桥梁高墩施工技术探讨.docx

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桥梁高墩施工技术探讨

桥梁高墩施工总结

北京正宏监理公司王浩杰

摘要：

在桥梁高墩施工中，要做到快速安全地进行施工，需要从模板的选取、支架的搭设、施工的组织等方面着手，进行统筹安排，同时要确保高空作业的安全。

本文结合桥梁高墩施工实例，主要从模板设计和施工两方面进行监理，现浅板之，以抛砖引玉。

关键词：

桥梁高墩模板设计施工组织安全施工

1、工程概况

1.1工程概况

京承高速公路（密云沙峪沟-市界段）段第十五号合同段地处山岭重丘区，施工起讫桩号为K126+100～K129+895，路线长3.795公里，主线设计速度80km/h，荷载等级为公路I级。

本合同段设有汤河桥、汤河北沟桥、蔡家窝铺桥、时令河桥，桥梁4座共长1353米，桥宽均为24.5米。

其中汤河桥桥长477米（进京）、486米（出京）.桥梁墩柱类型如下表一所示.

1.2墩柱特征表一

桥梁

墩柱

类型

尺寸（m）

数

量

最高高

度（m）

最低高

度（m）

备注

汤河桥

板墩

7.0×1.6（抹角1.5×0.3）

3

19.91

13.56

八角形

7.0×2.0（抹角2.0×0.5）

6

28.79

21.77

7.0×2.2（抹角2.0×0.5）

13

38.63

30.17

2、机械设备配备、材料选用

2.1投入机械设备表二

序号

设备名称

型号

功率

数量

1

汽车式起重机

QY35

20t

2

2

汽车式起重机

QY50B

50t

1

3

柴油发电机

KTA19C2

120kw

3

4

塔吊

2

2.3材料选用

墩柱施工主要材料有混凝土、钢筋、模板等。

进场钢材须经工地试验室检验合格并经监理工程师同意后方可使用；所用混凝土由北京声城乡砼有限公司桑园村二号砼搅拌站供应；运距15.7公里。

模板厂家必需有相应加工技术和资质条件的且经监理工程师考察认可的，其中，汤河桥板式墩模板由北京东风世景桥梁模板厂生产，加工时严格控制模板质量，进场前对每一块模板的质量进行检查，对不符合要求的一律不准入场。

3、主要施工方法与施工要点

3.1方案设计

3.1.1模板设计

板墩模板采用制式钢模，每节高度均为2米，其中，汤河桥每一断面由10块（2.2米），8块（2米）面板组成。

3.1.2砼浇筑设计

板墩第一次浇筑高度为6米，拆除两节模板进行翻模安装，之后每次浇筑高度为4米，或再安装1节，每次浇筑高度为6米，直至墩顶。

3.1.3砼运输方式

混凝土的垂直运输一般采用塔吊，配合料斗，窜筒。

3.1.4模板加固设计

板墩加固采用对拉方式，间距设置依据计算确定。

3.1.5安全防护设计

在每一个墩柱四周设置Ф48㎜×3.5㎜碗扣式钢管支架，安装防护网、留设工作平台和人员上下通道。

模板安装采用吊车吊装，人工配合。

墩柱施工人员通过专门搭设的安全扶梯上下。

采用泵送砼的墩（台），搭设专用搭架运送砼。

施工间主要施工人员配备对讲机，并由专人负责联络、指挥。

3.1.6首件施做

在正式浇筑墩柱砼前,应进行试验柱施工，通过首件工程对砼浇筑速度、震捣方式、养生方法、拆模时间控制、模板翻升时间等施工参数及时进行修改，确保墩身砼施工质量。

墩身首件高度应控制在6米左右。

墩身首件经业主、监理单位验收合格后方可展开全面施工。

3.2、主要施工方法

3.2.1施工准备

根据各桥施工现场实际情况，结合各墩柱施工特点，将水、路通至施工现场，并对现场进行清理整平。

施工用电主要采用地方电源，另外配备3台120KW发电机组，作为备用电源，以保障电力畅通。

承台四周基坑使用开山石回填密实，回填高度与承台顶平齐，回填时，横桥向承台两侧按每层30cm厚、宽度为2m进行填筑，并用20T压路机和硅式打夯机碾压密实，顺向桥承台两侧因不作支架基础，故只需一般回填压实、整平方便施工即可。

