桥梁高墩关键工序施工技术

黄瑞珊，李 锴，徐大义

（广东省建筑工程机械施工有限公司 广州 510500）

0 引言

《公路桥涵施工技术规范：JTG∕T 3650—2020》新增“高墩high pier”术语，将高度大于或等于40 m 的桥墩界定为“高墩”，高度小于40 m 的桥墩墩身，一般可采用常规的机械设备进行施工，当墩身高度达到或超过40 m 时，通用的机械设备已较难于满足施工的要求，而需要采用一些特殊的方法、手段及机械设备方能进行作业［1］。

对于高墩来说，截面面积小、墩身高，墩顶无约束时在风荷载的作用下，墩身会产生一定的挠度，墩身设计中心点位置不是处于一个相对静止的状态，高墩施工定位很难准确控制，施工测量是一个难点，这是一步关键工序。

最近几年公路和铁路桥梁在桥墩施工过程中，因模板失效、支架坍塌而造成事故的现象时有发生，究其原因，其中模板安装的固定与支撑是导致事故发生的重要因素［2］，所以，模板安装在高墩施工各工序中甚为关键。

1 工程概况

某大桥桥长192 m，上部结构采用6～30 m 简支箱梁，下部构造采用单排双柱式桥墩，桥墩间设有系梁，墩顶设盖梁，墩身直径为1.8～2.8 m，墩身高17.5～48.0 m，其中3#桥墩高48.0 m，墩间间距3.2～4.2 m，盖梁尺寸为8.2 m×2.2 m×1.6 m。3#桥墩位于地势较平坦的山（河）谷，其余1#、2#、4#、5#墩位于35°～45°的陡坡上。桥型布置如图1所示，桥墩设计主要数据如表1所示。

图1 桥型布置Fig.1 Bridge Layout

表1 桥墩设计主要数据Tab.1 Main Data of Pier Design

2 桥墩总体施工方案

本大桥位处山谷，因受项目概算的制约，桥型结构设计选择的是6～30 m 跨径的简支梁桥，结构形式多种多样。确定施工方案时，施工成本是考虑的主要因素，经过施工方案比选，桥墩与桥墩之间采取平行作业，各个桥墩流水作业。利用钢棒托架法施工墩间系梁和墩顶盖梁，同步施工墩身；模板材料选择组合钢模板，厂家定制，现场拼装；搭设人行安全爬梯用作施工作业人员和小型机具、操作工具往返作业面，爬梯高度超过40 m 要采取特殊措施；采用汽车吊、塔吊垂直起吊物料。以墩间系梁为节点，分节段施工，墩身、系梁施工依顺序进行，最后施工盖梁。

3 高墩施工关键工序

高墩施工有2 个关键工序：①墩身的施工定位；②墩身模板安装的固定和支撑。

3.1 墩身的施工定位

文献［1］规定：高墩施工前应编制测量控制方案，施工过程中应对墩身的平面位置和垂直度进行监控，条件具备时宜采用激光铅垂仪进行监控。施工测量中应考虑日照对墩身扭转的影响，当日照影响较大时，测量宜在夜间气温相对稳定的时段进行。

在桥墩施工放样测量时，需对各墩的控制性里程桩号、基础坐标、设计高程等数据进行复核计算，确认无误后方可实施测量。数据计算和现场施测需由不同的测量技术人员进行复核和复测，减少或避免人为错误，最大限度地防止出现差错［1］。

本项目采用全站仪坐标法与激光铅垂仪投测竖向轴线双控方法对墩身的平面位置定位，同时对墩身垂直度进行监控。具体方法如下：

⑴用全站仪放出首级墩身平面中心点位和墩身平面纵横轴线，这是桥墩的基础轴线，对其平面位置要严格控制，反复核对。每向上施工一级，均需用全站仪测出墩身的中心点位和轴线。

⑵在首级墩身平面纵横轴线上选择6 个比较合适的位置作为激光铅垂仪工作的控制点，如图2所示。施工中用激光铅垂仪将桥墩的基础轴线准确地向墩身的上一级引测，并保证各级相应轴线位于同一竖直面内，即保证墩身的垂直度。在每一级系梁（或盖梁）顶面用墨线标记出桥墩的纵横轴线，方便与墩身坐标中心点相校核［3-4］。

图2 地面桥墩轴线控制点设置Fig.2 The Ground Pier Axis Point Setting

⑶墩身施工到一定高度时，受风荷载的作用，墩身会有微小摆动，由于高墩的这一特殊性，在施测时需选择良好的天气状况，减少温差、阳光、风速等气候因素的影响。这一阶段的施测要选择风力较小的状况下进行，避免大风天气施测作业。对同一级墩身中心点位要多次放样，取其几何形心作为墩身的中心点位，并用激光铅垂仪引测的轴线进行校核，确定的中心点位测量误差在允许范围以内。

3.2 墩身模板安装的固定

3.2.1 墩身模板下口的固定

结合以往施工经验总结出的“四点限位法”来确定模板下口的位置，即沿墩身混凝土面纵横轴线的方向，以轴线交点为圆心，以墩身横截面设计尺寸为直径，在墩身混凝土表面的前后左右4 个点位对称焊接短钢筋对模板下口限位，确定模板的平面位置，如图3所示。利用模板底部四周预埋的短钢筋，对模板下口进行固定。当模板初步安装后，对模板上口的位置，则通过吊锤球来慢慢调整和确定。

图3 桥墩模板定位Fig.3 Bridge Pier Template Positioning

3.2.2 墩身模板上口的固定

对墩身模板上口的固定，通常的施工方法是在墩身纵横方向采用4根缆风绳对称固定。本项目编制的专项施工方案最初也是采用此方法，缆风绳在盖梁高度处的最大长度达70 m，在专家论证过程中，对其安全可靠性提出质疑，要求专项方案对此施工方法进行验算与完善。通过对模板固定方案的再次深入研究，对原施工方法进行改良，通过施工实验，确定采取“拉与撑”相结合的施工技术。

纵桥向固定沿用常规方法，对称设置2 根缆风绳固定墩柱模板，缆风绳一端连接模板上口螺栓孔，另一端连接在地面或相邻系梁顶面预埋地锚，如图4⒜所示。

横桥向固定则采用改良施工技术，采取“拉与撑”相结合的方法对墩身模板上口进行固定。当墩身施工到盖梁位置时，墩身高度达到48 m，缆风绳的长度达到70 m左右，长距离操作调整模板平面位置与垂直度不便捷，地面地锚的位置也要相应变换，洪水暴发时对地锚和缆风绳造成很大影响，所以本项目使用1 根长6.46 m 的φ102×3 钢管来抵抗墩身由外向内的横向风荷载，其一端支撑在墩模板的