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高山峽谷中的高墩施工之舞

——晉紅高速公路北城立交大型橋墩施工控制技術(shù)及經(jīng)驗

發(fā)布日期：2018-08-17來源：網(wǎng)絡來源編輯：張繼蕊

[摘要]

　　在晉紅高速公路主線上有一處設(shè)置了小提琴表達音樂元素向聶耳致敬的路段，沿途開車經(jīng)過這里就會看到寬闊的路面，各種各樣的綠化植物在山水氣息中綻放姿彩，開闊的視野，依山傍水的環(huán)境讓這里成為晉紅高速公路上一處別具一格的地區(qū)，這里就是北城立交。

　　北城是玉溪市城區(qū)西部十分重要的一處位置，處于玉溪城區(qū)盆地的邊緣，緊扼進入城區(qū)和外界的咽喉要道，尤其是在刺桐關(guān)這里更加以艱險出名，山巒險峻，山嶺綿延，地勢復雜，素來就有戰(zhàn)略要地的說法。昆玉高速公路、昆玉鐵路、新建昆玉高鐵、中緬天然氣管道以及新建的晉紅高速公路在這合理相匯，而且這一地區(qū)分布著煉鋼、高新技術(shù)開發(fā)、工業(yè)園等一系列工業(yè)企業(yè)，花卉、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品遠銷海內(nèi)外，獨特的自然地理環(huán)境為北城這一小鎮(zhèn)添上了神秘色彩。

　　為了方便北城鎮(zhèn)民眾上下高速公路，加快本區(qū)工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的運輸和對外聯(lián)系，晉紅高速公路在刺桐關(guān)3號隧道出口設(shè)置了北城立交，同時為了適應地形條件，減小高速公路主線對自然環(huán)境的影響，北城立交設(shè)置了長達8公里的連接線，艱險復雜的地理環(huán)境為晉紅高速公路的修建增加了非常大的難度，晉紅高速公路項目的建設(shè)者在中電建路橋集團、中國水電十四局、中國水電四局、玉溪高等級公路公司四家股東單位的領(lǐng)導下，晉紅投資公司的引導各參建單位發(fā)揮專業(yè)筑路技術(shù)，采用一系列新工藝，與惡劣的地理條件和復雜的地形限制因素較起了勁，成功克服了一系列難題，圓滿優(yōu)質(zhì)完成了北城立交的建設(shè)，不僅在建設(shè)過程中增加了經(jīng)濟效益，同時還通過鍛煉與磨練，提升了技術(shù)和管理水平，培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才，也為實施同類型高速公路立交區(qū)高墩施工提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒參照。

　　北城立交位于晉紅高速公路主線經(jīng)過的梅園居委會、刺桐關(guān)3號隧道出口，高程介于1680～1705m之間，屬構(gòu)造剝蝕山地丘陵地貌，地表多為林地。屬高原亞熱帶季風溫涼氣候，氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑，晝夜溫差大，具有干濕明顯，冬暖夏涼、四季如春的氣候特點，全年氣候溫暖，雨量充沛。北城立交的選址緊鄰兩個西河飲用水源庫，依山傍水風景優(yōu)美，周圍山巒郁郁蔥蔥覆蓋大片松樹柏樹，由于土地肥沃，這片地區(qū)也是優(yōu)質(zhì)煙草的產(chǎn)地，每年5月份開始的雨季降雨不停灌溉滋潤下，一片翠綠。

