特大橋薄壁高墩液壓自爬模施工技術(shù)控制

趙喜紅

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030006)

近年來，液壓自爬模施工技術(shù)日漸成熟，廣泛應(yīng)用于特大橋梁薄壁高墩柱中，薄壁高墩采用液壓自爬模施工工藝，施工質(zhì)量較好，且施工進(jìn)度明顯提高。城川河特大橋5個(gè)薄壁高墩全部采用液壓自爬模施工工藝，整體爬升施工結(jié)構(gòu)誤差小，爬升速度快，提高了工程施工速度(平均4 d一層)，最快的可達(dá)到2.5 d，施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度受到相關(guān)部門的認(rèn)可。

1 工程概述

霍永高速公路西段城川河特大橋?yàn)槿€控制性工程，橋梁全長(zhǎng)1 005.5 m，大橋薄壁高墩共5座，主墩身最高達(dá)113.575 m，橋墩結(jié)構(gòu)為薄壁墩，截面形式和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為保證施工工效及安全，本橋薄壁墩采用液壓自爬模體系，澆筑高度為4.5 m，墩型采用單箱截面空心薄壁雙肢墩，截面尺寸為6.0 m×3.0 m，引橋下部結(jié)構(gòu)為等截面空心薄壁墩和雙柱式墩，等截面空心薄壁墩截面尺寸為5.5 m×3.0 m。該橋高墩柱為等截面，適合于采用自爬模施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，局部混凝土澆筑高度可有所調(diào)整。

該橋采用的液壓自爬模架體分為上下分離式架體，其優(yōu)點(diǎn)是組裝完成后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)段施工時(shí)可依靠自身的動(dòng)力系統(tǒng)爬升不占用塔吊吊裝，一方面降低模板使用成本，另一方面可以大幅度的加快施工進(jìn)度，且架體四周設(shè)置完善的安全防護(hù)體系，施工的安全有保障。一般標(biāo)準(zhǔn)澆筑層澆筑周期4 d，制約工期的因素主要是鋼筋綁扎、驗(yàn)收及混凝土澆筑、凝固達(dá)到強(qiáng)度等。混凝土凝固強(qiáng)度達(dá)到15 MPa，爬模即可爬升，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段爬模爬升時(shí)間約為35 min。

2 單箱空心薄壁雙肢墩施工工藝流程

墩身采用液壓自爬模系統(tǒng)，按每4.5 m高分節(jié)段進(jìn)行施工。縱向鋼筋主筋采用等強(qiáng)剝肋直螺紋套筒連接，每次接長(zhǎng)為4.5 m。鋼筋及其他小型材料、工具采用一臺(tái)塔吊進(jìn)行垂直方向運(yùn)輸。采用混凝土攪拌站集中拌合，混凝土垂直運(yùn)輸采用泵送和塔吊配合。施工人員經(jīng)過人行電梯上下墩身。

承臺(tái)施工完畢后，立模進(jìn)行墩身首節(jié)段4.5 m施工。在首節(jié)段混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，安裝爬模系統(tǒng)和塔吊，并綁扎鋼筋進(jìn)行第二節(jié)段混凝土灌注。在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，安裝爬軌及液壓系統(tǒng)并爬升至第二節(jié)段，進(jìn)行第三節(jié)段施工，并安裝支撐架下方的下爬架。完成后進(jìn)入正常爬架爬升、鋼筋接長(zhǎng)、關(guān)模、混凝土灌注、脫模、爬架爬升等工序，直至完成整個(gè)墩身施工。在墩身內(nèi)側(cè)壁埋設(shè)預(yù)埋件，安裝牛腿，鋪設(shè)竹膠板底模進(jìn)行墩頂實(shí)心段施工。

墩身施工工藝流程見圖1。

自爬模設(shè)備主要由液壓自爬升體系、模板體系和工作平臺(tái)體系構(gòu)成。一般每節(jié)墩柱混凝土澆筑標(biāo)準(zhǔn)高度為4.5 m，為防止?jié)仓{，每次澆筑時(shí)模板下包100 mm。

爬模總體構(gòu)造見圖2，平面模板、架體布置示意圖見圖3。

圖1 墩身施工工藝流程圖

圖2 爬模總體構(gòu)造圖

3 液壓自爬升體系

液壓自爬升體系由預(yù)埋固定件、附墻懸掛件、爬升導(dǎo)軌、自鎖提升件、液壓缸、液壓泵站組成。液壓自爬模架體系統(tǒng)由上、下架體兩部分組成。架體示意圖及爬模主要性能指標(biāo):液壓自爬模上架體，液壓自爬模下架體見圖4，圖5。

