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摘要：合理的墩台施工技术不仅能保证高速公路桥梁的工程质量和使用性能，还能节约施工成本和施工周期。基于达陕高速公路公工程实例，介绍了山区高速公路桥梁空心墩台施工技术。
关键词:山区高速 薄壁空心墩翻模混凝土浇筑
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
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。本项目桥梁墩身均超过40m，属于高墩，下面结合工程实际探讨山区高速公路桥梁空心墩施工工艺。
一、工程概况
本项目为达陕高速公路合同段里程K32+359.5～K38+981，全长6.6215公里，全标段主线共设大桥9座，桥梁墩身超过40m的，设计为矩形薄壁空心墩结构形式，施工采用部分桥梁塔吊配合翻模施工，部分搭设支架采用倒链提升模板翻模施工。
二、空心薄壁高墩施工方案
1.空心薄壁高墩设计与计算
（1）墩身计算
截面上合力偏心距，主力+附加力时，圆形截面，e≤0.5S；
局部稳定由结构尺寸控制，当最小壁厚t满足下式：
t≥(0.067～0.1)R(R为墩身半径)时，可不检算局部稳定性。
（2）墩顶弹性水平位移计算
墩顶位移由三部分组成，即墩身弹性位移、日照位移、基础弹性变形产生的位移。
a荷载引起的弹性水平位移，按下端固结的悬臂梁计算，设计时采用弹性荷载法简化计算：
式中：
Si——i至(i-1)点的距离
Si+1——i至(i+1)点的距离
Mi-1——所有荷载对(i-1)点截面所产生的弯矩，kN·m
Mi——所有荷载对i点截面所产生的弯矩，kN·m
Mi+1——所有荷载对(i+1)点截面所产生的弯矩，kN·m
E——墩身材料弹性模量，kPa
I——墩身截面惯性矩，m4
hi——各点至墩顶距离，m
b日照温差引起的墩顶偏移
ΔR=2 (h2+h3+…+hn)/h1+2 (h3+h4+…+hn)/h2+2Δn-1hn/hn-1+Δ1+Δ2+…+Δn
式中：
h1、h2、h3…hn——墩身分段高度，m
Δ2、…Δn——分段按Δi=hi2/(2Rc)式计算，m
Rc——受日照温差而产生的桥墩曲率半径。
c明挖扩大基础地基不均匀压缩产生的墩顶位移，明挖扩大基础不均匀压缩产生的桥墩墩顶水平位移：Δd=Hω。
d桥墩墩顶位移
桥上有车时，墩顶处的弹性水平位移应符合下列规定：
纵向：Δx≤0.5 =28.3mm
横向：Δy≤0.5 =28.3mm
2.翻模模板设计
（1）模板高度的选定：因墩身较高，综合考虑了节段施工时间、机具长度及钢筋配料和减少砼施工缝的数量的目的，共加工3层模板，每层2.25m，总共6.75m。施工时，每次浇注2节模板的高度，即每次翻2层模板，浇筑4.5m高的砼。
（2）模板构造的设计：薄壁空心墩身采用内外两套模板，外模采用整体钢模板，内模采用定型钢模板。由于墩身高，模板倒用次数多，鋼外模面板使用6mm厚钢板制作，模板设有[16槽钢竖肋及[12槽钢后架，竖肋和后架皆组焊而成，后架为施工提供较为宽阔的操作平台,同时多层后架通过螺栓连接后组成空间桁架，保证了翻模模板的空间刚度，能有效的减少模板对拉杆的使用，提高墩身混凝土的外观质量。
（3）模板翻升：翻模施工时，落模后需要将模板向外滑出再起吊，在每块模板后架底横杆上设有简易滚轮滑轨，滑出后再利用塔吊向上翻升。
翻模时，保留最顶上一层模板，作为翻升下层模板的持力部分，然后，把最下二层模板拆开并滑出，利用塔机将模板吊起，并放置于顶层模板相应平面位置上，将模板与周围模板联接。重复以上操作至墩身浇筑完成。