3.2.2测量放样

在承台顶面以极坐标法测设墩身中心位置及纵横轴线。

其坐标点可通过承台纵横轴线及中心点推算求得。

定位放线采用leicaTCR802全站仪，要求墩身的纵横轴线偏位不大于10㎜。

定位后采用墨斗线弹出纵横轴线，在轴线两端用红油漆做好标记，其纵横轴线交点即为墩中心点，交点位置用红油漆做明显标记，以备检查墩柱钢筋及模板时作为依据。

标高采用自动调平水准仪按设计标高量测。

3.2.3模板加工数量

桥梁

墩柱类型

尺寸（m）

加工模板套数

汤河桥

板墩

7.0×1.6（抹角1.5×0.3）

2

7.0×2.0（抹角2.0×0.5）

2

7.0×2.2（抹角2.0×0.5）

3

根据每个墩柱施工周期、模板周转次数和现场组织生产能力，结合墩柱高度、截面尺寸和墩柱类型，同时为了保证模板质量，计划在专业生产厂家加工制作定型大块钢模板，模板节高2.0m，加工时着重考虑钢模的强度、刚度、圆顺、接头及内模表面的光滑，修整边角，确保不变形、不漏浆。

具体模板加工数量及使用部位见下表四：

表四3.2.4搭设脚手架

测量定位工序完成后，经测量监理工程师认可即可搭设钢管脚手架，钢管规格为Ф48㎜×3.5㎜。

立杆间距顺桥向、横桥向均为0.6m×0.6m，横杆步距1.2m，在承台四周顺桥向和横桥向各布置3排立杆，里侧立杆离模板拉杆35cm。

立杆底部用15cm×5cm方木垫平，外侧立面整个宽度和高度上连续设置剪刀撑，安装时应保持支架垂直。

按每次混凝土浇注高度或横杆高度搭设支架。

在支架顶部及中部搭设施工平台，施工平台分为上下两层，每层铺设厚度为5㎝厚的木板或竹排，相邻两板之间用铁丝拧紧，防止出现探头板或挑板，平台外围支架加高1.50m，上下间隔30㎝加横向钢管作为防护栏，沿支架外围设置安全网，确保高空作业人身安全。

现场操作人员通过专门搭设的钢管人行爬梯上下，人行爬梯与脚手架连接牢固。

支架高度按墩高分为1～5节，每节高度不大于9.0m。

脚手架及人行爬梯设置示意图如下：

3.2.5墩柱钢筋加工与安装

3.2.5.1原材料质量控制

墩柱所用钢材必须是正规厂家、经北京市监督站备案且经监理工程师审批通过的。

对进场的钢材除外观质量合格外，还按规定频率、随机进行抽检，合格后方可用于本工程。

3.2.5.2钢筋加工

根据墩柱钢筋大样图，所有主筋、箍筋均在加工棚下料并弯制成形，并分类摆放，堆码整齐。

出场前，经检查各类尺寸符合设计、规范要求后，由人工运至现场绑扎安装。

3.2.5.3钢筋连接

根据施工技术规范有关钢筋接头的规定，浇筑承台砼时预埋墩柱钢筋。

为了保证钢筋连接质量和施工速度，上下主筋接长采用机械连接，即采用滚压直螺纹接头。

监理对丝头加工长度严格控制，既不能短，也不能过长，并且要求对切断面进行磨平，保证套管内丝头充实饱满，用扭力扳手对连接处进行100%检测。

为保证钢筋连接质量，监理进行外观有效丝扣外露目测外，还按频率对实体1500头抽检一组进行试验检测。

3.2.5.4钢筋安装

钢筋的垂直运输采用墩顶扒杆或吊车起吊至墩顶、由上而下逐根连接安装。

搭设脚手架时，注意脚手架高度要高出主筋的长度，以便钢筋接长时不易翻倒、弯曲，保证钢筋在连接过程中始终保持垂直。

钢筋安装高度以每次砼顶面离最长钢筋不超过1.5m、离最短钢筋不短于50cm为宜，这样便于下一节的钢筋安装作业。

连接时，同一截面不能全为接头，应错开布置，尽管《桥规》中对受压构件同一截面接头数不作规定要求，但在施工时，接头数仍按不超过50%施工，示意图如下，接头间距不短于1米。