　　 目標優(yōu)先、突出實效，以實際高效的管理引導建設(shè)全過程

　　北城立交區(qū)結(jié)合選址及地理地形條件的基礎(chǔ)上，共設(shè)置主線橋梁2座，設(shè)置6個匝道，其中A匝道、C匝道、D1匝道、D2匝道為橋梁匝道。由于作業(yè)平臺狹小、距離地面高度大的因素限制，橋梁高墩歷來被視為高速公路建設(shè)中技術(shù)要求最高、安全風險最大的施工環(huán)節(jié)，對高墩施工的管理控制也是建設(shè)水平和管理水平最集中的體現(xiàn)。北城立交主線3號橋和A匝道以及D1匝道橋跨度較大，墩身較高，橫跨山坳，施工難度非常大。主線3號橋全長580米，主線3#橋左幅2-9#為變截面墩，最大墩高為8#墩67.1m，右幅3-10#為變截面墩，最大墩高為9#墩62.1m；A匝道橋4-9#為變截面墩，最大墩高為5#墩53.8m；C匝道橋都為柱式墩，最大墩高為28.1m；D1匝道橋左幅4-8#為變截面墩，最大墩高為5#墩62.8m，右幅4-8#為變截面墩，最大墩高為5#墩63.3m；D2匝道橋為柱式墩，最大墩高為10.9 m。北城立交橋梁A匝道11號墩為設(shè)計最長樁基，長度達48米，樁徑2.1米。

　　北城立交區(qū)地勢起伏大，尤其是在主線三號橋這一位置更加突出，橋梁橫跨山坳，是很大的山頭，同時由于地形限制，現(xiàn)場施工機械設(shè)備的進入比較困難，由于周圍植被以林木為主，受到嚴格的林木砍伐審批限制，對征遷協(xié)調(diào)和施工用地以及臨時施工便道的設(shè)置造成了很大的影響，增加了建設(shè)施工的難度。項目建設(shè)成效如何，進度指標是最顯著的一個衡量方面，晉紅高速公路北城立交區(qū)建設(shè)者迎難而上，克服困難，從仔細研究設(shè)計施工圖入手，科學制定實施方案，認真研究制定分部分項施工組織設(shè)計，對重大分項工程進行嚴格把關(guān)監(jiān)控，在與時間賽跑的同時，打起了持久戰(zhàn)，陣地戰(zhàn)，攻堅戰(zhàn)。

　　全力以赴向目標發(fā)起沖鋒是項目建設(shè)管理的核心，在過程中采取恰當?shù)姆绞椒椒ú⒏鶕?jù)實際情況因地制宜調(diào)整施工方案組織是爭取主動權(quán)提高效益的有效途徑。為充分做好北城立交的施工組織，在建設(shè)初期，晉紅投資公司和各級管理單位根據(jù)現(xiàn)場實際條件確立了 “確保工程施工質(zhì)量、以安全為前提，協(xié)調(diào)配合、突出重點、確保工期”為施工組織部署的總原則，在實施過程中投入足夠施工資源，積極準備，盡早開工，爭取主動權(quán)，在時間上占領(lǐng)優(yōu)勢。同時針對北城立交工程管段長、工期緊的特點，現(xiàn)場投入充足資源確保路基、橋梁工程分段全面展開，按“大平行、小流水”的方式組織施工，為T梁架設(shè)和路面鋪設(shè)創(chuàng)造條件，加強施工過程控制、合理組織，力求均衡生產(chǎn)，實行全面質(zhì)量管理，以確保工期目標實現(xiàn)。

　　北城立交區(qū)橋梁和路基分布多，橋梁跨度大、墩柱高，樁基密集，為了合理安排現(xiàn)場施工，提高現(xiàn)場施工效率，橋梁基礎(chǔ)及下部工程開展具體思路按照橋梁基礎(chǔ)及下部工程的進度須滿足T梁架設(shè)的要求為依據(jù)，按T梁的架設(shè)順序組織現(xiàn)場施工，從小樁號往大樁號方面首先組織樁基施工，同時按照施工難易程度和關(guān)鍵順序以及對整體施工進度的制約因素，首先完成主線2#橋全幅和突擊完成主線3#橋右幅的基礎(chǔ)及下部工程。同時考慮到架梁生產(chǎn)需要對預制梁場等臨建設(shè)施進行同步調(diào)考慮統(tǒng)籌，橋梁工程T梁預制進度滿足整體的進度計劃需求，橋梁架設(shè)進度滿足T梁預制需求，下部工程進度滿足T梁架設(shè)需求，樁基和承臺工程進度滿足下部工程需求。上部現(xiàn)澆工程、負彎矩預應力工程、體系轉(zhuǎn)換、橋面鋪裝及附屬工程及時跟進?？傮w原則是基礎(chǔ)及下部工程和T梁架設(shè)的施工組織考慮到存梁數(shù)量后，必須滿足T梁預制的正常化施工，避免制約造成梁場停工的現(xiàn)象。