（4）墩身空心顶部的模板设计：主墩顶部3米范围和过渡墩顶部2.5米范围为实心段。在进行该实心段砼施工时，考虑在墩身内部预埋钢板，焊上牛腿，铺上工子钢、方木和竹胶板作为支架，作为连续刚构0#块托架预埋件或简支梁盖梁施工平台预埋件，然后绑扎钢筋，浇筑砼。
（5）模板的脱模剂：为了保证砼的外观质量，模板的脱模剂采用长效专用脱模剂。
3.墩身施工流程图
图二翻模法施工高墩的施工工艺流程见后图
三、高墩施工重点工艺控制
1.钢筋的制作和绑扎
为了便于绑扎薄壁墩身的钢筋，在薄壁墩身的中间空心处搭设钢管支架，作为存放钢筋的平台，同时在墩身四个角的位置及墩身的长边中间位置预埋6根7.5×7.5的角铁，角铁与中间的钢管支架连成一个整体，作为绑扎钢筋的依托支架，在浇筑砼时，把角铁直接浇在墩身中，不再取出。钢筋在加工前，首先将钢筋表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净，对弯曲变形的钢筋进行调直。
在钢筋的绑扎中，钢筋的交叉点应用铁丝绑扎结实，必要时可用点焊焊牢。部分纵横水平钢筋可预放在绑扎位置，留出下人振捣砼的空间，边浇注砼边定位绑扎。为保证保护层厚度，在钢筋与模板间设置塑料垫块。
2.墩身混凝土浇筑
施工时采用塔吊吊料斗及地泵、汽车泵等方式，对砼倾注高度超过2m的，采用串筒下料，防止砼骨料分离，砼输送泵的管道依托塔吊搭设和固定。
（1）浇筑前准备工作.混凝土浇筑前应检查模板的标高、尺寸、位置、强度、刚度、牢固性、平整度、内侧的光洁度等内容是否满足要求，不得有缝隙和孔洞。模板接缝是否严密，脱模剂是否涂抹均匀，模板中的垃圾应清理干净；钢筋及预埋件的数量、型号、规格、摆放位置、保护层厚度等是否满足要求，并做好隐蔽工程验收记录。
（2）混凝土振捣。砼的浇筑过程中，要按一定的顺序和方向分层进行，振捣方式采用插入式振动器。混凝土每层铺设厚度不可太厚，一般分层厚度为振捣器作用部分长度的1.25倍，每层灌注厚度不大于30cm。应沿浇筑的顺序方向，采用斜向振捣法，振捣棒与水平面倾角约30°左右。棒头朝前进方向，插棒间距以50cm为宜，防止漏振。应依自动滑动的混凝土坡面循序进行，不得进行跳跃式振捣。有倾斜面时，应从低处开始，逐层扩展升高，并保持水平分层。在折角处，应作为一层处理。用插入式振捣器应快插慢拔，插点应均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到振捣密实 。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍。振捣上一层时应插入下层5cm，以清除两层间的接缝。插入式振捣器的机头，不得贴上模板，靠近模板振动时要保持5cm至10cm的间距。当振捣折角处不可避免靠近模板时，可用胶皮包裹机头,严禁利用钢筋振动进行振捣。
3.振捣时间
每次振捣的时间要严格掌握。插入式振捣器，一般只要15-30s。混凝土应振捣到浆体停止下沉，无明显气泡上升。表面平坦泛浆，呈现薄层水泥浆的状态为止，然后慢提振捣器。振捣时间不宜过长，否则会产生离析现象。
4.工作平台提升
在薄壁墩身的中间空心处搭设活动钢管支架,支架随着外膜同步提升。提升平台速率必须与混凝土浇筑速度相适应，不可空提过高，提升过程中应随时进行纠偏、调平。
5.养护
砼养护采用涂抹养护剂养护，使用前模板表面必须清理干净,原液需用4.5倍水稀释后搅匀,稀释时用专用搅拌工具，边搅边加原液，直至呈乳白色不分层即可使用抹到为止。
四、结束语
实践证明，山区修建高等级公路，高墩高架桥是不可免的。由于山区高架桥墩下部结构一般都采用空心薄壁墩，结构轻，具有良好的抗弯、抗扭能力，桥墩刚度和稳定性高，且对于大中跨径的预应力混凝土箱梁桥而言具有良好的经济技术指标，并可以改善上部结构的受力状况，在施工和使用性能及造价方面都有一定的优越性。
