浅谈高速铁路桥梁空心墩施工技术

浅谈高速铁路桥梁空心墩施工技术

刘阳

中铁一局铁建公司陕西咸阳712000

摘要：随着我国高速铁路的快速发展，我国桥梁工程施工技术显著提高。为节约建设投资等，对于跨越较宽深谷深沟地段，一般采用桥梁高墩柱建设方案，因此，空心墩施工技术被广泛应用，本文结合新建银川至西安铁路陕西段漠谷河1号特大桥施工区段内空心墩施工实践介绍了施工工艺及施工控制要点，供同类工程参考。

关键词：高铁桥梁空心墩施工

1概述

新建银西高铁陕西段漠谷河1号特大桥的空心墩均为圆端型薄壁，墩身截面尺寸：顶帽底至墩身底圆端半径变化范围由1.8m至5.05m不等；墩身中部壁厚变化范围为50cm～103.8cm。空心墩的承台顶面以上2.5m至5m范围为钢筋混凝土实体结构，墩顶中部顺桥向通长凹形过人槽，空心墩顶设检查孔，可进入墩柱内供检查使用。

2总体方案

空心墩墩身最大高度为55m，墩身采取分段浇注，模板采用定型钢模，根据墩身坡比及墩帽底部墩帽底口尺寸，共计投入45：1的空心墩模板1套，35：1空心墩模板1套，30：1空心墩模板1套，三套墩身，墩身外侧模与内模采用厂家加工，倒角部分墩柱局部调整困难时，采用木模进行调整。空心部分每次浇注小于等于6m，浇注完后支上部模板，下部拆除后的模板进行下个墩身模板支立。浇注下部实体段及倒角部分，外侧模板设置三角支架平台，在空心墩实体段倒角以上部分，按设计要求设置预留孔，墩内设“之字形”踏步的楼梯供施工人员上下，由于墩身较高，吊装物体采用塔吊进行；其余墩柱搭设外部安全楼梯支架，内侧同步安装检查梯。根据墩柱实体段及预留孔位置，第二次支模起，内外部作业人员分别由预留孔和定型步梯进入内外模板作业平台施工，末节空心段用调整块调整至空心段顶部内倒角顶面，完成浇筑后，墩柱内侧预埋设计的预埋件，通过预埋件焊接搭设成为墩帽施工平台，完成墩帽施工。

3施工工艺流程

空心墩施工采用翻模施工，按照6m一个现浇段，四节模板组成一个单元，具体施工工艺流程见下图所示。

图1空心墩施工流程图

4施工工艺要点

4.1测量放样

在承台顶面测定桥墩的中轴线及中点，并由测量员对施工队进行测量放样交底，施工人员根据中轴线用墨线标识出空心墩底部轮廓控制线；墩身翻模施工时，在模板安装后，再复测，混凝土施工过程中和完毕后都要进行模板的变形监测。

4.2承台顶面凿毛

承台砼的强度达到规范要求时，对与空心墩墩身接茬处的承台采取人工方式凿毛，凿除前必须采用切割机沿着墩柱轮廓线进行切割，深度3cm左右，空心墩墩身轮廓线以内全部凿毛，并清除所有浮浆及松动石块，用高压水枪或空压机清理干净。

4.3钢筋加工及安装

4.3.1钢筋加工及存放

钢筋集中加工，加工成型的钢筋，须经质检人员和监理工程师共同验收合格后才可以出场。运送至现场后进行安装绑扎，现场钢筋根据不同型号、规格尺寸进行挂牌标示，钢筋放置时要求场地平整，支垫、支撑架间距满足规范及相关要求，防止钢筋变形，堆放整齐，严禁将钢筋直接搁置于地面上。

4.3.2钢筋安装

钢筋运输至现场后，由吊车将钢筋吊放至钢筋支架上，墩身预埋钢筋深入承台长度必须满足设计要求，墩身钢筋绑扎采用卡具进行间距等定位，卡具采用铝合金材料定尺加工，与对应墩柱位置钢筋间距及尺寸相同，对应位置预留钢筋定位槽。

