高墩施工技术浅析一、总述墩台施工是桥梁建设的一个重要部分。
桥墩的主要作用是支承上部结构，并将上部结构传来的荷载及本身的自重传递到基础；除承受上部结构竖向压力和水平力外，同时承受风力及可能发生的流水压力、冰压力、船只和桥下漂流物的撞击力和地震力，还要承受施工临时荷载等。
所以桥墩应具有足够的强度，刚度和稳定性，墩台的施工的基本要求是保证其位置、高程、各部尺寸与强度均符合设计规定。
桥墩一般可分为重力式实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、轻型桥墩和拼装式桥墩。
钢筋混凝土空心墩能比实体重力式桥墩节约50%圬工量，还能承受地震时的巨大惯性力。
故位于山区的桥梁因谷深需要建造高墩，并多采用空心桥墩。
高墩的特点是墩高、圬工量大而工作面小，一般多在深沟狭谷，施工条件差，故高墩施工具有独特之处。
墩台施工还应结合具体条件，尽量采用机械化的运输和施工设备，采用先进的施工方法和常备式辅助结构，以节约材料，减轻劳动强度。
本文就具有“广东第一高墩”之称的英佛公路五标段金坑大桥高墩施工展开分析，与读者共同探讨。
桥式为：桥跨组合为：3×40m+(2×40m+50m)+(5×50m+40m)=540m；大桥上部采用预应力砼简支T梁结构，桥面连续。
下部结构采用钻（挖）孔灌注桩基础。
边墩每墩3根桩均设系梁，墩身均采用每墩三根圆形墩柱型，墩顶均设置盖梁；6#～9#主墩在桩基上设承台（每墩8根θ1.5m桩），四个墩身结构均采用矩形薄壁空心双柱墩，最高墩身为94m高,其余依次为80m、66m 和63m高。
墩顶均设置盖梁。
两墩身中心间距为10m，单柱外轮廓尺寸为 4.0m×4.10m(4.10m方向为顺桥向底部宽度，顶部宽度为2.5m，顺桥向墩身有1%的收坡)。
主墩墩身砼设计标号为C40级，墩身壁厚0.4m，两墩柱之间在离承台顶面分别为20m、50m高度处各设一道连接横梁。
每隔10m高墩身内设置一道横隔板，横隔板厚度为40cm。
各墩柱顶部在内部设置 2.4m高、1.2m宽斜向倒角，底部空心墩身内面设置5m高、1.4m宽斜向倒角。
(见后附图)二、介绍常用的高墩方法及方案比较选择(一)、垂直运输机械选择：高墩施工的突出问题是垂直运输，由于高度和地形的限制，一般履带式或轮胎起重机均无法满足其要求，所以选择合适的起重机械尤其重要。
因为主墩高度高，砼、钢筋用量大，且每个主墩相距50多米，若采用井架或塔式吊机需要四台，而且主墩承台面积小，安装塔式吊机仍要增加塔座基础砼，增加了安装费用，相对较不经济。
另因边跨地形高峻陡峭，交通不便，采用履吊或汽车吊也难以移动。
另外考虑南北岸材料倒运的需要，故采用全桥拉通架设起跨度540m的缆索吊机（如图），即满足主墩施工需要，又兼顾边墩施工需要和南岸材料倒运的需要，充分发挥了吊机的使用性能，节约了一定资金。
根据缆吊机的运输速度较慢的情况和实际地型，砼运输采用“三一”砼输送泵输送。
（二）支架、模板设计构想：混凝土结构现浇施工中模板工程费用约占混凝土结构工程费用的1/3，支拆用工量约占1/2，因此模板的选用、设计是否经济合理，对节约材料、降低工程造价关系重大。
高墩施工工程中模板常常采用的有滑动模板、滑升式爬模和翻式爬模。
滑板模板的主要优点如下：1、施工进行快2、砼施工质量好3、滑模本身带有工作平台、吊道等，可随模板移动，安全可靠。
滑板的构造：1、提升架2、模板；3、工作平台；4、提升系统滑升式爬模由大块钢模、滑升桁架及脚手架组成，具有滑动模板和大模板的施工优点，克服了滑模在动态下浇注和在砼较低的状态下脱模，容易发生中线水平偏高的缺点，其构造特点是在大面模板一侧设有竖向轨道，作为竖向桁架滑升轨道。
竖向桁架滑升带动水平桁架及作业平台整体上升，在桁架提升完成并固定后，拆除底下一节模板，并用扒杆起吊安装到顶部已灌筑砼的模板之上。
作为新一节模板进行砼灌注工作。
翻板式爬模兼有滑板施工与普通模板的优点，有提升平台和模板提升系统，又象普通模板那样分节分段进行安装定位，对于弯坡式弧形截面的塔墩、采用翻板式爬模更为方便。
它的特点是没有滑升架的提升装置模板也可由大模板改为小块模板。
以上常用的施工方法工艺虽然都很成熟，但是滑模及滑升式爬模均需要提升系统相对模板造制成本较高；另外安装、操作技术要求高，工艺复杂，要求具有较高专业素质水平的队伍操作；若采用以滑动模板施工，需电梯和步梯供上下行人需要，安装电梯还需增加底座砼，考虑已有大型缆索吊机的充分发挥，况且砼泵送管道垂直拼装仍需要设立支架，增加辅助设备安装费用，很不经济；金坑大桥高墩墩身虽设有横隔板，但设设计明确要求，仍需要设置劲性骨架保证结构在施工过程中的刚度、稳定性和强度，四个主墩劲性骨架用钢量较大，也不经济。
另外滑动模板需新加工制造，占用工期；综合考虑以上的优缺点，着重强调高墩施工的安全性，贯彻模板结构设计实用，安全、经济的原则，试将高墩施工的特殊性简单化、一般化。
经过充分对比、分析，决定采用封闭式拼装钢管支架施工配合普通大面钢翻模及组合钢模(内模)施工。