圖3 平面模板、架體布置示意圖

圖4 液壓自爬模上架體

圖5 液壓自爬模下架體

架體支承:跨度不大于4.5 m(相鄰埋件點(diǎn)之間距離);作業(yè)層數(shù)及施工荷載:分為四種平臺(tái):分別為上平臺(tái)、主平臺(tái)、液壓操作平臺(tái)、吊平臺(tái)，施工荷載經(jīng)驗(yàn)算滿足要求，通過爬升機(jī)構(gòu)、模板調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)模板標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

4 高墩墩身首段混凝土施工

墩身底層首段為實(shí)心段，高度4.5 m。墩身首節(jié)澆筑采用爬模面板系統(tǒng)立模澆筑，完成后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行爬模爬架系統(tǒng)的安裝。

4.1 鋼筋加工、綁扎

薄壁高墩柱上、下豎向主筋一般采用直螺紋套筒進(jìn)行連接，便于施工焊接，按頻率檢查各項(xiàng)指標(biāo)符合要求;同一斷面主鋼筋接頭數(shù)量不超過鋼筋總數(shù)量的50%;水平環(huán)向鋼筋宜采用單面搭接焊，搭接按規(guī)范要求長(zhǎng)度不小于10d;鋼筋安裝時(shí)外側(cè)采用臨時(shí)定位框固定于支架上，主筋套筒連接后，進(jìn)行環(huán)向水平鋼筋綁扎，形成整體鋼筋骨架。

4.2 模板

城川河特大橋薄壁主墩全部使用液壓自爬模施工，首節(jié)墩身采用爬模外組合模板。首節(jié)段模板安裝前由測(cè)量組放線，并用鋁合金條作靠尺，在墩身輪廓線內(nèi)設(shè)置水泥砂漿帶，防止漏漿。模板下用木板調(diào)平。模板下口通過在承臺(tái)混凝土表面預(yù)埋的鐵件進(jìn)行加固支撐，以上部分則采用對(duì)拉螺桿來承受混凝土澆筑時(shí)對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)向壓力。對(duì)拉螺桿采用Φ22光圓鋼筋，位置與模板設(shè)計(jì)對(duì)拉螺桿一致。首節(jié)段對(duì)拉螺桿為一次性使用(見圖6)。

4.3 預(yù)埋件安裝

錨錐是整個(gè)自爬模系統(tǒng)的關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)。錨錐預(yù)埋位置必須準(zhǔn)確，通過螺栓固定在外組合模板上，在澆筑混凝土?xí)r將其預(yù)埋混凝土中。脫模后，安裝連接螺栓。

4.4 混凝土澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)

首節(jié)混凝土方量約為81 m3，采用75 m3/h攪拌站拌制。薄壁高墩柱宜采用連續(xù)供料，泵送入模。分層、均衡澆筑混凝土，每層厚度一般控制在30 cm內(nèi)，混凝土從左向右依次環(huán)向進(jìn)行布料。采用φ50型插入式振搗器進(jìn)行振搗，混凝土施工嚴(yán)格按規(guī)范、圖紙等要求進(jìn)行作業(yè)。墩身混凝土強(qiáng)度在達(dá)到1.5 MPa后可以進(jìn)行脫模，混凝土養(yǎng)生采用塑料薄膜包裹保水養(yǎng)護(hù)，抗壓強(qiáng)度有保障。

圖6 首節(jié)外模板支撐示意圖

4.5 爬架安裝

爬架安裝主要是分兩步進(jìn)行，第一步為后場(chǎng)拼裝。主要是將整個(gè)爬模系統(tǒng)分別組拼成架體、模板及液壓自爬升各個(gè)拼裝單元，以利于現(xiàn)場(chǎng)安裝;第二步為現(xiàn)場(chǎng)拼裝。現(xiàn)場(chǎng)拼裝主要是將后場(chǎng)拼裝成的各組成機(jī)構(gòu)拼裝成整體。

