆为止。施工中应该及时　的检查模板及支撑是否有松动、变形，钢筋和预埋件是否移　位，如有问题应及时采取措施进行处理。混凝土浇筑施工结　束后应及时的采取顶面浇水、洒水等方式进行保湿、潮湿养　（下转第１０８页）　总第２４９期　黑龙江交通科技　第１１期　桥梁工程为５×３０　ｍ的连续梁桥，两款为１７　ｍ，高１．８　ｍ，墩　高９　ｍ，首先设计人员采用有限元设计软件进行建模，桥梁　设置连梁装置后，在０．８　ｃｍ到２５　ｃｍ范围内，随着连梁装置　初始间隙的增大，上、下部结构相对位移的减小幅度有所减　小，当初始问超过２５　ｃｍ之后，连梁装置不再起作用。说明　当结构遭遇地震激励时，在连梁装置启动范围内，初始间隙　越小，连梁装置越早发挥作用，其防落梁效果越好。连梁装　置初始间隙为８　ｃｍ时，桥梁上、下部结构的相对位在地震作　用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加　大，从而吸收大量的地震能量，同时剪力墙对桥梁起到一定　的约束作用，使桥梁保持足够的刚度和强度。在这一过程　中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少桥梁的受力。但在　地震反复作用下，连梁的裂缝会不断发展、加宽，直到混凝土　受压破坏。　表１　结构地震影响结构位移对比表　３．４缓冲装置的设计　在拉索式连梁装置中，虽然这种装置可以有效地起到抗　震作用，但是为了防止地震灾害的余害，必要时需要在桥梁　设计中进行缓冲装置设计。而我国当前缓冲装置所采用的　材料大多为氯化橡胶。有着较好的伸拉强度，即使在变形速　度较低的时候也很大。　３．５混凝土强度的验算　在公路桥梁当中，其主要结构是混凝土结构，混凝土结　构的好坏对公路桥梁的稳定性有着重大影响。在拉索式连　梁装置设计时，针对混凝土结构的强度，可采用强度方位在　２５—８５　ＭＰａ的混凝土构件进行钻芯试验，利用专用钻机，在　结构构件上用薄壁钻头钻取一圆柱体芯样，经切割、磨平后，　在实验机上压制破坏，并根据芯样的抗压强度推定结构混凝　土立方体抗压强度。　３．６配筋计算　在拉索式连梁设计中，对于连梁的非抗震设计，在进行　配筋计算式，要根据我国当前抗震设计性性能要求进行选　择。在结构计算时连梁往往发生受剪承载力的超限，使得配　筋抗拉力出现问题，这时可以将受力筋均匀布置，同时考虑　到连梁以承载水平荷载为主，支座弯矩主要由水平荷载引　起，在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相　近，可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中，配置平行筋往　往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏，　这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏，耗能能力下降。若采　用菱形配筋方式，可以克服这些不足之处。　４结语　公路桥梁在我国社会发展的基础，桥梁的作用主要是缓　解公路的荷载，减轻公路的负荷，然而我国是一个地震灾害　多发的国家，一旦发生地震就会给公路桥梁造成极大的威　胁。当地震的震力超过的桥梁的抗压力时，就会出现落梁、　梁塌等问题，不仅会造成人员以财产的损失，同时也会灾区　的救援造成困难。为此就必须对公路桥梁进行抗震设计，而　拉索式连梁装置有着很好的抗震性能，在进行公路桥梁建设　的时候，运用连梁装置，对连梁装置参数化进行合理分析，能　够有效地保障桥梁的性能。　参考文献：　［１］　高玉峰，蒲黔辉，李晓斌．梁式桥地震碰撞响应及防碰撞与落　梁措施研究进展［Ｊ］．地震工程与工程振动，２０１１，（１）．　［２］方磊，张煜敏．连梁装置在地震序列作用下的作动分析［Ｊ］．科　技导报，２０１１，（１３）．　［３］　张煜敏，刘健新，赵国辉．地震序列下落梁震害的防灾设计分　析［Ｊ］．世界地震工程，２０１１，（２）．　［４］孟杰，刘钊．汶川地震中的桥梁落梁震害分析及启示［Ｊ］．结构　工程师，２０１０，（２）．　［５］　张煜敏，赵国辉，刘健新．地震序列下桥梁连梁装置的防落梁　效果分析［Ｊ］．灾害学，２０１０，（３）．　［６］　王德钧，陈涛．日本桥梁抗震中的防落梁设计［Ｊ］．河北工程大　学学报（自然科学版），２００９，（４）．　［７］汪芳芳，徐祖恩．一种公路桥梁防落梁限位装置设计的研究　［Ｊ］．公路，２０１１，（８）．　

（上接第１１）６页）　护，尤其是确保模板接缝处不出现失水干燥的问题。　３桥梁高墩施工过程中的监测控制　（１）垂直度控制。垂直度控制是薄壁空心墩桥梁工程　施工控制的核心内容，现阶段在桥梁工程施工中主要是采取　垂球测量法配合全站仪进行测量，控制墩身的垂直度。在墩　身中轴线纵横方向各两个坐标点坐标放样，对墩身进行墩身　垂直度进行观测，控制墩身的垂直度。　（２）桥墩偏位测量。在桥墩施工阶段，应该按照墩身高　度，按照２０　ｍ左右的间距分别进行墩身以及墩顶的偏位测　量，采取全站仪沿桥向、垂直方向设置观测点，重点对温差改　变、施工偏载以及风荷载造成的偏位进行测量，并采取纠正　措施进行控制。　（３）沉降测量。沉降测量主要是通过在桥梁的墩承台　下设置多个观测点，采用水准仪观察观测点的标高明确施工　阶段桥墩的沉降情况。　（４）裂缝观测。在完成桥梁墩身每一个节段的施工以　后，应该及时的对墩身混凝土进行表面观察，重点对存在裂　缝的位置、裂缝长度、宽度、深度进行监测，进而分析成因并　采取相应的措施进行处理。　・１０８・　除此之外，在墩身施工中还应该针对应力应变、风荷载、　墩身温度场、不平衡荷载以及高墩动力参数采取相应的设备　进行现场测试，以确保墩身施工的稳定，将墩身变形控制在　合理的范围内。　４结语　由于在高桥墩的施工阶段，桥梁工程的整体结构尚未成　型，在施工中很容易由于偏载、风载以及温度荷载出现较大　的弯矩与变形。为了确保高桥墩施工作业顺利完成，桥梁施　工作业管理部门应该结合项目施工实际情况，以稳定性、垂　直度控制为重点，通过细化测量放样、模板施工以及混凝土　施工等不同阶段的质量控制管理技术，确保高桥墩施工作业　的高质量完工，为桥梁工程安全顺利通车提供良好的支持。