墩柱采用分节制作安装，根据墩身施工分节情况，每次安装钢筋4m—6m，主筋接长采用直螺纹套筒连接，套筒进场后，须进行试验检测，并报监理验收，结果符合相关技术规范要求后，才可以投入施工使用，钢筋接头设置须满足规范要求。机械连接时，钢筋、套筒规格须一致，并保证丝头和连接套筒内螺纹完好、无杂物。钢筋连接完毕后，连接套筒单边外漏有效螺纹不得超过2P，拧紧力矩应符合规定。

4.3.3综合接地钢筋设置

根据《铁路综合接地系统》通号（2016）9301设计图，墩身设置3个综合接地端子，做好综合接地钢筋焊接，墩柱中的接地钢筋，分别与承台和墩帽的接地筋焊接，直螺纹连接处，采用过桥搭接，每次墩身混凝土浇筑前，必须对综合接地电阻进行测试，要求不得大于1Ω，对电阻的测试，必须现场监理工程师见证，留取影像资料。

4.3.4其他预埋件安装

①沉降观测标

每个墩身设置两个沉降观测标，横向布置于墩柱两侧，设置时高出预计回填地面40cm左右，注意预埋观测标时，要对其位置进行加固处理，以免浇筑混凝土过程中发生错位，导致拆模后无法找到观测标，对后续工作造成影响。

②墩身检查梯

墩身内部根据预埋爬梯设计进行预埋件设置，内部爬梯施工和墩身施工同步，在既有内部爬梯的基础上，架设临时脚手板，作为墩体内人员作业操作平台，必要时根据施工部位增设预埋件。

③墩底泄水孔及墩身通风孔

墩柱基顶实体过渡段顶面设置四个泄水孔，分别沿墩柱轴线方向布置，墩内混凝土面设置3%排水坡，确保养生水顺利排出，桥墩竣工后予以封堵。

墩身通风孔设置于墩柱地面线以上5m或设计洪水位3m以上，墩柱沿夹直线段3m高交错布置。

4.3.5实体段墩柱施工

空心墩在底部设计有倒角，实体段高度不同，钢筋绑扎2m后进行模板立设，之后再进行绑扎2m高钢筋并立设模板，钢筋绑扎时安装沉降观测预埋件及综合接地，测试综合接地电阻，不大于1Ω，安装墩底实体段倒角段模板，固定牢靠。

钢筋绑扎人员在两层钢筋网片之间进行作业，从模板外支架平台进入两层钢筋网片之间，设置挂梯，挂梯采用角钢∠5cm×5cm×5mm作为两侧支撑，顶部与底部均采用同规格角钢封口，中间采用直径16mm的圆钢作为踏步，间距50cm；上端焊接U型φ16mm的钢筋作为挂设固定。

安装内侧模板时，根据工况不同，分别设置专用楼梯通道，楼梯通道均采用∠5cm×5cm×5mm两道角钢作为两侧支撑边，上端与低端分别采用同规格角钢封口，焊接固定，其它固定采用螺栓连接，螺栓采用Φ16（8.8级）高强螺栓，双螺帽；两根主支撑之间采用Φ16的圆钢作为踏步，间距50cm；为防止人员后仰掉落，采用5cm宽3mm厚的扁铁带作为后备防护，防护高度自梯子低端1.5m开始至梯子上口，间距50cm，梯子主体部分采用1m长度的同规格角钢与模板法兰连接，连接采用螺栓固定，螺栓同上高强螺栓；

梯子的吊装采用塔吊进行，梯子起吊就位后，通过栓接方式将连接杆与模板法兰连接，使得梯子稳定。拆卸梯子时与安装程序相反，先采用塔吊将梯子与吊绳固定，解开梯子与模板法兰的连接，在进行起吊拆除，此过程必须有安全人员监控作业。作业时严禁人员在外侧攀爬。

根据施工作业工况不同设置不同形式的安全通道，U型通道主要用于浇筑完混凝土后，从外侧支架前往内侧支架的人员通道；L型通道主要用于外模板立设后，安装内侧模板时的人员通道；

由于模板内侧设置三角支撑平台，内部空间已压缩，根据计算（附后），当模板对边之间支架端部的净距小于3m时，可进行满铺作业平台，采用截面8cmX8cm的方木，沿着支架端不横向设置支撑，纵向铺设同规格方木，方木之间的中心距不得大于30cm，表面铺设3cm厚的杂木板作为作业面。

