9.1.3.1　概述

桥梁墩台施工是桥梁工程施工中的一个重要部分。其施工质量的优劣,不仅关系到桥梁上部结构的制作与安装质量,而且对桥梁的使用功能也影响重大。因此,墩台的位置、尺寸和材料强度等都必须符合设计规范要求。在施工过程中,首先应准确地测定墩台位置,正确地进行模板制作与安装,同时采用经过正规检验的合格建筑材料,严格执行施工规范的规定,以确保施工质量。

桥梁墩台施工方法通常分为两大类：一类是现场就地浇筑；另一类是拼装预制的混凝土砌块、钢筋混凝土或预应力混凝土构件等。多数工程是采用前者,优点是工序简单,机具较少,技术操作难度较小；但是施工期限较长,需耗费较多的劳力与物力。近年来,交通建设迅速发展,施工机械(起重机械、混凝土泵送机械及运输机械)也随之有了很大进步,采用预制装配构件建造桥梁墩台的施工方法有了新的进展,其特点是既可确保施工质量、减轻工人劳动强度,又可加快施工进度、提高工程效益,对施工场地狭窄,尤其对缺少砂石地区或干旱缺水地区等建造墩台更有着重要的意义。

9.1.3.2　混凝土墩台施工

就地浇筑的混凝土墩台施工有两个主要工序：一是制作与安装墩台模板；二是混凝土浇筑。

1.墩台模板

(1)模板设计原则。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)的规定,宜优先使用胶合板和刚模板；在计算荷载作用下,对模板结构按受力程序分别验算其强度、刚度及稳定性；模板面板之间应平整,接缝严密,不漏浆,保证结构物外露面美观,线条流畅,可设倒角；结构简单,制作、拆装方便。

模板可采用一般用钢材、胶合板、塑料和其他符合设计要求的材料制成。浇筑混凝土之前,木板应涂刷脱模剂,外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种,不得使用废机油等油料,且不得污染钢筋及混凝土的施工缝,重复使用的模板应经常检查、维修。

(2)常见模板类型。

1)拼装式模板。拼装式模板系用各种尺寸的标准模板利用销钉连接,并与拉杆、加劲构件等组成墩台所需形状的模板。如图9.1所示,将墩台表面划分为若干小块,尽量使每部分板扇尺寸相同,以便于周转使用。板扇高度通常与墩台分节灌注高度相同,一般为3～6m,宽度可为1～2m,具体视吨提案尺寸和起吊条件而定。拼装式模板由于在工厂内加工制造,因此板面平整、尺寸准确、体积小、质量轻,拆卸容易、快速,运输方便,故应用较多。

2)整体吊装模板。整体吊装模板系将墩台模板水平分成若干段,每段模板组成一个整体,在地面拼装后吊装就位(图9.2)。分段高度可视起吊能力而定,一般为2～4m。整体吊装模板的优点是：安装时间短,无需设施工缝,加快施工进度,提高施工质量；将拼装模板的高空作业改为平地操作,有利于施工安全；模板刚性较强,可少设拉筋或不设拉筋,节约钢材；可利用模外框架作简易脚手架,不需另搭施工脚手架；结构简单,装拆方便,对建造较高的桥墩较为有利。

图9.1　墩台模板划分示意图

图9.2　圆弧桥墩整体模板(单位：mm)

3)组合型模板。组合型模板系以各种长度、宽度及转角标准件,用定型的连接件将钢模板拼成结构用模板,具有体积小,质量轻、运输方便、装拆简单、接缝紧密等优点。适用于在地面拼装,整体吊装的结构上。

4)滑动模板。滑动模板适用于各种类型的桥墩。各种模板在工程上的应用,可根据墩台高度、墩台形式、机具设备、施工期限等条件,因地制宜,合理选用。

模板的设计可参照交通部标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025—85)的有关规定,验算模板的刚度时,其变形值不得超过下列数值：结构表面外漏的模板,挠度为模板构件跨度的1/400；结构表面隐蔽的模板,挠度为模板构件跨度的1/250；钢模板的面板变形为1.5mm,钢模板的钢棱、柱箍变形为3.0mm。