因为这样可租用现成钢管，节省资金；又利用钢管架联接起到增大高墩墩身刚度，省去劲性骨架的费用；同时全封闭施工，将高危施工作业变为普通作业，工艺操作简单，又增加安全保障；外模大面模板保证表面完整，内模组合钢模便于安装还可倒用。
虽然每个高墩需要钢管约100多吨，但比其它方案，还是较经济的。
三、钢管支架承载设计计算以7＃墩进行实际计算，搭设总高度H＝90m，采用双排钢管外脚手架，立杆横距b＝1.05m，立杆纵距为L＝1.2m，内立杆与外墙距离为△＝0.8m，脚手架步距h＝1.5m，铺设脚手板4层，同时进行施工层数为2层，钢管θ48×3.5，施工荷载约4KN/m2,试计算采用单根钢管立杆的允许搭设高度，边墙点步距为2h。
（K A＝0.85，μ＝25）1、由已知条件可查得：ΨAf＝67.521KN，N GK1＝0.38KN，N GK2＝0.38KN，N QK＝0.38KN，K A＝0.85KN，μ＝25允许Hmax≤H/（1+H/100）；H＝［K AΨAf－1.3×（1.2 N GK2+1.4 N QK）］×h/1.2 N GK1∴H＝［0.85×67.52－1.3×（1.2 ×2.36+1.4×6.72）］×1.5/（1.2×0.38）＝136.45mHmax≤H/（1+H/100）＝57.7 m∴只允许搭设57m，n1＝38∴90m-57m=33m须搭设双根钢管，n2＝22∑H＝57m+33m＝90m，［N＝1.2×（n1 N GK1+ n1’N’GK1+ N GK2）+1.4 N QK］N’GK1＝N GK1+2×1.8×0.0376+0.014×4＝0.572KN（双根钢管一步一纵距）N＝1.2×（38×0.38+22×0.572+2.36）+1.4×6.72＝44.6688KN计算Ψ值：由b＝1.05m，H1＝1.5m，计算λx：λx=3/(1.05/2)=5.714由b，H1查得：μ＝25→λox＝μλx=142.8572→Ψ＝0.33657（K A＝0.7）K H＝1/（1+90/100）＝0.5263；N/ΨA＝44.6688×103/（0.33657×4×4.893×103）＝67.81N/mm2K A K H f=0.7×0.5263×205=75.524N/mm22、验算单根钢管立杆局部稳定：单根钢管最不利步距位置为由顶往下数57m处，为一个操作层，其往上还有一个操作层，4层脚手板均在33m处往上的位置铺设，最不利立杆为内立杆，要多负担小横杆向里挑出0.35m宽的脚手板及其上活载，故其轴向力为：N1＝1/2×1.2×n1×N GK1+(0.5×1.05+0.35)/1.4×(1.2×N GK2+1.4×N QK)=1/2×1.2×38×0.38+(0.5×1.05+0.35) /1.4×(1.2×2.36+1.4×6.72)=16.314KN由λ1＝h/I＝1500/15.78＝95.057查得Ψ＝0.6246取QK＝2KN/m2∴ζm= 35N/mm2单根钢管截面积为单管作立杆，K A＝0.85则N/ΨA+ζm=16.314×103/(0.6246×489)+35=88.413N/mm2K A K H f=0.85×0.5263×205=91.708N/mm2＞88.413N/mm2(满足)结论：按以上方法搭设施工钢管支架可达到安全要求，但考虑现场施工的复杂性，对8号墩（H＝80m）、7号墩搭设的钢管支架应在高度为：45m处进行卸荷，以保证施工的安全。
边墙点设置应预埋件将钢管横杆与其连接牢固。
四、模板设计计算(1)、计算资料和标准：结合高墩结构高度及砼生产能力和倒用周期，模板共分三节（接缝节1.5m高+基本节2.5m高+接缝节1.5m高），首次拼装底节模板最宽为4.1m；2.5m高基本节模板自重为每节1.5t；每次浇注砼4m高，现场浇注时间4.5h，实测初凝时间＞6h，即有效侧压力高度为4m，砼添加缓凝减水剂采用溜管供料，最大侧压力2.0KN/m2，外模变形值≤L/400内模变形值≤L/250主要受压杆件方向比≤150主要受拉杆件方向比≤200普通螺栓［η］＝80MpaA3钢［ζ］＝170 Mpa钢的弹性模量E＝2.10×105 N/mm2动载影响系数1.4(2)、荷载组合：大面积侧模设计荷载组合为新浇砼侧压力+倾倒砼对模板产生的荷载，可按以下两式计算：并取较小值，F＝0.22V c t0β1β2V1/2F＝V c HF：最大侧压力(KN/m3)V c：砼重力密度KN/m3t0：砼初凝时间V：砼浇注速度（m/h）H0计算点到砼顶面总高度β1：修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺外加剂时取1.2；β2：砼坍落度修正系数，110~150cm时取1.5F1=0.22×2.3×6×1.2×1.15×11/2=4.2KN/m3F2=2.3×4=9.2 KN/m3F1＜F2取F1=4.2 KN/m下料对侧模产生水平压力乘以运载系数得2.0×1.4=2.8 KN/m2 (KN/m)故荷载组合：p = 4.2+2.8 = 7.0(KN/m) =0.070(KN/cm)(3)面板计算：见后附图：面板采用δ=6mm钢板，两边支承，加劲肋间距34cm,取1m进行计算。