吊运钢

筋时，由专职人员进行指挥，并由专职安全员负责安全警戒，吊车起重回转半径下方不得有人员停留。

整个钢筋骨架绑扎完成后，再设置3根揽风绳，用吊锤垂线法或用经纬仪调整、检验其垂直度，保证其垂直度满足要求和防止因风力变形倾覆。

同时要求箍筋两端要圆顺，中部应顺直，保护层厚度必须满足设计要求。

外箍筋及分布筋要求间距匀称，数量不少于设计要求。

钢筋骨架及钢筋位置的允许误差

项目

允许偏差（mm）

主筋间距

±20

箍筋间距

±10

骨架尺寸：

长

±10

骨架尺寸：

直径

±5

骨架保护层厚度

±10

钢筋骨架经自检合格后，上报现场监理检验，合格后即可开始模板施工。

在模板施工前，在钢筋骨架外侧等间距、梅花形绑扎好塑料垫块，以确保钢筋保护层厚度符合设计要求。

3.2.6模板加工制作及现场安装

3.2.6.1模板加工

1）尺寸设计。

时令河桥板式墩一断面模板分10块；汤河桥板式墩一断面分10块和8块两种形式，10块是在各个拐角设接缝，8块是不在拐接缝隙，而将模板间接缝设置在倒角外15-20㎝处（详见下图），这样便于控制模板接缝漏浆，保证墩身几何尺寸和外观质量。

模板具体尺寸和计算书附后。

8块模板接缝示意图

2）加工要求。

模板加工时，宜用整张钢板制成，面板尽可能不出现拼接，生产时要求模板具有足够的强度、刚度，抗弯、抗扭及抗变形能力好，并要求厂家将面板和背棱的平整度作为验收的主要指标。

单块模板面板平整度偏差小于2㎜，拼装后相邻面板接缝偏差不大于1㎜。

3）试拼。

模板在厂家加工好后，应进行试拼装，拼装3节，以观察接缝情况，拼好后经监理工程师检查认可后方可出厂。

4）立模

模板运至施工现场后，首先进行外观检查，再进行试拼检查，确保接缝紧密、顺直、表面平整光滑，抗弯、抗扭及抗变型能力好。

模板拼装好并经检查合格后，用吊车安装就位。

模板的安全性能计算见后附《计算书》。

模板安装前，按墩身四周坐标放样点，用墨线弹出底节模板底边的内外边线。

以模板边线宽度为准做砂浆找平层，找平层厚度为1.5㎝～2.0㎝，施工时每间隔50㎝设标高点，找平层标高的允许偏差不得大于1㎜。

模板安装时，预先在接缝处用强力胶粘贴海绵条，保证接缝平齐密实，防止浇注混凝土时漏浆。

模板安装一层，加固一层，拉杆采用优质PVC管与混凝土隔绝,砼浇筑完毕拆模时可以把拉杆抽出，拉杆通过两槽钢间用双螺母及垫片固定，模板采用“内撑外拉”的方式固定，内撑采用方木，放在拉杆上，浇砼时，在其上铺设木板，以便振捣人员站立。

紧固时对称扭紧螺栓，使两模板均匀受力，避免模板产生微小变形。

另外，模板与拉杆之间的缝隙用专门的锥形塑料套塞紧，防止从拉杆处漏浆。

每次浇筑高度范围内的模板安装完毕后，采用全站仪打点控制其竖直度，竖直度允许偏差为0.3％H且不大于20㎜。

墩柱钢模板安装的允许偏差

项目

允许偏差（mm）

模板标高

±10

模板内部尺寸

±20

轴线偏位

10

模板相邻两板表面高低差

2

模板表面平整

5

10块模板拼装图如下：

8块模板拼装图如下：

3.2.7缆风绳的设置

模板首次安装高度为6米，考虑其独立稳定性（抗倾覆、抗风），模板四周每6m高设置一组缆风绳，每组设四根，四角对拉成八字，规格为φ17.5㎜钢丝绳，其与地面夹角根据场地由45°～60°不等，但要求其受力均匀，不得单边受力过大，采用钢管地锚并用混凝土浇筑基础，地锚周围设置围拦防止碰撞破坏。