外侧及内侧模板安装采用吊车进行，根据吊装高度及重量不同，选择相匹配的吊车型号，起重量及臂展满足施工要求，浇筑混凝土采用泵车进行。

4.3.6钢筋验收

钢筋安装完毕后，自检合格后，报监理工程师验收，验收结果符合设计及规范要求后，进入下道工序。施工中在主筋外侧每平米4个交错布置与墩身砼同标号砂浆垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度。

4.4模板

空心墩墩身模板采用定型钢模板，空心墩柱以2米节为标准节，调整节（1m和0.5m）；外模分6块（2平模，4弧模）；内模分为8块，在弧模板中间设有八字模板，脱模时该模板首先脱出；内外模采用φ20精轧螺纹钢对拉。

模板接缝为平口缝形式，各块模板以高强螺栓连接，对拉杆为墩身截面对称设置；圆端形模板处以抱箍筋的形式加以固定。施工中应按定型钢模配置安装对拉杆，并拧紧对拉杆及模板上设置的所有连接螺栓。

模板进场后，平整好的场地，先进行模板试拼，保证模板间错台及平整度符合规范要求。模板支立时，上两节模板不拆，未拆除模板靠对拉螺栓及模板自身形成“抱箍”，支撑连接下一施工段模板。

由于墩柱较高，搭设外部梯子困难，施工时人员上下均由墩底预留孔进入，沿着预埋安装的墩身内部检查梯至工作面，在模板外内侧分别设作业平台，平台分别设在模板底端，供拆卸等作业，每一层平台之间采用安装定型活动梯子，供作业人员在作业平台之间通行，有人员通过作业平台操作，墩柱内部及外部人员通过扒开钢筋出入，每绑扎2m钢筋验收合格后进行模板安装。

模板拼装过程中，螺栓先不要拧太紧，留有松动余地，检查模板垂直度及模板口尺寸，如模板前后方向存在偏差，可调整至正确位置，模板稍微偏斜的调整则在模板底边向倾斜方向端加调整垫片进行调整。为保证钢模接缝密贴不漏浆，在模板接缝处粘贴双面止浆带。模板调整到位后，所有螺栓、对拉杆件及钢带全部拧紧。

空心墩实体段底模、空心墩模板设计及空心墩支架平台都必须进行检算，须经有资质机构确认检算无误后才能进行施工使用。

4.5空心墩混凝土浇注

混凝土运输至现场后采用泵车进行浇筑，具体要求混凝土初凝时间不得大于6小时，混凝的振捣采用振捣棒分层振捣。泵送入模时串筒出料口距混凝土浇注面的高度不应超过2m。

墩身第一节混凝土浇注前，先浇注一层厚约2cm水泥砂浆然后再继续浇注新层混凝土。混凝土浇筑应分层连续，应做到边浇边振捣，分层浇筑厚度应按30cm～40cm控制，施工时振动棒自然沉入混凝土，应垂直插入，振捣时插入下层5-10cm；振捣时与模板保持10cm的距离，防止振捣棒碰撞模板、钢筋及对拉杆件，造成模板变形；每一振动点的振捣时间宜为20～30s，以混凝土不再沉落、不出现气泡，表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。砼浇注过程中，必须设专人随时检查模板、支架、钢筋和预埋件情况，发现问题及时处理。

浇筑混凝土时要连续，过程中不应停顿，当因故必须停顿时，停顿时间不能超过2小时，当气温大于30℃时，停顿时间不能超过1.5小时。混凝土施工时应放慢浇筑速度，防止爆模。

为防止模板受力不均导致偏位，浇筑混凝土时，必须对称浇筑。混凝土凝固后会有一定量的收缩，在施工下一段模板前，应注意上一段模板是否与混凝土密贴，如不密贴，应采取措施，避免混凝土接缝处出现“流泪”状痕迹。

墩柱施工中，墩身分段高度控制一般控制在6m范围内，施工缝位置与模板接缝位置一致，混凝土浇注后表面应与模板顶边齐平，砼终凝后对连接处砼表面进行凿毛（钢筋外缘不应凿毛，避免施工缝处成锯齿状，影响外观），骨料外漏75%以上，保证施工缝与上层砼连接良好，清除松散混凝土，清除宜使用高压水枪冲洗，冲洗完后混凝土面不能有积水。浇注过程中要测量温度，当气温高于30℃时要对模板洒水降温。当气温高于35℃不应进行砼施工。