　　按照T梁架設(shè)順序，橋梁基礎(chǔ)及下部工程需同時開工的項目最少為主線2#橋、主線3#橋，其他橋梁工程進度現(xiàn)場可根據(jù)T梁預制進度、可存梁數(shù)量和資源投入適時安排開工時間。且主線3#橋右幅是制約T梁預制的關(guān)鍵工程項目，也是大力投入資源、快速突擊的“咽喉”工程，須盡力保通。在資源有限的情況下，基礎(chǔ)及下部工程施工順序如下：第一階段同時開工的項目：主線2#橋全幅、主線3#橋右幅；第二階段同時開工的項目：主線3#橋左幅、A匝道橋；第三階段同時開工的項目：C匝道橋、D1匝道橋、D2匝道橋。

　　在實際施工過程中，上述每個階段的時間間隔根據(jù)總體進度要求、現(xiàn)場的資源投入和對現(xiàn)場施工條件的詳細調(diào)查確定，達到綜合成本、投入、效益最優(yōu)，在實際施工過程中進行細微調(diào)整，在投資要求增加的情況下，晉紅投資公司合理安排，要求增加投入，提高進度產(chǎn)出，因此現(xiàn)場進一步增加人員、資源、設(shè)施的投入，全體作業(yè)面同時開工，大規(guī)模平行作業(yè)，從架梁方向率先啟動樁基施工，樁基施工完成之后該部位立即開展承臺和墩柱施工，并逐漸啟動其他樁基墩柱施工，呈階梯狀向前推進，等架梁條件具備后迅速啟動架梁施工，并且按照協(xié)調(diào)有序合理布局的要求，迅速啟動濕接縫、橋面系、橋面鋪裝、防撞墻等施工，整體推進程度緊張協(xié)調(diào)有序。

　　 科學管理、合理安排，全力做好橋梁施工的保障工作

　　北城立交區(qū)域山體陡峭，山谷深、山脊大，尤其是在主線3號橋以及與主線3號橋平行并向的A匝道橋和D匝道橋尤為突出，在這一區(qū)域，為了使橋梁施工能夠快速推進，在現(xiàn)場啟動了大規(guī)模的山體開挖施工，硬生生將山頭削去了半邊。在兩端的開挖施工中為了減少現(xiàn)場施工對周圍民房的震動，采用了液壓破碎錘施工，這一措施避免了炮震造成的影響。

　　由于現(xiàn)場施工大規(guī)模展開，為了加快各個部位的樁基施工，現(xiàn)場增加了施工便道，并在考慮到預計影響的基礎(chǔ)上采用泥結(jié)石對路面進行了硬化，這樣就方便了施工期間車輛雨季行車的安全性，保證施工的穩(wěn)定性，方便了現(xiàn)場施工始終處于正常狀態(tài)。通過統(tǒng)一規(guī)劃，現(xiàn)場形成了積極對接，在與當?shù)亓謽I(yè)、國土部門、沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道、村組等部門加強溝通的基礎(chǔ)上，完成了臨時用地的租用和林地砍伐的手續(xù)，為施工便道的形成提供了十分必要的條件。通過努力，現(xiàn)場形成了依靠立交區(qū)紅線征地范圍、西河二水庫、通往主線3#橋橋尾的原鄉(xiāng)村道路（拓寬改建）為主線按每座橋梁的具體墩位進行分支設(shè)置施工支便道，長約450m，路基寬6m，泥結(jié)碎石路面。