缆风绳的安全计算见后附《计算书》。

3.2.8砼浇筑

砼由运输罐车运至现场，吊车或塔吊运送入模，设左、中、右3个串筒下料，分层浇筑，机械振捣。

尽量采用同一批次的水泥拌合混凝土，且保证运至现场砼坍落度基本一致，以确保拆模后墩柱的外观质量。

浇注前，对墩底与承台结合面进行凿毛处理并洒水湿润，同时对钢筋间距、断面尺寸、标高、接缝的处理和支架、模板加固、预埋件等再进行一次全面检查，保证模内干净、各类尺寸正确、接缝严密、脱模剂满抹，合格后方可浇筑砼。

砼拌合料要有较好的流动性、和易性及保水性，现场坍落度控制在12～16㎝之间，浇筑时随时检测，每工作班不少于3次，试验人员必须坚守岗位，确保浇筑正常，并认真填写砼浇注记录。

加强与砼拌合站的联系，确保混凝土供应及时。

砼自高处向模板内倾卸混凝土时，其自由倾落高度不得超过2m。

混凝土浇筑按照竖向分段、水平分层的方法进行控制，每层摊铺料厚度不大于30㎝。

选用50型插入式振捣器振捣，严禁利用振捣器从一侧向另一侧送料，振捣时由四周向中心移动，快插慢拔，均匀落点，移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍，严禁振捣器碰撞模板或钢筋，要求振捣器与模板的距离不小于10㎝。

振捣器要插入下层砼5～10cm。

对每一个振捣部位，必须振捣到该部位砼密实为止。

密实的标志是砼停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。

浇筑要连续进行，如因故必须中断时，其间隔时间应小于前层砼的初凝时间。

当采用分节浇筑时，第二次浇注前要对第一次浇注的砼表面进行凿毛处理，即前层混凝土强度达到2.5MPa后进行人工凿毛，凿掉表面浮浆，露出石子，凿深1～2cm，凿完后清掉混凝土残渣，再用水冲洗干净，为防止水平施工缝出现烂根、麻面现象，要在水平施工缝处铺设10～20mm厚与墩身混凝土同强度等级的砂浆（1：

2）后，才开始浇注混凝土，保证砼接茬良好。

在浇注过程中或浇注完成时，如表面泌水较多，须在不扰动已浇注砼的条件下，采取措施将水排除，继续浇注时，应采取措施，减少泌水。

分节浇注砼时，每次使混凝土顶面低于模板顶5cm，便于立模时调整模板接缝和竖直度，保证施工缝和混凝土外观质量。

当浇筑至柱顶时，其高程应高出设计标高5cm，以防外露面砼因养护不到位出现龟裂，安装支座时再凿除多余的5cm。

3.2.9拆模

模板拆除，应遵循先支后拆，后支先拆的顺序，拆卸工具主要有吊车、塔吊，人工配合。

对于柱式墩柱，因墩柱不高，等砼达到拆模强度后，用吊车一次性拆卸；对于板式墩采用吊车，结合塔吊进行拆卸，因板式墩采用分段浇筑砼，故在施工中分段拆模，每段拆模时，从最底层开始，由下向上拆卸，每次留1～2节不拆，作为上一段支承面。

