高墩施工中选用合理的施工工艺
【关键词】路桥施工；薄壁空心高墩；技术
前言
一般来说，墩身高度大于30m的桥墩统称为高墩，墩身形式多为薄壁、空心、变截面矩形墩。高墩桥多位于山岭重丘地区，技术要求高，施工难度大。目前进行高墩施工的方法有滑升模板法、提升模板法、滑升翻模法（主要用于不变坡的方形高墩)、爬升模板法以及钢管脚手架配合拼装钢模板法等。上述施工方法都需要大型机械设备配合，如塔式起吊机、液压提升、爬升设备等；采用滑模和爬模法施工整体投资大，设备复杂，不易操作，但安全性好，混凝土的外观质量易于控制。
在施工过程中为了节约成本，提高效益，根据现场情况主要采用了钢管脚手架配合拼装钢模板法，特别是在钢模制作过程中采用的新型的变型模板配合定型模板使用的方法大大节约了施工成本，提高了工作效率。
一、施工工序和施工方法
施工准备→测量放线和准备→钢筋加工及安装→模板安装→混凝土的生产、运输和浇筑→混凝土的修补和养生。
1．1塔式吊机的选择
对于高墩比较集中的分幅式高架桥，可以选择臂长50～80m的重型塔吊，这样1座塔吊能够满足多个高墩同时施工；对于单幅或幅距较远的高架桥，可以选择多座轻塔吊。塔吊的有效起吊高度按实际墩身高度确定，由于塔吊达到一定高度（通常为28m)后，要用附着器与墩身连接，所以塔吊基础必须与高墩基础平行且在一条直线上。塔吊基础的设置必须严格按照生产厂家给定的图纸进行施工，基础混凝土强度达到设计强度的8O％后才能进行塔吊安装。
1．2钢模板的加工制作
高墩所用的钢模板分为变形模板和定型模板，均采用5mm厚的钢板在正规厂家进行加工，由于加工费用昂贵在加工前要认真、仔细的分析全桥墩身各部尺寸，使模板有很好的通用性，尽可能少的加工模板。现以某高架大桥为例来介绍高墩模板的加工过程。某高架大桥共有5座高墩．墩身高度分别为38.44、45.35、46.79、51.89和65.58m，变形模板的加工以全桥最高的墩身为基础(见图1)。注：阴影部份为定型模型，加工时注意考虑与墩身的通用性。
1、2、3、为变形模板，除1模板外其余模板均高lm，宽度随坡比改变。1模板共加工5种(每个高墩1种)；其他变形模板共加工64种，由于宽度小于1Ocm的模板用木模代替，所以只加工54种钢模板。大桥5座高墩共加工变形模板(5+54)x4(2个面)=236块。
1．3扣件式钢管脚手架的搭设
单管立柱扣件式钢管脚手架搭设高度不宜超过50m，50m以上的高架有以下几种搭设方法。
1)脚手架的下部采用双管立柱，上部采用单管立柱，单管立柱部分高度要在35m以下：
2)将脚手架的下部柱距减半，较大柱距的上部高度在35m以下；
3）采用双排单管立柱的方法进行搭设。排距1.0～1.2m，立柱间距0.8～1.0m．纵、横向水平杆间距1.2～1.5m
脚手架高度大于12m后要与墩身连接，每隔3-4m用4根钢管做成抱箍抱紧墩身并与脚手架连接，加斜撑进行加固：每隔10m在墩身预留的孔道内（每面预留2孔)穿人钢管与脚手架连接，使脚手架与墩身形成整体。搭设时立柱的地基与基础必须坚实，要具有足够的承载力．必要时垫设5mm厚的钢板加强基础，同时要设置纵向和横向支撑（剪刀撑)，使脚手架具有足够的纵、横向整体刚度。在搭设脚手架的过程中用竹串片脚手板在排脚手架之间搭设旋转形人行步梯供施工人员上下，搭设时竹串片脚手板之间以及脚手架与横向水平杆之间要用铁丝连接牢固，同时在脚手板上用木条设置防滑台阶。具体施工中搭设1组6m高脚手架，需5名架子工8h内完成，包括加固及人行步梯的设置等。
1．4测量放线及准备工作
施工前由测量组在承台顶精确放出墩柱中心十字线或四角坐标，然后对墩柱范围内的承台混凝土进行彻底凿毛(凿至新鲜混凝土面)，并用高压水清洗干净。
1．5钢筋加工与安装
钢筋进场后要分类堆码整齐，下垫上盖防止钢筋锈蚀。钢筋在加工棚内集中加工．加工时要严格按照设计图纸和技术交底进行加工，允许偏差见表1。
钢筋笼在现场绑扎，墩身纵向粗钢筋的连接可以采用双面搭接立焊，其中焊缝长度必须大于5d(d为钢筋直径），焊缝高度大于0.3d(d为钢筋直径)，焊缝宽度大于0.7d(d为钢筋直径)。焊接时必须采用结502或结506焊条；钢筋连接也可以采用直螺纹套筒连接（机械连接)，接头等级要求达到A级或SA级（连接件的屈服承载力和抗拉承载力的标准不低于被连接钢筋的屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.15倍），SA级连接头可设置在一个平面内，其他等级连接头须错开布置，错开距离不小于35d(d为钢筋直径)。套筒和钢筋在工厂集中加工，套筒强度不小于钢筋强度的1.1倍，钢筋接头用镦粗机进行镦粗（冷扩)处理后用刻丝机车丝，丝口长度要严格控制，保证套筒安装到位后外露丝口不大于1圈，螺纹直径不小于钢筋的公称直径。钢筋镦粗(冷扩)工艺较复杂，加工前要对机器进行调试，样品合格后再批量加工。加工好的丝口要进行防锈处理并用小塑料袋进行包裹。虽然直螺纹套筒连接的成本比焊接成本高，但质量可靠、易于操作，目前已广泛用于重要结构的钢筋连接。安装时钢筋的级别、直径、根数和间距要符合设计要求，绑扎和焊接的钢筋骨架不得有变形、松脱和开焊，钢筋绑扎允许偏差见表2。表2钢筋绑扎允许偏差