模板安装前应对模板尺寸进行检查：安装时要坚实牢固,以免振捣混凝土时引起跑模漏浆；安装位置要符合结构设计要求。

2.混凝土浇筑施工要点

墩台身混凝土施工前,应将基础顶面冲洗干净,凿除表面浮浆,整修连接钢筋。灌注混凝土时,应经常检查模板、钢筋及预埋件的位置和保护层的尺寸,确保位置正确,不发生变形。混凝土施工中,应切实保证混凝土的配合比、水灰比和坍落度等技术性能指标满足要求。

(1)混凝土的运送。墩台混凝土的水平与垂直运输相互配合方式与适用条件可参照运输方式等因素选用。如混凝土数量大,浇筑捣固速度快时,可采用混凝土皮带运输机或混凝土输送泵。运输带速度应不大于1.0～1.2m/s,其最大倾斜角：当混凝土坍落度小于40mm时,向上传送为18°,向下传送为12°；当坍落度为40～80mm时,则分别为15°与10°。

(2)混凝土的灌注速度。为保证混凝土质量,混凝土的配制、输送及灌注的速度不得小于：

式中　V——混凝土配料、输送及灌注的容许最小速度,m3/h；

S——灌注的面积,m2；

h——灌注层的厚度,m；

t——所用水泥的初凝时间,h。

如混凝土的配制、输送及灌注需时较长,则应采用下式计算：

式中　t0——混凝土配制、输送及灌注所消耗的时间,h。

墩台是大体积圬工,为避免水化热过高,导致混凝土因内外温差引起裂缝,可采取如下措施：改善骨料级配、降低水灰比、掺用混合材料与外加剂、掺用片石等方法减少水泥用量；采用C3A、C3S含量小、水化热低的水泥,如大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、低强度水泥等；减小浇筑层厚度,加快混凝土散热速度；混凝土用料应避免日光曝晒,以降低初始温度；在混凝土内埋设冷却管通水冷却。

当浇筑的平面面积过大,不能在前层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成次层混凝土时,为保证结构的整体性,宜分块浇筑。分块时应注意：各分块面积不得小于50m2；每块高度不宜超过2m；块与块间的竖向接缝面应与墩台身或基础平截面短边平行,与平截面长边垂直；上下临层间的竖向接缝应错开位置做成企口,并应按施工缝处理。混凝土中填放片石时应符合有关规定。(www.daowen.com)

(3)混凝土浇筑。为防止墩台基础第一层混凝土中的水分被基底吸收或基底水分渗入混凝土,对墩台基底处理除应符合天然地基的有关规定外,尚应满足以下要求。

基底为非黏性土或干土时,应将其湿润；如为过湿土时,应在基底设计高程下夯填一层10～15cm厚片石或碎(卵)石层；基底面为岩石面时,应加以湿润,铺一层厚2～3cm水泥砂浆,然后于水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。

墩台身钢筋的绑扎应和混凝土的灌注配合进行。在配置第一层垂直钢筋时,应有不同的长度,同一断面的钢筋接头应符合施工规范的规定,水平钢筋的接头,则可取墩台身受力钢筋的净保护层不小于30mm,承台基础受力钢筋的净保护层不小于35mm。墩台身混凝土宜依次连续灌注,否则应按桥涵施工规范的要求,处理好接缝。墩台身混凝土未达到终凝前,不得泡水。

9.1.3.3　石砌墩台施工

石砌墩台具有就地取材和经久耐用等优点,在石料丰富地区建造墩台时,在施工期限许可的条件下,为节约水泥,应优先考虑石砌墩台方案。

1.石料、砂浆与脚手架

石砌墩台是用片石、块石及粗料石以水泥砂浆砌筑的,石料与砂浆的规格要符合有关规定。浆砌片石一般适用于高度小于6m的墩台身、基础、镶面以及各式墩台身填腹；浆砌粗料石则用于磨耗及冲击严重的分水处及有要求的桥墩、台身等。