4.6养护、拆模及其他

混凝土施工完成后12小时内，应对混凝土进行带模洒水养护，保证混凝土表面湿润，同时降低模板温度。

拆模前先压混凝土试件，当强度达到2.5MPa以上才能拆模，为不让混凝土粘模，一般砼浇筑完成后48小时再拆除外模。

内模在强度达到2.5MPa以上即可拆除。模板应从下往上逐节拆除，应先拆除圆端模板，再拆除直边模板，外模需吊车或塔吊配合拆除，内模采用人工配合吊车拆除。

外模拆除后及时使用一布一膜塑料布进行包裹养护，当拆模后的混凝土包裹完成后，通过水管在模板底层绕墩身一圈，并在缠绕墩柱部分的水管上每隔30cm设置直径3mm左右孔隙，采用增压泵将水压入管内，应沿墩柱从上往下洒水养生，在养护期间，塑料薄膜内应具有凝结水，保证墩柱表面始终湿润，施工中应注意检查洒水情况；为确保墩柱包裹采用的养护罩不被风吹起，可采用绳索缠绕固定，间距保持在2m左右一道，确保稳定。

内模拆除后通过设置三通管，通过接2.5cm直径的PE软管，在内侧模板底部布设两根长度3m的铁管，直径2cm，在端头垂直延伸50cm，安装绿化洒水旋转喷头，通过增压泵将水压人管内，旋转喷头将水喷向空心墩内壁，每个空心墩内侧斜对角设置两个喷头，每个喷头喷水范围不小于4m，确保混凝土湿润。养护时间不得少于14d。当日平均气温低于5℃时，可不洒水养护。

①按照国家相关安全管理办法规定建立健全安全生产管理制度及管理体系。确保安全生产管理运行顺畅。

②施工前，对施工人员进行岗前培训和施工安全技术交底。

③项目部要定期或不定期的组织安全质量检查，发现问题，及时督促落实整改。

④所有施工人员必须持证上岗，遵章守纪，严格按照施工交底施工，严禁违章、野蛮施工。

⑤现场配备足够的安全防护用品，施工中必须按规定佩带安全防护用品。

5.2施工机械的安全控制措施

机械操作人员和车辆驾驶员，必须持有操作证，经岗前培训教育后才能上岗，严禁操作人员操作与操作证不符的机械；严禁无证上岗，对机械操作人员要建立档案，专人管理。

5.3高空作业安全控制措施

凡从事高空作业的必须是经过体检合格、培训合格的人员，持证上岗，体检、培训不合格者严禁高空作业；高空施工人员必须佩带安全防护装备。为防止物体及人员掉落，在空心墩内壁设置三道水平兜网，第一道位置设置在空心墩进人洞以上3m左右位置，第2道位置设置空心墩施工段最底层模板上，第3道位置设置在空心墩内作业平台支架栏杆上，距离下层网片间距约6m左右，可根据墩身支架栏杆位置对兜网高度位置适当调整，水平兜网要求绑扎结实，检测报告、合格证等齐全，兜网固定时不得兜紧，保持15㎝左右的松弛缓冲。

6应用情况

公司承担建设的新建银川至西安铁路陕西段漠谷河1号特大桥中空心墩26个，墩高24~58m，其中墩高H≤30m的14个，30m＜H≤40m的6个，40m＜H≤58m共计6个，墩身及墩帽均设计为C35钢筋混凝土。综上所述，在高速铁路工程建设过程中，高墩柱施工技术难度较大，在施工中注意事项较多，应合理组织施工，严格执行施工方案及安全措施，确保施工质量及施工安全，对高墩柱施工同类工程施工具有一定的参考。

参考文献：

[1]（TB10752-2010）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》

[2]（Q/CR9603-2015）《高速铁路桥涵工程施工技术规程》

[3]JGJ107-2016《钢筋机械连接技术规程》

[4]《双线圆端形空心桥墩》（银西客专施桥参03）

[5]《DK76+063漠谷河1号特大桥全桥总布置图》银西施桥特-10