深挖路堑黄土地区天桥逆作施工技术

1 前言

随着我国基础设施建设规模的迅速扩大，天桥作为连接路两侧村与村的重要通道，在公路中较为常见，工法也比较成熟，传统深挖路堑天桥施工一般是：土方开挖→桩基础→墩柱→搭设支架→浇筑箱梁，此施工方法不仅工期时间长，支架搭设技术难度大，施工安全风险高。

在天桥施工过程中，为保证原有道路的正常通行，减少对周围居民的干扰，一般需先行修筑绕行便道或钢栈桥，保证道路正常通行；但对于黄土丘陵—黄土梁地貌，地势起伏不平，冲沟发育，沟谷深切地段，乡村道路多位于沟谷或半山腰位置，出行道路单一，多数村落仅一条主干道与外界连通，临时征地修筑便道，时间长，村民绕行常有怨言且机动车爬坡能力有限，部分车辆无法驶入；临时修筑钢栈桥，费用太高，山区里修建不经济且栈桥基础修筑难度较大。

xxxx至xxxx段南移新建工程xxxx天桥位于xxxx境内，xx天桥连主要连接xx桥、xx、xx等村庄与xx连通要道，一旦道路中断，附近村庄村民正常生活将受到影响，并且不利于工程的施工。同时，天桥正处于深挖路堑位置墩柱高度达到了25m，路堑深度达50m，路基小桩号方向连接新建村大桥桥尾，大桩号方向连接金水河大桥桥头。便道修筑困难，土方开挖量大达到38.2万m³,该段路基里程Kxxxx-Kxxxx共355m较短，便道要穿越施工现场，村民通行安全得不到保障。

本天桥通过优化传统施工工艺流程而采取逆作工艺，先施工下部结构（人工挖孔桩基础、墩柱、盖梁），在施工上部结构（地模法浇筑箱梁），最后进行路基土方工程（分层开挖，期间施工墩柱系梁后浇带）。施工过程中，为保障原有道路正常通行，对原道路靠近山体一侧进行拓宽，天桥施工区域进行围挡封闭。这样不仅保证了原有道路的正常通行，同时也节约了

大量便道修筑及支架措施费用，并经工程项目实施，效果显著，经总结形成深挖路堑黄土地区天桥逆作施工关键技术，旨在为类似工程施工提供借鉴。

2 工艺原理

黄土地区深挖路堑天桥逆作施工包含土方开挖、天桥两个分部工程的综合型关键施工技术，旨在调整整体的施工工序、优化施工工艺，有效的解决了天桥深挖路堑墩柱较高施工搭设便桥和支架施工的时间长成本高，安全风险高的问题；技术方案是调整整体的施工工序、优化施工工艺，首先，对天桥靠近上坡的一侧原有道路进行加宽，天桥墩柱部分采用人工挖孔方式成孔，成孔过程中扩大墩柱孔径至桩孔桩直径，挖孔桩孔径偏心设置，预留工人安装墩柱模板空间，桩基成孔在挖孔桩成孔后采用冲抓钻干钻成孔，采用导管模拟水下混凝土灌注成桩；其次，墩柱墩柱钢筋加工时预留系梁钢筋接头，工人到挖孔桩内安装墩柱刚模板，墩柱施工完成后，进行箱梁、防撞墙、桥面铺装等上部结构施工，接着天桥通车后进行土方开挖；本施工方法能够有效缩短施工工期，降低施工成本和施工安全风险。

3 工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

道路保通→墩柱偏心挖孔及冲抓钻施工→墩柱施工→箱梁地模法现浇施工→附属结构施工→顶、中、系梁施工（土方开挖）。

3.2 操作要点

3.2.1 道路保通（便道改移）

天桥所连通的原道路位于山体一侧，天桥修筑前，首先将路堑土方开挖至原道路路面高程位置；然后，对原道路靠近山体一侧进行加宽硬化，保证原道路正常通行；最后，采用标准化栏杆将施工区与便道进行隔离，并设置警示标志。

保通便道施工平面图

3.2.2 墩柱偏心挖孔及冲抓钻施工

天桥桩基地质为粉质黏土，硬塑、土层干燥，桩径1.5m，平均长度30m，在桥墩位置开挖桩孔，墩柱部分采用人工挖孔方式成孔，成孔过程中桩孔桩直径大于墩柱直径40cm,，挖孔桩孔径偏心设置，预留工人安装墩柱模板空间，挖孔桩成型后，桩基采用冲抓钻干钻成孔，桩孔直径同桩基直径；然后将桩基钢筋笼骨架绑扎焊接成型，并逐节吊入孔内；最后向桩基孔内灌注桩基自密实混凝土；灌注高度应大于桩顶标高50～70cm。

