水中高墩立柱施工关键技术公路桥梁施工中的重要作用

水中高墩立柱施工关键技术公路桥梁施工中的重要作用

冯小勇

中能建绿色建材有限公司，湖北省武汉市，430000

摘要：新时期，为进一步加快城市化建设脚步，公路桥梁工程项目规模不断扩大，且涉及大量水中作业内容，如水中高墩立柱施工，施工环境较为恶劣，显著提升了综合作业难度。本文围绕实际工程案例展开深入分析，重点阐述了公路桥梁施工中水中高墩立柱施工关键技术的作用和技术要点，细致化分析了钢筋制作安装等工艺操作要点，希望对相关作业有所帮助，保障工程建设质量。

关键词：公路桥梁；水中高墩立柱施工；关键技术

引言：公路桥梁施工过程中，常常需要同时考虑交通组织、生态环境保护、建设质量等，使得施工内容呈现复杂化特征，加之工期的限制，要求施工单位重视水中高墩立柱施工技术的运用，化解施工难题，正确处理各种各样施工问题，达到预期作业效果。采用水中高墩立柱施工技术时，应立足于工程基本情况，综合对比工艺方案，选择最恰当的技术路线，使得在降低工程成本的基础上，提高公路桥梁施工质量。

1工程基本情况

以佛昙湾特大桥里程桩号K38+548.05～K41+049.25路段为例，主体桥梁上半部分为三跨变高度预应力混凝土连续刚构桥，下部分结构选用钻孔灌注桩、双肢薄壁实心墩基础，引桥上半部分为装配式预应力混凝土连续T梁，下部结构选用肋板式台、柱式墩、钻孔灌注桩基础。桥梁总长度为2501.02米，共有290根桥墩立柱、148个盖梁、4个桥台肋板，工程统一运用C40的混凝土。

2施工前期准备和测量放样

为充分发挥水中高墩立柱施工技术的作用，保证工程质量，加快综合作业进度，应做好前期准备工作，根据现场作业环境、工程任务量，科学搭配施工人员、材料、机械设备，并提前展开安全教育工作和技术交底，确保每个人员都能了解水中高墩立柱施工要点。同时，根据招投标文件的要求，购买施工材料，质检人员严格检查所有工程材料，明确各项材料的施工标准。具体而言：选用普通硅酸盐水泥，砂石含泥量不超过5%，且质纯、细度模数满足要求，选用满足混凝土用水标准的水源，碎石大小为5-31.5毫米。并准备吊车、混凝土搅拌车、钢筋成型加工设备等[1]。

当系梁作业或接桩施工完成后，技术人员应正确操作全站仪，精准确定基桩中心位置，与施工设计图纸相对比，检查基桩中心的偏移情况。若未超过允许误差范围，则将其作为圆心，以立柱半径为标准，并在桩顶四周标记，之后准确填写检验报告，便于后期展开工程质量检验。

3钢筋制作和安装

进入钢筋制作和安装施工环节，需要掌握相关施工技术要点，根据现有施工资源和工程资料，并做好钢筋工程量计算工作，优化作业流程和方案，遵守作业注意事项，避免出现二次返工的情况。基本表达式为：钢筋工程量=钢筋下料长度*每米重量，式中钢筋每米重量计算公式=。

实践作业阶段，施工人员应遵守作业图纸要求，管控钢筋下料尺寸，利用公式计算钢筋下料长度，由技术人员按要求操作钢筋调直机，逐一将不同程度弯曲的钢筋调直，避免影响后期作业质量。其中下料长度计算公式为：3.14*（D+d）/4-（D/2+d）+平直长度（设计值），其中D为弯曲直径、d为钢筋直径。并利用滚压直螺纹机械设备进行钢筋接长作业，核心操作工艺为：灵活运用套丝机设备，在钢筋端部展开直螺纹加工，之后利用连接套筒对接钢筋，并考虑到纵向受拉钢筋的最小搭接长度，如表1所示。与传统工艺相比，此工艺能够实现集中化生产，具有操作工艺简单化、连接效率快等多样化的优势。

表1 纵向受拉钢筋的最小搭接长度

骨架成形作业阶段，需要利用定位架设备，参考工程作业图纸设计要求，确保主筋之间距离相等，并放置长度适中的加劲筋，每间隔2米布置一处。其中为避免钢筋变形，需要将2根钢筋交叉支撑，捆绑成十字形，再利用电弧焊固定加劲筋、主筋，采取双面焊的方法。并且吊装区域的加劲筋，也应展开加固焊接作业。同时，精准标注主筋的设计间距，之后缠绕箍筋并借助扎丝固定，其中为提高固定效果，选择八字型、梅花桩的绑扎方法[2]。

处于立笼作业准备阶段，施工人员应展开调直、除锈作业，促使桩基桩头钢筋满足具体作业条件，将桩头对中校正误差控制在3毫米以内。此外，制作钢筋骨架过程中，尺寸合格率应达至100%，设计立柱中心点与钢筋笼顶端中心点相一致。结合此工程的实际情况，主筋净保护层厚度应控制在5.5厘米。当立柱钢筋架设安装作业结束后，选择三道钢丝缆绳将其固定，钢筋骨架与缆绳夹角在45度-60度之间。