关键词:山区高速 薄壁空心墩翻模混凝土浇筑
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
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。本项目桥梁墩身均超过40m，属于高墩，下面结合工程实际探讨山区高速公路桥梁空心墩施工工艺。
一、工程概况
本项目为达陕高速公路合同段里程K32+359.5～K38+981，全长6.6215公里，全标段主线共设大桥9座，桥梁墩身超过40m的，设计为矩形薄壁空心墩结构形式，施工采用部分桥梁塔吊配合翻模施工，部分搭设支架采用倒链提升模板翻模施工。
二、空心薄壁高墩施工方案
1.空心薄壁高墩设计与计算
（1）墩身计算
截面上合力偏心距，主力+附加力时，圆形截面，e≤0.5S；
局部稳定由结构尺寸控制，当最小壁厚t满足下式：
t≥(0.067～0.1)R(R为墩身半径)时，可不检算局部稳定性。
（2）墩顶弹性水平位移计算
墩顶位移由三部分组成，即墩身弹性位移、日照位移、基础弹性变形产生的位移。
a荷载引起的弹性水平位移，按下端固结的悬臂梁计算，设计时采用弹性荷载法简化计算：
式中：
Si——i至(i-1)点的距离
Si+1——i至(i+1)点的距离
Mi-1——所有荷载对(i-1)点截面所产生的弯矩，kN·m
Mi——所有荷载对i点截面所产生的弯矩，kN·m
Mi+1——所有荷载对(i+1)点截面所产生的弯矩，kN·m
E——墩身材料弹性模量，kPa
I——墩身截面惯性矩，m4
hi——各点至墩顶距离，m
b日照温差引起的墩顶偏移
ΔR=2 (h2+h3+…+hn)/h1+2 (h3+h4+…+hn)/h2+2Δn-1hn/hn-1+Δ1+Δ2+…+Δn
式中：
h1、h2、h3…hn——墩身分段高度，m
Δ2、…Δn——分段按Δi=hi2/(2Rc)式计算，m
Rc——受日照温差而产生的桥墩曲率半径。
c明挖扩大基础地基不均匀压缩产生的墩顶位移，明挖扩大基础不均匀压缩产生的桥墩墩顶水平位移：Δd=Hω。
d桥墩墩顶位移
桥上有车时，墩顶处的弹性水平位移应符合下列规定：
纵向：Δx≤0.5 =28.3mm
横向：Δy≤0.5 =28.3mm
2.翻模模板设计
（1）模板高度的选定：因墩身较高，综合考虑了节段施工时间、机具长度及钢筋配料和减少砼施工缝的数量的目的，共加工3层模板，每层2.25m，总共6.75m。施工时，每次浇注2节模板的高度，即每次翻2层模板，浇筑4.5m高的砼。
（2）模板构造的设计：薄壁空心墩身采用内外两套模板，外模采用整体钢模板，内模采用定型钢模板。由于墩身高，模板倒用次数多，鋼外模面板使用6mm厚钢板制作，模板设有[16槽钢竖肋及[12槽钢后架，竖肋和后架皆组焊而成，后架为施工提供较为宽阔的操作平台,同时多层后架通过螺栓连接后组成空间桁架，保证了翻模模板的空间刚度，能有效的减少模板对拉杆的使用，提高墩身混凝土的外观质量。
（3）模板翻升：翻模施工时，落模后需要将模板向外滑出再起吊，在每块模板后架底横杆上设有简易滚轮滑轨，滑出后再利用塔吊向上翻升。
翻模时，保留最顶上一层模板，作为翻升下层模板的持力部分，然后，把最下二层模板拆开并滑出，利用塔机将模板吊起，并放置于顶层模板相应平面位置上，将模板与周围模板联接。重复以上操作至墩身浇筑完成。
（4）墩身空心顶部的模板设计：主墩顶部3米范围和过渡墩顶部2.5米范围为实心段。在进行该实心段砼施工时，考虑在墩身内部预埋钢板，焊上牛腿，铺上工子钢、方木和竹胶板作为支架，作为连续刚构0#块托架预埋件或简支梁盖梁施工平台预埋件，然后绑扎钢筋，浇筑砼。