墩柱偏心挖孔侧面图

3.2.3 墩柱施工

天桥1#、2#墩柱直径1.3m,共4根平均高度25m,1#、2#墩中系梁各一个，分两次浇筑。

首先采用环切工艺进行桩头破除，破除面控制在地系梁底标高位置，并调整孔内钢筋，调整好之后安装墩柱钢筋，墩柱钢筋与桩基钢筋进行焊接；焊接完毕后，安装钢模板，模板安装时预埋地系梁钢筋；模板拼装至中系梁位置时，进行中系梁钢筋预埋；钢模板拼装采用

工人下到挖孔桩内合模，完成后进行墩柱混凝土浇筑；箱梁及附属施工完成后，开挖基槽施工墩柱顶、中、地系梁，顶系梁施工方法与传统地系梁施工方法类似，首先浇筑混凝土垫层，再进行钢筋绑扎及模板、混凝土施工。

3.2.4 箱梁地模法现浇施工

（1）地模基层施工

①墩柱砼浇筑完毕，强度达到设计要求后，为便于梁板底模高程调整，机械开挖土方至梁底以下32cm，然后人工配合机械进行开挖，地模面层浇筑前采用触探仪进行地基承载力120kpa。基础采用碎石砂垫层150mm+150mm C25混凝土地模面层+18mm竹胶板隔离层构筑制梁。

箱梁地模法施工纵断面图

②在地模外侧50cm铺设防水土工布，砖砌30x40cm排水沟,在箱梁最低点0#桥台附近设置50x50cm集水坑，利用水泵将水抽出地模，排到路基排水沟中。

箱梁地模法施工横断面图

（2）箱梁模板施工

梁段模板均采用18mm的竹胶板，安装工艺流程为：底模→外模→内模→端模。

①底模安装

盆式支座安装就位后，桥台、墩柱地模交界处设置木地梁做过渡段横桥向间距25cm铺设10cm×10cm的方木，顺桥向按支架立杆间距铺设15cm×15cm的方木，安装前先用全站仪放出箱梁的底板边线，两端点拉线确定底模的安装边模板。

②外模安装

外模采用竹胶板，保证板面平整、光洁、无凹凸变形及残余黏浆，模板接口处清除干净。加固时采用在翼板支架上用钢管并在钢管内插顶托作支撑，采用Φ48×3.5mm碗扣式支撑架，支架间距60x90cm。侧模加劲楞用10×10cm木方竖向设置，间距30cm。通长横向钢管设

置两排（采用外径为48mm,壁厚3.5mm的钢管），间距为40cm。支架两侧沿桥梁纵向截面连续设置纵向剪刀撑，剪刀撑与地面成45°～60°角,搭接长度不应小于1m,且不少于两个转角扣件扣紧。模板在使用前要涂刷脱模剂，外露面混凝土模板的脱模剂要采用同一品种，相邻两块模板间用双面胶条嵌紧，以防漏浆。

③内模安装

底板、腹板钢筋安装完毕并经过项目部专检、监理工程师检验合格后方可进行腹板内侧模板安装。内模安装前应先检查模板，保证模板清理干净，涂涮了隔离剂，内模拼成整体后用宽胶带粘贴各接缝处以防止漏浆。内模安装完毕后检查各部位尺寸，应符合设计要求。内模和外模间设置临时支撑、设置撑杆和拉杆，保证模板位置安装准确。梁段混凝土浇筑过程中梁体内的临时支撑在混凝土到来前必须及时拆除。

模板采用18mm竹胶板，10cm×5cm方木做竖肋，间距20cm；横向采用15cm×10cm方木做横梁，共设置两道，间距50cm；采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管做对撑。腹板与底板倒角处采用在骨架钢筋上焊接拉杆+双Φ48×3.5mm钢管+蝴蝶扣组成的加固抗浮措施。

④张拉槽口处模板安装时应保证其安装位置和角度正确，张拉槽口处的模板采用木模，用铁丝将其固于骨架钢筋上。

⑤安装前检查板面，保证模板平整光洁、无凹凸变形及残余黏浆，端模管道孔眼应清除干净。将波纹管逐根插入端模各自的孔内后，进行端模安装就位。安装过程中应逐根检查是否处于设计位置。端模开孔必须保证波纹管孔道位置准确，伸出模板波纹管端头完好，以便与下一段波纹管联结。内模下梗肋与底板交接处两侧应增设底板水平顶模，以阻止腹板混凝土下料及振捣时从底板冒浆。