4立模关键施工技术

立模作业阶段，施工人员需仔细在立柱模板内外表面均匀涂刷模板油，并展开测量放样准确标记，其中半圆模板的接缝线应在立柱中线位置。采用斜支撑结合钢丝绳斜拉作业模式，将立柱模板牢牢固定，提高立柱的稳定性。正常情况下，水中高墩立柱施工多采用定制钢模板，主要由两个半圆模板组成，每节高度分成3米、2.5米、1.5米三种类型。为便于施工顺利开展，需要利用吊车作业，这一期间应固定模板，捆绑风缆绳，避免影响立模后的垂直度和刚度。模板作业前，施工人员应系统化清洗模板表层，涂刷专用涂料。安装作业阶段，以结构设计为标准，重点管控模板的尺寸、垂直度、标高，杜绝跑模、漏浆现象的出现，并遵守模板安装流程，遵守先小面后大面的原则

[3]。作业结束后，现场管理者逐一检查接缝位置，如螺栓连接出、内外支撑等，检查保护层厚度。

5混凝土浇筑、养护技术

对于公路桥梁施工来说，为突出水中高墩立柱施工关键技术的运用价值，现场管理者应加强对混凝土浇筑、养护技术施工监督，规范施工人员的作业行为，确定最佳的配合比，分析气温、运输距离不相同的情况下，混凝土的塌落度。同时，立柱浇筑施工时，应利用汽车起重机吊灰斗作业，采用分层施工方法，每层浇筑厚度不超过50厘米，而若浇筑砼顶面与灰斗底面之间高度差超过2米，需将串桶悬挂于灰斗下端，避免由于浇筑高度过高，造成混凝土离析。选择插入式振捣器完成混凝土振捣作业，并采用洒水养护方法。

混凝土搅拌前，应利用电子秤保定检测，了解混凝土擦的含水率，不断优化用料配比，并且由于现代混凝土组成较为复杂，包含水、外加剂、水泥等多个组分，为此可利用下式计算最佳配合比。具体为：

式中X1-X7分别表示为水泥（VC）、矿物细掺料（Vf）、砂（Vs）、石（Vg）、空气（Va）、水（Vw）、外加剂（Vy）。

之后采用大型搅拌机搅拌，最佳搅拌时间为15分钟。由于水中高墩立柱的高度较高，使得一次浇筑成型难度极高，为此优先采用分层浇筑方法，并严格控制浇筑裂缝的大小，尽可能地保障接缝处于平整状态。此外，混凝土温度控制也属于重点，若温度超过标准范围，常常出现假凝或闪凝的情况，而对于养护阶段的混凝土，当温度过高则会形成大面积裂缝，影响桥梁施工质量。鉴于这一情况工程设计人员应根据工程量和进度作业方案，确定混凝土的最大绝热温升、混凝土表层温度等，以此采用最恰当的养护方法和浇筑方式。其中混凝土最大绝热温升计算公式为：

式中mc为水泥的使用量、k为掺和料的折减系数、Q为水泥水化热、c为混凝土比热、为混凝土密度、F为活性掺和料的使用量。

混凝土养护期间，如何创造适宜的温湿度环境属于关键，有助于加快混凝土的硬化速度。正常情况下，每种养护方法对混凝土性能的影响也不尽相同，常见养护方式包含蒸压养护、自然养护、太阳能养护、干湿热养护等。当前，混凝土养护条件分成两个等级，一级水平控制温度20±2℃，二级控制温度20±5℃，28天为最佳养护时间，其中相对湿度大于95%。

由于高墩立足施工地点位于水中，施工方案制定时需考虑到混凝土运输、搅拌等，若采用搅拌船泵送方式，不仅增加工程资金投入，还存在混凝土离析风险。故此为确保混凝土供应充足，规定时间内高质量完成浇筑作业，选择车载泵+布料机+钢管支架的供应方法[4]。选优高度为4米、重量为12吨的布料机，支撑体系由4根钢管组成，直径约为478毫米。另外，选择极限状态法，设计布料机的基础荷载组合，并分析配重荷载、风荷载、工程作业荷载等因素带来的影响，计算布料机各个构件的刚度和强度，如表2所示。

表2 布料机构件刚度、强度计算结果

6垂直运输关键施工技术

由于涉及水下作业，且高墩立柱作业难度，需要相关人员根据现场施工环境，制定最佳的垂直运输方案，灵活运用关键施工技术，科学布置塔吊，按照规定要求安装塔吊构件。

6.1垂直运输方案的制定

根据作业现场基础条件和工程起重要求，此工程选用1600kN·m的塔吊，机械最高起重量12吨，作业半径为30米，符合基本作业要求。同时，为避免塔吊作业期间受到其他因素的影响，应提前设置限位装置，构建安全化的施工环境。