1．6模板安装
质量合格的模板进场后要进行刨光处理，并堆码整齐。安装前用电动钢丝刷对模板表面进行清理，并均匀涂抹脱模剂，脱模剂可以选用液压油或按1：4的比例调配柴油和机油，但严禁使用废弃机油。
处理好的小块模板在地面拼装成大模板后用塔吊整体吊装。由于模板接缝较多为防止漏浆在每个接缝处用双面胶或海面条封垫，同时严格控制模板错台(小于2mm)保证墩身混凝土的外观质量。模板用16mm的螺栓连接，并用拉杆（16mm)及加劲构件(8～lOcm槽钢)加固为提高拉杆的使用效率在模板内预埋PVC管，拉杆从PVC管内穿入与模板连接，拆模后拉杆可以再次使用。
模板安装完成后由测量组对模板进行检测，使模板实测四角坐标与设计坐标的偏差在允许偏差内(10mm)。板面局部不平用2m靠尺、赛尺检测。
1．7混凝土的生产、运输及浇筑
混凝土由自动拌和楼生产，混凝土运输车运至现场，由塔吊提升料斗(容积0.5～0．8m3)或混凝土输送泵进行浇筑。料斗浇筑混凝土坍落度以1O～13cm为宜；输送泵浇筑混凝土坍落度以15～18cm为宜。混凝土水平分层浇筑，层厚30cm，由专业振捣人员用插入式振动器进行振捣，振捣时要满足下列要求：
1)插入式振动器要垂直或略有倾斜插入混凝土中，倾斜度不宜过大。更不能放在混凝土面层。
2)插人时宜稍快，提出时略慢，并边提边振动，以免在混凝土中留有空洞。
3)插入式振动器振动时的移动间距，不应超过振动器作用半径的1.5倍(40～50cm），与侧模应保持5～lOcm的距离；插入下层混凝土5～lOcm，使上下层混凝土结合牢固。
4)混凝土浇筑后，应随即进行振捣，振捣时间一般控制在25～40S．如振捣时出现下列情况之一时，表明混凝土已振捣完成。
①混凝土表面停止沉落，或沉落不明显；
②振捣不再出现显著气泡，或振动器周围无气泡冒出；
③混凝土表面承平坦、起浆；
④混凝土已将模板边角部位填满充实；
混凝土的浇筑要连续进行。倘因故必须间断，其间断时间要小于前层混凝土的初凝时间。
1．8拆模、养护
混凝土强度达到2.5MPa，具体时间由试验室确定时方可拆除侧、端模板，混凝土强度达到设计强度的70％时，方可拆除支撑结构和底模。拆模后用塑料薄膜对混凝土进行包裹，并定时进行洒水，使混凝土表面经常处于湿润状态，养护时间不少于7d。
1．9施工缝处理
在施工中对施工缝的处理要满足以下要求：
1)将处理层混凝土表面的水泥砂浆和松弱层凿除干净，凿除时前层混凝土须达到下列强度：
①用水冲洗凿毛时，须达到0.5MPa；
②用人工凿除时，须达到2.5MPa；
③用风动机具凿除时，须达到10MPa或设计标号的5O％；
2)经凿毛处理的混凝土表面，要用水冲洗干净，并充分润湿，但不得留有积水：在浇筑新混凝土前，垂直缝要刷一层净水泥浆，水平缝要在连接面上铺一层厚度为1～2cm级配(浇筑的混凝土配合比中扣除粗骨料)的水泥砂浆。
3)施工缝为斜面时，要浇筑成或凿成台阶状。
4)施工缝处理后，须待处理层混凝土达到一定强度后方能继续浇筑混凝土。一般最低为2.5MPa。浇筑混凝土期间，要设有专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等的稳固情况，当发现有松动、变形、移位时及时处理。同时还要随时注意插入式振动器的机头与模板、钢筋及预埋件碰撞所引起的松动、移位和变形。
浇筑一组4m高的墩身混凝土．需8名混凝土工，6—8h完成(塔吊，若用输送泵2～3h完成)。在浇筑每组混凝土后期要认真计算剩余混凝土数量，避免拌制过多造成损失。
二、结语
由此可见，在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。采用塔式吊机、钢管脚手架和定型钢模板的配合使用施工是一种新的，切实可行的施工工艺，特别适用于跨度较大地形条件比较复杂，大型机械设备无法进场施工的地方，它具有操作方便，易掌握，成本低，工期短，安全等特点。实践表明，塔式吊机、钢管脚手架和定型钢模板的配合使用在薄壁空心高墩施工中是切实可行的，可进一步推广到其他桥梁高墩施工中。