拆模时应有切实可靠的安全措施，严防操作人员因扶空、踏空而坠落。

在拆除现场标出作业禁区，有专人指挥，作业区内，禁止非操作人员入内。

对于已拆模板、拉杆、支撑等要及时运走或妥善堆放，不得乱扔、乱放，应堆码整齐。

拆模间隙，将已活动的模板、拉杆、支撑等固定牢固，严防突然掉落、倒塌伤人。

模板拆除后，为保证砼外观质量，应及时对拉杆形成的孔洞用水泥砂浆填充。

堵塞前，先调配水泥砂浆颜色，使其尽可能与当时砼颜色一致，然后迅速堵严、堵密实，同时及时养护，使其与周围颜色保持基本一致。

拆下的模板，不能直接安装，需经人工打磨整修、上好脱模剂，经检查合格后方可安装作业。

整修模板在地面上进行，严禁在支架工作平台上作业。

3.2.10混凝土的养护

砼养护分两个阶段进行，一是没拆模时养护，另个是拆模后的养护。

当砼浇完初凝后即进行洒水养护。

拆模后立即覆盖塑料薄膜养护，用胶布粘紧，覆盖严密，不准漏气、不串风，防止表面水份蒸发，保持混凝土表面处于潮湿状态。

塑料薄膜养护是在结构物外露的混凝土表面覆盖塑料薄膜，混凝土在缓慢的散热过程中，使其获得必要的强度。

根据季节、气温情况，控制混凝土的温度变化，应采取控温措施，使砼表面温度与内部温度控制在25℃以下，防止因温度变形引起混凝土的开裂，同时做好温度检查记录。

夏季或气温较高时，混凝土表面应加强潮湿养护，防止混凝土出现干缩裂缝。

冬季当气温急剧下降或气温低于5℃时，不得洒水养护，除采用塑料薄膜覆盖外，还应采取棉被包裹等保温措施。

附件：

计算书

一、脚手架安全性计算：

计算书说明：

最高桥墩柱高达38.63m，因此脚手架搭设最高高度为40m。

1、施工动荷载：

（1）施工人员、机械：

NQK1=2.0KN/m2

（2）砼振捣器：

NQK2=2.0KN/m2

2、施工静荷载

支撑脚手架：

脚手架立杆间距为0.6m×0.6m，横杆步距1.2m

每平米立杆根数：

n1＝1/（0.6×0.6）=2.78根/㎡

单位面积上立杆产生的压力：

（h≤40m）：

40×3.86×2.78×10=4.29KN/㎡

单位面积上横杆产生的压力：

（40÷1.2×0.6×2×3.86）×10=1.54KN/㎡

N＝（4.29＋1.54）×1.15=6.70KN/㎡

3、单根立杆实际受力：

N1=（NQK1＋NQK2＋N）×n1=（2.0＋2.0＋6.70）×2.78=29.75KN

4、立杆的稳定性

l0=kμh=1.155×1.55×1.2=214.8cm

长细比：

λ=l0/i=214.8÷1.58=136

10ψAf=0.312×4.89cm2×205N/mm2=0.312×4.89×205×100

=31276N=31KN＞N1=29.75KN

因此，脚手架的搭设方式满足施工荷载的要求。

式中：

l0—计算长度，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

k—计算长度附加系数，取值1.155；

μ—考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3取值1.55；

h—立杆步距，1.2m；

i—截面回转半径，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B表B取值1.58cm；

λ—长细比；

ψ—轴心受压构件的稳定系数，根据长细比按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录Cψ取值0.312；

A—立杆的截面面积，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

附录B取值4.89cm2；

f—钢材的抗压强度设计值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6取值205N/mm2。

二、缆风绳安全计算

缆风绳每6m高设一组，每组6根，模板最大面宽度为7m，最大迎风面面积为7×6=42㎡。

缆风绳规格为φ17.5㎜钢丝绳，其与地面夹角根据场地由45°～60°不等，以最大受力面计算缆风绳拉力。

F钢丝破坏断力总和＝F0×A1＝1440×111.53＝160603N＝161KN

F钢丝破断拉力＝F钢丝破坏断力总和×I＝161×0.82＝132KN

F钢丝安全拉力＝F钢丝破坏断力总和÷W＝132÷3.5=37.7KN

F风＝ρV2A＝1.293×13.822×（7×6）＝10342N＝10.3KN

F缆1＝10.3/sin（90°-45°）＝14.6KN

F缆2/sin（90°-60°）＝10.3/sin（90°-60°）＝20.6KN

F钢丝安全拉力>F缆2（F缆1）

ρ－空气密度，1.293KN／m3

V－六级风，风速为10.8～13.8m／s,取最大值13.8m／s

A－模板最大迎风面面积，42㎡

A1－钢丝绳断面面积，111.53mm2（见路桥施工计算手册）

F0－钢丝的公称抗拉强度，1440MPa（见路桥施工计算手册）

I－钢丝换算系数，0.82（见路桥施工计算手册）

W－缆风绳安全拉力系数，3.5（见路桥施工计算手册）

因此，当缆风绳与地面夹角为45°～60°，最大拉力为20.6KN小于缆风绳安全受拉力，满足设计要求。

五、结束语

截止2008年度底，十五标用上述方案严格组织实施，我们监理单位严格监督、指导并积极为施工单位献计献策，在施工当中提出一些有利于质量控制、进度控制切实可行的、具体的、可操作的措施，使墩柱砼表面平整、光洁、棱角分明，无蜂窝麻面，达到内实外美。

通过具体的施工实例，深入探讨了高墩施工的模板设计、施工组织、安全措施等，旨在为同类似的工程提供有意义的现场监理参考。

参考文献：

《路桥施工计算手册》人民交通出版社，2005.3

《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社，2000.11.1