6.2布置塔吊和基础设计

为推动公路桥梁施工有序开展，应参考水中高墩立柱施工方案，针对性布置塔吊，与主梁防撞墙的距离超过50厘米，避免发生重大施工安全事故。在综合考虑多种影响因素下，选择既有承台上外挑型钢基础的作业方案，减少工程成本，加快施工效率，还能防止塔吊不均匀沉降。选择双拼型钢作为主梁，每间隔2米设置一处。同时，主梁顶部铺设30毫米厚度的钢板，之后采取栓接固定方式。具体施工过程中，应保证放线定位测量的准确性，反复多次测量，尽可能地减少孔位测量误差，再借助机械设备钻孔，达到预期设计深度[5]。另外，分析工作状态下和非工作状态下构件强度和刚度，以便于针对性维护和保养机械设备，如表3所示。

表1 塔吊构件钢结构强度和刚度

6.3塔吊构件的安装

当塔吊设备各个零部件运输至作业现场后，应在专业技术人员的指导下，遵守设备安装注意事项，短时间内拼装成型，再搭建水中立柱钢平台，创造良好的施工条件。核心安装工艺流程为：支腿固定-过渡节安装-标准节安装-回转总成-起重臂总成-穿绕钢丝绳-试运行检测并记录。

7盖梁关键施工技术

7.1盖梁放样和支撑系统

水中高墩立柱施工结束后，进入盖梁放样环节，要求设计人员选用新型测量仪器，不断提高盖梁测设精准，找准盖梁中心点，与高墩立柱中心点相一致，并标注盖梁的标高位置。此工程支撑系统选择预埋钢棒法，浇筑高墩立柱时按照施工要求，预埋PVC管，直径为100毫米，钢板选用实心棒，槽钢间距控制在50厘米左右。具体施工过程中，应遵守以下要求和规定，包括：其一，钢棒预埋位置与设计土图纸位置一致，减小位置测量误差。并在钢棒安装四方钢，运用焊接工艺进行钢管焊接施工，促使方钢与钢棒紧密连接。其二，要求落模砂筒内砂处于干燥状态，且砂筒上端与下端与钢板底座连接，连接面水平。其三，底模支撑体系结束后，进入一次施工盖梁环节，先预压钢棒支撑体系，并标注参考标高点，方便依据盖梁横版的挠度，改变支架的预拱度。其中挠度计算式为：

式中，q为模板是上的侧压力、L为计算跨度、E为面板弹性模量、I为面板截面惯性矩。

7.2制作和安装底模

为保证盖梁模板符合设计要求，混凝土表面整洁、美观，底模制作和安装过程中，应满足以下规定，具体而言：模板挠度小于跨度的1/400，面板变形量小于1.5毫米；模板运用前期，应展开编号、预拼作业，在拼缝中涂抹适量的玻璃胶；吊装模板阶段，设置揽溜绳，避免钢筋和模板发生碰撞，影响模板吊装进度；采用多元化的措施，预防并解决立柱与模板连接处漏浆，并展开凿处理。另外，底模强度验算时，应满足以下条件方可展开底模安装作业。条件为：

式中：l为底模板下方木衬板间距、b为模板宽度、h为模板厚度、q为线荷载、为木材抗弯强度。

7.3加工和安装钢筋

钢筋加工时，需设置实试验环节，仔细测量钢筋的抗拉强度、冷弯试验、屈服点、伸长率等，当所有检验指标都符合施工标准后，才可运用于建设阶段。查阅相关资料，确定不同状态下钢筋加工允许误差，如，箍筋允许偏差±5毫米。同时，选择冷拉方法调直钢筋，用工具固定钢筋两端，再启动卷扬机拉长钢筋。根据工程设计计算长度进行钢筋切断作业，若钢筋直径未超过12毫米，可通过手动剪切器切割，若钢筋直径在12-40毫米之间，通过钢筋弯切机切割，使其满足工程施工标准。

总结：总而言之，在时代快速发展背景下，公路桥梁工程成为城市化建设中重点项目，直接影响着城市经济未来发展。工程建设阶段，应认识到水中高墩立柱关键施工技术的重要性，掌握工程施工关键技术要点，根据工程设计要求和标准，制定可靠的技术运用方案。其中垂直运输关键施工技术、混凝土浇筑、养护技术、立模关键施工技术等属于重点，需从工程项目具体情况出发，灵活运用各种施工技术，以此进一步减少工程成本，保证桥梁建设质量。

参考文献：

[1]毛慧.水中高墩立柱施工关键技术公路桥梁施工中的应用[J].交通世界,2023(9):148-150.

[2]程必远.试论公路桥梁施工中高墩施工技术的应用分析[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2023(6):0171-0174.

[3]武飞,杨恒钢,林志龙.桥梁高墩施工关键技术与控制标准[J].中国标准化,2022(24):213-215.

[4]魏慧平.高墩施工技术在高速公路桥梁施工中的应用[J].四川建材,2022,48(9):123-124.

[5]陈磊.高速公路桥梁施工中的高墩的施工技术要点分析[J].黑龙江交通科技,2020,43(4):106-106108.