⑥为保证梁体外观质量和拆模方便，应选用优质脱模剂。内外模安装前均应涂同一种类脱模剂。

（3）钢筋绑扎

①钢筋的绑扎必须按照设计图纸排列要求进行绑扎，要纵横拉线，控制间距，钢筋的所有交叉点应绑扎牢固。

②在箱梁上焊接钢筋时，要用湿棉纱布或薄铁皮等垫在钢筋接头下，避免灼伤波纹管及模板。

③钢筋安装过程中接头应错开布置，同一截面接头数量不能超过该截面钢筋总数的50%。焊接接头间距须大于35d(d钢筋直径)且不得小于500mm；搭接接头间距不得小于1.3倍搭接长度。

④采用焊接或搭接连接，焊接时接头采用双面搭接焊时焊缝长度不得小于5d(d钢筋直径)，单面搭接焊时焊缝长度不的小于10d(d钢筋直径)。现场需要焊接连接时应尽量在钢筋加工厂内施焊，确实需要在模板上焊接时应设垫板，及时清理焊渣，避免焊渣难以清理影响成桥外观质量。

⑤横隔梁钢筋与纵向钢筋骨架位置相交发生冲突时，先放入横隔梁钢筋，在横隔梁处断开纵向钢筋，放入纵向主筋后，采用双面帮条焊连接断开的纵向主筋，补充骨架内的弯起钢筋。

⑥钢筋绑扎采用直径2.0mm的铁丝扎牢，绑扎宜采取逐点改变绕丝方向的8字形方式交错绑扎，绑扎扎丝丝头不应进入混凝土保护层内。结构或构件拐角处的钢筋交叉点应全部绑

扎；中间平直部分的交叉点可交错绑扎，但绑扎率不得低于40%。

⑦为避免砼浇筑后出现露筋现象，在底板翼板的钢筋底部及侧墙钢筋的两侧应设置足够的高强砂浆保护层垫块4个/㎡。底、腹板钢筋绑扎完成后注意设置φ8cm的硬质PVC泄水孔与通气孔。钢筋绑扎时应注意进行支座预埋螺栓的预埋施工。

（4）波纹管安装

预应力孔道采用塑料波纹管，根据设计图中所给预应力筋的曲线坐标用Φ12钢筋固定定位，定位筋间距直线段不大于0.5m，曲线段加密至0.25m一组。波纹管接头采用大一号同型波纹管作为接头管，将两根被接管段旋入接头管内。旋入后接头要严密，两接头处用塑料胶布缠裹严密，防止漏浆。波纹管在梁两端与锚垫板连接，应将波纹管插入锚垫板，插入深度不应大于锚垫板的喇叭口直线段长度。锚垫板必须与预应力管道垂直。混凝土浇注前，灌浆孔要封堵，防止浇注混凝土时堵塞。

为保证压浆密实，各桥墩顶部张拉束管道顶部最高点设置排气管兼压浆管，压浆排气后封堵。

（5）箱梁混凝土浇筑

①浇筑方法

箱梁混凝土浇筑分两次完成，第一次先浇筑底板、腹板，第二次浇筑顶板，浇筑前提前计算好砼方量，采用汽车泵连续浇注。

②浇筑顺序

a.混凝土浇筑按纵向分段、水平斜向分层，纵向从低到高，横向对称浇筑的施工方法连续浇筑。首先浇筑两侧腹板，然后转回按控制标高浇筑底板，如此类推向前推进。纵向分段长度以混凝土浇筑速度和凝结时间控制，一般控制在12m左右，分层厚度小于30cm。

b.底板的振捣采用φ50振动棒插入式振捣。浇筑底板混凝土同时, 混凝土工人进入内模内压光抹面，抹面完成后，混凝土初凝前（混凝土开始失去塑性，防止内模模上浮）再开始浇注腹板和顶板混凝土，阶梯式连续施工。在振捣底板混凝土时，应注意避免触及底模。

c.腹板的振捣采用50型和30型振捣棒振捣，每次插入下层砼的深度宜为5～10cm，插入式振捣器应避免触及波纹管，两侧腹板砼的下料和振捣须对称同步进行以避免内模偏位。在振捣前所有波纹管内应插入硬塑料管，振捣后及时抽出。

d.顶板混凝土振捣特别注意负弯矩波纹管下的混凝土振捣。这个区域钢筋较密，波纹管覆盖较大，不易振实。梁顶面混凝土以木摸收平搓毛，在混凝土接近初凝时进行二次收浆并拉毛，防止出现裂缝。振捣过程中派专人检查，坚决杜绝麻痹大意思想，保证砼振捣质量。

d.砼拌合严格按照经批准的配合比进行拌制，确保砼和易性及初凝时间。到场砼均须进行坍落度试验，坍落度180～220mm。砼生产过程中应测定骨料的含水率，每一个工作班不应少于一次，当含水率有显著变化时，应增加测定次数，依据检测结果及时调整用水量和骨料用量。并派专人量测记录混凝土入模温度及浇筑后梁体的芯部温度。

