高墩柱施工技术在桥梁工程的应用

高墩柱施工技术在桥梁工程的应用

摘要:文章以福州滨海新城文松路改造施工项目作为例,结合高墩柱施工技术中存在的部分难点,依次对施工准备、钢筋施工、模板施工、混凝土浇筑和冷却养护等工序的技术要点进行了分析和探讨。

关键词:桥梁工程;墩柱;技术;混凝土

0引言

墩柱是指大型桥梁工程建设中连接桥面与承台柱形承载结构。国内一般将设计高度超过20m的墩柱称为高墩柱。墩柱的形体多样,往往根据桥面的设计要求而定,以圆形、椭圆形较为常见。近年来,随着桥梁工程施工技术的日趋成熟,高墩柱设计日渐增多。桥梁中的高墩柱由于承载力的要求,多以双线圆端形为主,从而更好的分散结构应力。桥梁工程中的高墩柱一般由三部分构成,由下至上分别为墩身、墩顶和支承垫石。其中,墩身是墩柱的主要结构,墩身上部的墩顶多采取向上延展的设计并在墩顶上部构建支承垫石与前面接触。一般情况下,桥梁高墩柱的设计使用年限在100年左右,而支座使用年限普遍不高于20年。因此,支承垫石的主要作用在于为更换支座提供必要的空间。目前国内部分桥梁工程在设计中采取现浇箱梁支座,使用寿命显著提升,也存在直接将支座置于梁盖或桥墩的情况。

1项目概况

该项目为福州滨海新城文松路改造施工项目,位于福州市滨海新区,属于城市主干道。随着开发区的建设需要对该路段进行提升改造。该项目需求在漳江支河内新增桥梁一段,设计使用年限为100年。工程设计基础为直径1.5m、24根,1.2m、48根钻孔桩基础,数量总计72根。墩柱共有12处,高程为24m,采取了双线圆端形实体桥墩设计,墩柱由墩身、墩顶和支承垫石三部分构成。

2施工难点研究

高墩柱由于高程、体积等方面较普通桥梁墩柱更大,施工中面临定位、接缝、浇筑等方面的问题。1)浇筑难度提升。当墩柱较高时必然需要增加模板数量,各模板之间由于高度、位置的区别受力情况也有所不同。在模板施工中需要进行应力分析,从而确保结构的稳定性。同时,随着墩柱高度的增加,浇筑过程中混凝土坍落度控制也更为重要。2)定位难度提升。建筑物的重心随着高程的增加而不断上移。即便采取多次浇筑的施工方法,高墩柱的横截面依然保持不变,对其重心点的测量存在一定难度。而重心的准确性是确保墩柱稳定的前提。3)接缝处理较为关键。高墩柱多出现在大型桥梁的设计施工中,墩柱由于载荷较大往往出现摆动,需要具备一定的扭矩。接缝的质量对墩柱在摆动作用下保持良好韧性较为关键,是质量控制的重点。另外,高墩柱施工属于高空作业。近年来,建筑工程领域安全事故中,由高空作业引起的事故数量占比接近50%。因此,需要尽可能选用自动化的技术以降低高空作业量,同时严格进行现场安全管理。当采取平行施工方式时,施工单位需要投入大量的设备与人力同步进行。施工中,在保障高墩柱质量的前提下应当考虑更加便捷的技术,以降低施工成本。

3高墩柱施工技术在桥梁工程中的应用方法

3.1施工准备

高墩柱施工前需要在施工基础方面进行充足的准备。首先,墩柱施工一般在承台终凝后进行。进场前需要结合承台施工记录,对基坑的支护、排水等设备进行检查,确保施工环境安全。如工程需要,则应当以人工对承台的柱身部位进行凿毛处理,处理后及时清理表面的杂质。其次,高墩柱施工需要使用较多的大型设备,应当对施工现场的地面进行硬化处理。对现场进行清理后以挖掘机、压路机进行平整、压实,需要确保现场地面土层的硬度在90%~95%。随后,在地面铺设厚度不小于20mm的沙石层,便于机械、设备的移动和支撑。最后,对设备材料质量严格把关。该项目采取同步施工的方法,设备包括搅拌、浇筑、振捣和喷淋四类,机械设备进场后统一进行试车检测。材料则由钢筋、定型模板、螺栓及其他辅助材料构成。材料进场时进行核验,重点对钢筋强度、定型模板表面是否存在锈蚀进行检查。检验合格后统一放置在防雨防晒的指定地点存放。