（5）模板的脱模剂：为了保证砼的外观质量，模板的脱模剂采用长效专用脱模剂。
3.墩身施工流程图
图二翻模法施工高墩的施工工艺流程见后图
三、高墩施工重点工艺控制
1.钢筋的制作和绑扎
为了便于绑扎薄壁墩身的钢筋，在薄壁墩身的中间空心处搭设钢管支架，作为存放钢筋的平台，同时在墩身四个角的位置及墩身的长边中间位置预埋6根7.5×7.5的角铁，角铁与中间的钢管支架连成一个整体，作为绑扎钢筋的依托支架，在浇筑砼时，把角铁直接浇在墩身中，不再取出。钢筋在加工前，首先将钢筋表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净，对弯曲变形的钢筋进行调直。
在钢筋的绑扎中，钢筋的交叉点应用铁丝绑扎结实，必要时可用点焊焊牢。部分纵横水平钢筋可预放在绑扎位置，留出下人振捣砼的空间，边浇注砼边定位绑扎。为保证保护层厚度，在钢筋与模板间设置塑料垫块。
2.墩身混凝土浇筑
施工时采用塔吊吊料斗及地泵、汽车泵等方式，对砼倾注高度超过2m的，采用串筒下料，防止砼骨料分离，砼输送泵的管道依托塔吊搭设和固定。
（1）浇筑前准备工作.混凝土浇筑前应检查模板的标高、尺寸、位置、强度、刚度、牢固性、平整度、内侧的光洁度等内容是否满足要求，不得有缝隙和孔洞。模板接缝是否严密，脱模剂是否涂抹均匀，模板中的垃圾应清理干净；钢筋及预埋件的数量、型号、规格、摆放位置、保护层厚度等是否满足要求，并做好隐蔽工程验收记录。
（2）混凝土振捣。砼的浇筑过程中，要按一定的顺序和方向分层进行，振捣方式采用插入式振动器。混凝土每层铺设厚度不可太厚，一般分层厚度为振捣器作用部分长度的1.25倍，每层灌注厚度不大于30cm。应沿浇筑的顺序方向，采用斜向振捣法，振捣棒与水平面倾角约30°左右。棒头朝前进方向，插棒间距以50cm为宜，防止漏振。应依自动滑动的混凝土坡面循序进行，不得进行跳跃式振捣。有倾斜面时，应从低处开始，逐层扩展升高，并保持水平分层。在折角处，应作为一层处理。用插入式振捣器应快插慢拔，插点应均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到振捣密实 。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍。振捣上一层时应插入下层5cm，以清除两层间的接缝。插入式振捣器的机头，不得贴上模板，靠近模板振动时要保持5cm至10cm的间距。当振捣折角处不可避免靠近模板时，可用胶皮包裹机头,严禁利用钢筋振动进行振捣。
3.振捣时间
每次振捣的时间要严格掌握。插入式振捣器，一般只要15-30s。混凝土应振捣到浆体停止下沉，无明显气泡上升。表面平坦泛浆，呈现薄层水泥浆的状态为止，然后慢提振捣器。振捣时间不宜过长，否则会产生离析现象。
4.工作平台提升
在薄壁墩身的中间空心处搭设活动钢管支架,支架随着外膜同步提升。提升平台速率必须与混凝土浇筑速度相适应，不可空提过高，提升过程中应随时进行纠偏、调平。
5.养护
砼养护采用涂抹养护剂养护，使用前模板表面必须清理干净,原液需用4.5倍水稀释后搅匀,稀释时用专用搅拌工具，边搅边加原液，直至呈乳白色不分层即可使用抹到为止。
四、结束语
实践证明，山区修建高等级公路，高墩高架桥是不可免的。由于山区高架桥墩下部结构一般都采用空心薄壁墩，结构轻，具有良好的抗弯、抗扭能力，桥墩刚度和稳定性高，且对于大中跨径的预应力混凝土箱梁桥而言具有良好的经济技术指标，并可以改善上部结构的受力状况，在施工和使用性能及造价方面都有一定的优越性。