将石料调运并安砌到正确位置是砌石工程中比较困难的工序。当质量小或距地面不高时,可用简单的马蹬跳板直接运送；当质量较大或距地面较高时,可采用固定式动臂吊机或桅杆式吊机或井式吊机,将材料运到墩台上,然后再分运到安砌地点。用于砌石的脚手架应环绕墩台搭设,用以堆放材料,并支持施工人员砌筑镶面定位行列及勾缝。脚手架一般常用固定式轻型脚手架(适用于6m以下的墩台)、简单活动脚手架(能用在25m以下的墩台)以及悬吊式脚手架(用于较高的墩台)。

2.墩台砌筑施工要点

在砌筑前应按设计图纸放出实样,挂线砌筑。砌筑基础的第一层砌块时,如基底为土质,只在已砌石块的侧面上铺上砂浆即可,不需坐浆；如基底为石质,应将表面清洗、湿润后,先坐浆再砌石。砌筑斜面墩台时,斜面应逐层放坡,以保证规定的坡度。砌块间用砂浆黏结并保持一定的缝厚,所有砌缝要求砂浆饱满。形状比较复杂的工程,应先作出配料设计图(图9.3),注明块石尺寸；形状比较简单的,也要根据砌体高度、尺寸、错缝等,先行放样配好料石再砌。

砌筑方法：同一层石料及水平灰缝的厚度要均匀一致,丁顺相间,砌石灰缝互相垂直,灰缝宽度和错缝满足规定。砌石顺序为先角石,再镶面,后填腹。填腹石的分层厚度应与之相同；圆端、尖端及转角形砌体的砌石顺序,应自顶点开始,按丁顺排列接砌镶面石。砌筑图如图9.4所示,圆端形桥墩的圆端顶点不得有垂直灰缝,砌石应从顶端开始先砌石块①[图9.4(b)],然后应丁顺相间排列,安砌四周镶面石；尖端桥墩的尖端及转角处不得有垂直灰缝,砌石应从两端开始,先砌石块①[图9.4(b)],再砌侧面转角②,然后丁顺相间排列,安砌四周的镶面石。

图9.3　桥墩配料大样图

图9.4　桥墩的砌筑

(a)圆端形桥墩的砌筑；(b)尖端形桥墩的砌筑

9.1.3.4　墩、台顶帽施工

墩、台顶帽是用来支承桥跨结构的,其位置、高程及垫石表面平整度等,均应符合设计要求,以避免桥跨结构安装困难,或使顶帽、垫石等出现破裂或裂缝,影响墩台的正常使用功能和耐久性。

(1)墩、台帽放样。墩台混凝土(或砌石)灌注至离墩、台帽底下约30～50cm高度时,即需测出墩台纵横中心线,并开始竖立墩、台帽模板,安装锚栓或安装预埋支座垫板、绑扎钢筋等。台帽放样时,应注意不要以基础中心线作为台帽控制线,浇筑前应反复核实,以确保墩、台帽中心、支座垫石等位置方向与水平高程等不出差错。

(2)墩、台帽模板。墩、台帽系支撑上部结构的重要部分,其尺寸位置和水平高程的准确度要求较严。浇筑混凝土应从墩台帽下约30～50cm处至墩、台帽顶面一次浇筑,以保证墩、台帽底有足够厚度的紧密混凝土。图9.5为混凝土桥墩墩帽模板图,墩帽模板下面的一根拉杆可利用墩帽下层的分布钢筋,以节省铁件。台帽背墙模板应特别注意纵向支撑或拉条的刚度,防止浇筑混凝土时发生鼓肚,侵占梁端空隙。

(3)钢筋和支座垫板的安装。墩、台帽钢筋绑扎应遵照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)有关钢筋的规定。墩、台帽上的支座垫板的安设一般采用预埋支座垫板和预留锚栓孔的方法。前者须在绑扎墩台帽和支座垫石钢筋时将焊有锚固钢筋的钢垫板安设在支座的准确位置上,即将锚固钢筋和墩、台帽骨架钢筋焊接固定,同时将钢垫板作一木架,固定在墩、台帽模板上。此法在施工时垫板位置不易准确,应经常校正。后者须在安装墩台帽模板时,安装好预留孔模板,在绑扎钢筋时注意将锚栓孔位置留出。此法安装支座施工方便,支座垫板位置准确。

图9.5　混凝土桥墩墩帽模板

(a)混凝土桥墩墩帽模板；(b)石砌桥墩墩帽模板