3.2钢筋施工

高墩柱钢筋结构的施工应当遵循由下至上、先主筋后箍筋的流程进行。将墩柱分为主体与柱顶两部分,先进行竖向主筋施工,围绕主筋搭设箍筋,完工后再进行墩顶的主、箍筋施工。如工程设计有支承垫石结构,还需要在顶部箍筋完工后预埋支承垫石内部的钢筋。由于高墩柱的高程与体积较大,案例项目在绑扎前与柱身中心为止设置有12层2m高的支架,供施工人员存放和拿取材料使用。同时,在墩柱底部及长边线中间点分别埋设角铁,并与中心支架连接。绑扎过程中需要结合施工设计要求,对重点交叉部位进行焊接处理。在完工后由三方统一对焊缝强度进行检查。

3.3模板施工

在钢筋作业完成进行定型模板安装。案例项目采用定制钢模,结合墩柱24m的高程设计为规格为7000mm×1500mm,4层为一套,每套高度为6m,垂直方向共设有6套16层钢模。墩顶则使用根据设计图纸按比例制作的组合式特性模板。模板安装过程分为定位和安装两部分。利用全站仪、水平仪、垂准仪对模板安装位置进行定位。全站仪用于控制边线、水平仪控制标高,使用方法与一般建筑项目的相同。高墩柱施工对垂准仪的操作要求较高。由于是向上施工,需要以激光辅助垂线定位。在地面设置多个垂准仪并进行调平和对中处理,从而在上部投射出相应的控制点。同时,在模板底部标注坐标并安装接收靶,即可实现准确安装。模板安装完成后,需要进行连接固定和防漏处理。利用高强度螺栓、螺纹钢及拉杆对模板加固。同时,在模板的缝隙内粘贴泡沫胶或其他填充物,在拉杆等部件的外部以生料带裹缠,从而避免出现漏浆现象。

3.4混凝土浇筑

高墩柱混凝土浇筑工艺需要根据高程合理设计,当高程较高时建议采取多次浇筑的方法确保工程质量。案例项目按照5m/次确定浇筑次数,墩柱浇筑共分5次进行。由于浇筑量较大,需要对混凝土运输进行严格管控。该项目选择装有GPS定位的搅拌车,通过合理的规划设计确保混凝土运输、进场、检验、浇筑的无缝衔接。在检验时需要重点观察坍落情况,一般检验标准为1.5~2m的坍落度。如需进一步控制混凝土坍落,可以经由多节串通逐步向下浇筑,在改善坍落的同时能有效缓解离析现象。浇筑阶段需要以振捣器逐层进行振捣,避开内部的钢筋等部件,确保振捣时间符合设计要求。当设计中没有明确规定时间时,可以通过观察混凝土表面情况判断。一般当混凝土停止下沉且无气泡涌出后即可停止。另外,钢筋绑扎阶段埋设的底部边角铁在浇筑阶段无需取出。市政工程施工中,往往要求墩柱外观整洁,在混凝土浇筑施工时需要采取相应措施。选料时应当控制细骨料的颗粒体积,单一墩柱需要保证使用同一供料商的建筑材料,所用水源应当为自来水。

3.5冷却养护

高墩柱混凝土浇筑完成后,需要及时进行冷却和养护。在建设冷却系统时,应当注意水管的间隔,一般将距离控制在1~1.2m。高墩桩冷却水需要保持一定的水压,建议在每层分别设置独立的进出水孔,也有助于对堵塞等问题的排查和疏通。施工前应当先对冷却设备进行注水试验,根据高度合理计算水压以确保冷却水的流速。同时,养护期间不间断的观察温度变化,内部温度应当控制在70℃以下,内外部温差低于25℃。案例项目在养护作业中应用了新设备与新技术。案例项目在施工中安装了自动喷淋设备对墩柱进行养护。施工人员仅需要结合天气情况设定设备的开关时间即可。避免了人为因素对养护工作造成影响,也大大降低了高空作业的施工量,有助于项目管理水平的提升。该项目在施工前根据设计图纸定制了一体化的养身衣。可以直接套置在墩柱外部,减少了缠绕、固定养生膜的繁琐工序,同时也确保了对墩柱有效覆盖。养生衣可以反复利用或进行尺寸改造,尤其适合建筑单位在大型项目中应用。

4结语

桥梁工程中的高墩柱施工在模板定位、混凝土浇筑等工序中存在一定难点。高空作业量的增加也成为施工安全的隐患。在实践中,应当提前做好施工准备工作,严格把控材料质量,为大型设备进场施工提供必要的环境条件。通过搭建支架、预埋角铁、垂准仪校准等方式,可以有效解决高墩柱施工中出现的问题。利用一体化养身衣、自动喷淋等设备有助于提升施工质量、确保施工现场安全。

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作者:许菲鹭 单位:北旺建设集团有限公司