　　水源是施工現(xiàn)場的必備要素，也是前期工作的重點，為了保證施工用水，在北城立交主線K21+300處設(shè)置一座400m3蓄水池（定義為6#水池），并西河二水庫到兩蓄水池中間設(shè)置抽水泵站抽水至6#水池內(nèi)，然后鋪設(shè)Φ100或Φ75的鋼管引至施工工作面（水車配合運輸、移動式水箱存儲），負責立交區(qū)域橋梁、拌合站、梁場的施工用水。電也是必備要素，北城立交區(qū)橋梁施工設(shè)置兩個變壓器一個400kva，另一個500kva，另外根據(jù)現(xiàn)場橋面、路基的施工用電方面根據(jù)需求采用了移動式電源，120kw柴油發(fā)電機供電。

　　高墩施工，安全是十分重要的保障工作，由于當?shù)卮合闹唤?jīng)常遭遇大風侵襲，尤其是高墩之上風速影響更加突出，雨季降雨集中，導致現(xiàn)場無法施工。為了保障現(xiàn)場作業(yè)人員人身施工安全，制定了切實可行的安全管理制度，對高墩施工安全進行了明確規(guī)定，配備了經(jīng)驗豐富的安全管理人員對現(xiàn)場施工各個環(huán)節(jié)進行嚴格管控，對物料、爬梯、安全“三寶”進行嚴格檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理，確?，F(xiàn)場施工處于可控狀態(tài)。

　　 確保投入、創(chuàng)新工藝，堅持優(yōu)質(zhì)安全高效施工促進效益

　　首先根據(jù)全線測量控制網(wǎng)，確定橋位控制三角網(wǎng)基點樁和高程控制水準點樁，再采用全站儀在已完成的地系梁頂面，精確測量放出矩形墩身的平面位置。墩身開工前通過樁中心點引出四個控制點，施工過程中利用控制點通過引線和卷尺對墩身位置進行校核，吊垂線檢測墩身中心，輔纜風繩校正。

　　樁基完成之后開始承臺的制作，在墩臺身周圍搭建的腳手架工作，腳手架采用Φ48×3.5mm鋼管搭設(shè)，所用鋼管和扣件必須符合國家標準，嚴禁采用嚴重銹蝕、彎曲變形或有裂紋的鋼管及脆裂、變形、滑絲的扣件。施工前清除組架范圍內(nèi)的雜物，平整場地，做好排水處理，腳手架立桿的底腳應垂直穩(wěn)放在砼墊塊或砼硬化地基上，并設(shè)縱、橫向掃地桿，腳手架采用碗式支架搭設(shè)，立桿間距≯1.5m，橫桿步距≯1.2m，剪刀撐自架體端頭起以與地面45～60度角每3m一組連續(xù)布置。各豎向鋼管采用對接接長，用對接扣件鎖緊，并確保立桿同橫桿、斜桿的連接接頭鎖緊。所搭設(shè)的腳手架在滿足剛度、強度和穩(wěn)定性要求的情況下盡量方便施工操作。為了滿足工作需要，工作平臺以上設(shè)1.5m高的安全護欄網(wǎng)。

　　腳手架施工矩形柱式墩低于30m，采用搭設(shè)腳手架，在腳手架上安裝“之”字爬梯，汽車吊垂直運輸材料、拆裝模板、吊斗或泵送入倉的方式施工。模板采用分節(jié)對開拼裝式鋼模板，螺栓聯(lián)結(jié), 腳手架圍護作業(yè)。變截面實心墩一般為30—45m，采用搭設(shè)專用安全爬梯，塔吊垂直運輸材料、拆裝模板、吊斗或泵送入倉的方式施工，采用高墩翻模施工法，模板需根據(jù)設(shè)計圖紙進行設(shè)計、制作?？招谋”诙找话銥?5—70m，采用搭設(shè)專用安全爬梯，塔吊垂直運輸材料、拆裝模板、泵送入倉的方式施工，采用高墩翻模施工法，模板需根據(jù)設(shè)計圖紙進行設(shè)計、制作。