③混凝土养护

箱梁砼浇筑容易产生收缩裂缝，又由于箱梁节段长、方量大，浇筑时间也较长，先浇段砼的养护应及时进行洒水湿润，终凝后立即用土工布覆盖并洒水养护。混凝土的洒水养护时

间一般为7天，每天洒水的次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。

④模板拆除

a.侧模和端模的拆除：按照先拆端模，再拆卸所有紧固件和连接螺栓、拉杆，最后拆除侧模的顺序进行。拆模严禁重击或硬撬，避免造成板面局部变形损坏棱角。

b.内模的拆除：内模的拆除须在混凝土强度达到设计强度达到 70%以上进行。拆模时，先拆除所有的支架连接螺栓及拉杆，将模型分块拆出箱梁内腔。

c.底模的拆除：在桥面系施工完成后，边开挖土方，边拆除底模，拆模过程中避免损伤箱梁底部混凝土。

（6）预应力施工

①腹板钢筋绑扎过程中， 钢绞线采用穿束机进行穿束，穿束前用压力水冲洗孔内杂物，再用压风机吹干，并在每根钢绞线两端头编号。穿束时，将钢绞线端头戴上子弹头形护帽，从孔道的一端推送入孔道，必要时采用卷扬机牵引穿束，并配备特制牵头。采用YDC5000千斤顶2套。

②混凝土强度达到设计强度的90%，且龄期不小于7天时，方可对钢绞线进行张拉。张拉前先拆除端模，内模和外模。箱梁预应力钢束张拉顺序为：先张拉腹板钢束，最后张拉顶板钢束，钢束张拉时须保证两端对称张拉。张拉采取双控，以应力控制为主，伸长量作为校核。

③预应力钢束张拉后，应及时进行真空压浆，其强度不低于50MPa,采用成品压浆料压浆。

3.2.5 附属结构施工

（1）防撞墙施工

用全站仪进行平面位置放样，每5米放出防撞护栏内外边缘。按照四等水准测量要求将高程点引上桥面，并用自动精平水准仪对放出的各桩进行高程测量。

模板采用厂制定型钢模5mm，每节厂长2m，节与节之间法兰盘螺栓固定连接。先在原地上每两两节拼好为一块，再利用自制平车起重架起吊运输模板。内外模板安装时用螺栓拉杆拉紧连接，上下各设一道拉杆，间距为50cm。

混凝土由砼运输车运至现场，自卸至模内，插入式振捣器振捣。在混凝土浇筑过程中，还要随时跟踪检查，发现模板变形，要随时加固调整，并将混凝土重新振捣。

混凝土浇筑完毕后，采用浇水养护法，土工布进行覆盖，以保持混凝土内部湿润及保持其温度，桥面养护有专职养护人员进行养护。

（2）桥面铺装按照桥面凿毛、清洁→铺设钢筋→铺设加强钢筋→浇筑混凝土→振动器振捣→振捣梁找平→人工精确找平→土工布养生等常规工艺。

3.2.6 顶、中、系梁施工（土方开挖）

（1）天桥下方土方采用分层横向中间向两边先开挖，机械采用挖掘机和装载机挖装、自卸汽车运输，局部窄小地段采用人力配合小型机械的施工方法。开挖到1#、2#墩柱后浇带（中系梁）位置时，施工墩柱中系梁。在系梁下部采用地模法，底模板铺设18mm竹胶板。墩柱后浇带钢筋在钢筋场加工成型，重点是预埋墩柱钢筋与系梁连接钢筋焊接牢固和墩侧系

梁进行凿毛，凿毛时应力求墩柱混凝土深入系梁混凝土2cm保证连接质量。系梁侧模采用5mm钢模，由专业模板厂加工制定，模板安装采用汽车吊，模板接缝处粘贴双面胶条，以防止漏浆，并根据测量标高对系梁侧模待钢筋安装完成后进行，安装时，应确保模板的垂直度，并拉线对模板的线形进行调整控制，确保模板安装准确。待侧模安装完成后，由测量组对模板的四个角点进行高程、位置复测，合格后方可进行下道工序施工。

（4）中系梁浇筑完成强度达到要求后，继续分层开挖土方至设计基底，完成工序转换。

4 总结

天桥逆作施工工艺借鉴地铁竖井逆作施工的方法，通过大胆的创新尝试，改变施工工艺流程，先施工下部结构（墩柱偏心挖孔及冲钻钻、墩柱），在施工上部结构（地模法浇筑箱梁），最后进行墩柱系梁后浇带（期间土方交替分层开挖）等工序控制，成功解决深挖路堑天桥施工难题，快速保障了当地村民出行的交通，保证了施工安全，加快了施工进度。所有子分项工程经外部检验，均满足设计要求，效果显著，对促进公路桥梁工程发展，推动新技术应用具有着重大意义。