　　高墩系梁和蓋梁的施工采用兩種工藝進行施工，一是采用預留穿孔型鋼或高強鋼棒法，二是采用抱箍法施工，施工時根據(jù)各工點實際情況選擇，抱箍內(nèi)設(shè)置橡膠防滑墊。其中穿孔型鋼法在北城立交的施工中得到廣發(fā)應用，其主要操作方法是：先將鋼棒插入墩柱預留孔，然后在鋼棒上面安放鋼楔，再在鋼楔上安放縱梁工字鋼。工字鋼采用對拉桿（或工字鋼）連接固定，工字鋼緊貼墩柱，使縱梁形成整體，增加穩(wěn)定性。橫梁采用2[16a槽鋼@50cm（或方木）鋪設(shè)。其中預先在兩個墩柱的內(nèi)側(cè)各埋2根？110/150PVC管，施工系梁、蓋梁時，在預埋的孔道內(nèi)插入Φ100/140鋼棒，鋼棒上安裝縱向I63C工字鋼，橫向槽鋼鋪設(shè)在縱向工字鋼上，兩者之間設(shè)對口楔調(diào)整標高，也方便拆除，最后鋪上底模即可開始進行系梁的施工。這兩種施工方法都是成熟的施工工藝，能夠有效減小成本投入，對環(huán)境要求低，操作簡便，施工速度快，功效很高，有效地保證了工程質(zhì)量和施工安全。

　　薄壁空心墩由于其超高的墩柱和巨大的體積為施工帶來了很大的難度，為了節(jié)省成本，減少資源的消耗，提高功效，采用翻模法施工，采用塔吊進行模板拼裝和鋼筋吊運。翻模法工藝原理為：翻模是一種自下而上逐層上翻循環(huán)施工的特殊整體鋼模，由三層模板組成一個基本單元。當澆筑完上層模板的砼后，將下面兩層模板拆除翻上來裝在第三層模上面進行施工，以此類推，循環(huán)施工，直至橋墩施工完畢。這樣一層一層向上翻模施工不僅能夠很快完成完成模板的拼接，同時也保證了模板能夠極大限度循環(huán)使用，有效減少了成本。

　　薄壁空心墩身采用內(nèi)外兩套模板，墩柱正面外模采用整體鋼模板，側(cè)面外模采用可調(diào)節(jié)模板；墩柱正面內(nèi)模采用定型鋼模板，側(cè)面內(nèi)模采用可調(diào)節(jié)模板。由于墩身高，側(cè)面模板采用3道雙20(18)槽鋼為分配梁配？25精軋螺紋鋼拉桿拉緊，外模上口預埋1顆錨固螺栓，中部不再設(shè)置對拉螺桿。正面模板采用12個正面和側(cè)面模板的連接件，用螺栓固定于側(cè)面模板上，再配以碗扣式腳手架的地托頂緊正面模板的3道分配梁。內(nèi)模安裝前根據(jù)安裝好的外模在內(nèi)側(cè)主筋上的相應位置焊好限位筋，安裝順序為先安裝正面內(nèi)模，再安裝側(cè)面內(nèi)模。內(nèi)模的各個接縫位置需平整，并用油氈或厚型薄膜包裹以防漏漿。內(nèi)模的加固仍用碗扣式腳手架的天托對撐內(nèi)模。

　　嚴把質(zhì)量關(guān)并不是一句空白的口號，而是實實在在的必須做到的工作標準，在北城立交的高墩柱橋梁施工方面，質(zhì)量也得到了極大程度的重視，因為成品質(zhì)量不僅關(guān)系著施工的安全，更關(guān)系著后期運營的穩(wěn)定和企業(yè)的品牌形象。在北城立交的施工過程中，現(xiàn)場始終對樁基、墩柱、蓋梁保持高度關(guān)注，對每個施工工序和環(huán)節(jié)進行嚴格監(jiān)控把關(guān)，質(zhì)量工作人員和其他管理人員一樣為建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程付出了巨大的心血。高墩、蓋梁施工中，主要檢查的工序及要點有：

　　承臺頂面和墩柱接觸面的鑿毛是否徹底、支架是否穩(wěn)固、專業(yè)爬梯與墩柱連接是否牢固、墩柱鋼筋安裝質(zhì)量、墩柱模板安裝質(zhì)量、墩柱混凝土澆筑、墩柱養(yǎng)護、蓋梁支撐系統(tǒng)是否牢固、蓋梁鋼筋的加工安裝質(zhì)量、墩頂鑿毛情況、蓋梁底模和側(cè)模檢查、蓋梁混凝土澆筑、拆模后實體工程相關(guān)指標和外觀質(zhì)量的檢查、蓋梁混凝土養(yǎng)護。現(xiàn)場嚴格執(zhí)行“三檢制”，三檢制即作業(yè)隊初檢、復檢、工程管理部及質(zhì)量管理部人員終檢（班組自檢、工班互檢、項目經(jīng)理部檢查）做好對各分項工程工序驗收，同時晉紅投資公司還按照企業(yè)自檢、社會監(jiān)理、業(yè)主監(jiān)查、政府監(jiān)督的四級質(zhì)量保證程序做好對現(xiàn)場施工質(zhì)量的檢查驗收，有力確保了建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程、品質(zhì)工程的目標，認真做到“首件工程合格制”、“首件工程樣板制”的要求，實現(xiàn)了質(zhì)量零缺陷、安全零事故等目標，提升了建成后運營期間行車的穩(wěn)定性、安全性、舒適性。

　　晉紅高速公路項目在建設(shè)過程中堅持以“全力打造科技路、環(huán)保路、生態(tài)路、優(yōu)質(zhì)路”的理念為指導，遵循“精心組織、科學管理、規(guī)范施工、誠信履約”的原則，堅持“管理制度化、制度標準化、標準流程化、流程精細化”的管理要求開展項目管理工作，在這一理念的指導下，項目建設(shè)者采用最短的時間，最高的效率，高效快速完成了北城立交區(qū)橋梁的施工。

　　 結(jié)語

　　晉紅高速公路作為中國電建在云南省投資建設(shè)施工的第一條高速公路，從一開始就踐行了“安全、舒適、環(huán)保、和諧”的設(shè)計理念，引進了一些新的設(shè)計理念和技術(shù)，施工過程進行了設(shè)計、施工聯(lián)合設(shè)計的有益探索，充分運用“隧道高精度微震監(jiān)測預警系統(tǒng)”、“超前地質(zhì)雷達預報和半成品檢測”、“監(jiān)控通信消防一體化”等新技術(shù)，保證了建設(shè)過程的快速高效，提高了建成后的工程品質(zhì)。如今，行走在晉紅高速公路上，一路翠綠的植被簇擁下已經(jīng)掩隱了當時施工的艱辛火熱場景，平坦的道路上人們可以很輕松地從一處山巒跨越到另一邊，然而這些舒適的背后是數(shù)以萬計的建設(shè)者用艱辛的付出夜以繼日的辛勤勞作的縮影。

　　晉紅高速公路還特別利用云南高原山地地勢的優(yōu)點融合到隧道群與大中型橋梁建設(shè)的成品中，努力踐行中電建路橋集團“建造比人的生命更長久的建筑藝術(shù)”的企業(yè)理念，力求建造一處建筑與生態(tài)環(huán)境緊密融合的高速公路。北城立交也突出了建筑與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的特點，優(yōu)美線形完全融入地形條件，草木蔥蘢，行車舒適，為當?shù)孛癖娊ㄔ炝艘惶巸?yōu)美的文化線、風情線、旅游線，這建設(shè)成果正是對全體建設(shè)者的回報，正是中電建路橋集團聯(lián)合體孜孜不倦的追求，才有了如今優(yōu)雅美觀的高速公路。