4.6 液壓爬升流程

液壓自爬升流程具體為:1)下層墩身混凝土完成;2)人工拆模后移;3)將裝附裝置就位;4)利用液壓系統(tǒng)提升導(dǎo)軌;5)液壓爬升架體;6)進(jìn)行綁扎鋼筋;7)模板清理刷脫模劑;8)預(yù)埋錨錐固定模板上;9)進(jìn)行合模;10)澆筑混凝土預(yù)埋件安裝。

爬升關(guān)鍵控制點(diǎn):1)嚴(yán)格把關(guān)預(yù)埋件安裝，爬錐用受力螺栓須固定在模板上，爬錐孔內(nèi)抹黃油后擰緊高強(qiáng)螺桿，保證混凝土不能流進(jìn)爬錐螺紋內(nèi)，埋件板擰在高強(qiáng)螺桿的另一端。錐面向模板和爬錐成反方向，埋件如和鋼筋有沖突時(shí)，將鋼筋適當(dāng)移位處理后進(jìn)行合模。2)提升導(dǎo)軌:請(qǐng)將上下?lián)Q向盒內(nèi)的換向裝置調(diào)整為同時(shí)向上。換向裝置上端頂住導(dǎo)軌。爬升架體時(shí)上下?lián)Q向盒同時(shí)調(diào)整為向下，下端頂住導(dǎo)軌。爬升或提導(dǎo)軌液壓控制臺(tái)有專人操作，每榀架子設(shè)專人看管是否同步，發(fā)現(xiàn)不同步，可調(diào)液壓閥門控制，導(dǎo)軌提升就位后拆除下層的附墻裝置及爬錐以備周轉(zhuǎn)使用。支架就位后調(diào)整并清理模板，安裝好預(yù)埋件，澆筑混凝土。

5 液壓自爬模系統(tǒng)控制技術(shù)措施

液壓自爬模爬升使用的千斤頂若發(fā)生不能正常工作或液壓系統(tǒng)漏油事件，應(yīng)采取有效措施予以保證高墩施工正常進(jìn)行，具體方法有:1)施工現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備6臺(tái)經(jīng)檢驗(yàn)合格的千斤頂，當(dāng)任何一套液壓系統(tǒng)的千斤頂發(fā)生故障，確保在30 min內(nèi)更換完成，保證液壓系統(tǒng)的正常工作;2)為防止千斤頂、液壓管漏油對(duì)混凝土造成污染，液壓自爬模在每次頂升前對(duì)液壓油管和千斤頂密封圈進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保不會(huì)漏油，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)備有足夠的密封圈、高壓油管及各種液壓易損件，以保證施工連續(xù)性。液壓千斤頂如有滲漏油現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)回位停止工作，對(duì)滲漏油故障排除后方可進(jìn)行頂升工作。為確保每套液壓自爬模能夠同步頂升，安排專人進(jìn)行液壓系統(tǒng)操作的指揮工作，使用統(tǒng)一電源開關(guān)控制液壓千斤頂?shù)膯?dòng)、停止。

6 墩身施工測(cè)量控制

測(cè)量采用2″全站儀，測(cè)點(diǎn)在控制點(diǎn)經(jīng)測(cè)量觀測(cè)后能滿足使用要求后再作點(diǎn)。

墩柱測(cè)量控制主要是通過采用全站儀測(cè)量墩柱四角點(diǎn)三維坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)對(duì)墩柱平面位置及標(biāo)高的控制。測(cè)量時(shí)宜選擇一天中天氣良好的時(shí)段進(jìn)行，盡量避開大風(fēng)、大霧天氣。墩身測(cè)量精度控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。通過精確量測(cè)，高墩指標(biāo)均在誤差范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

表1 墩身測(cè)量精度控制表 mm

7 液壓自爬模的拆除施工

液壓自爬模使用塔吊拆除，拆除順序?yàn)榫嗨踝钸h(yuǎn)端模板先拆，依次環(huán)向拆除每個(gè)獨(dú)立墩模板部件。為確保拆除液壓自爬模時(shí)不發(fā)生安全事故，按照塔吊安全操作規(guī)程，派經(jīng)過培訓(xùn)并且合格的專人進(jìn)行指揮作業(yè)。利用墩頂托架預(yù)埋鋼板焊接臨時(shí)作業(yè)平臺(tái)，做好臨邊防護(hù)，確保作業(yè)人員安全。

8 結(jié)語

液壓自爬模板體系優(yōu)越性體現(xiàn)在液壓自爬升過程平穩(wěn)、同步、安全、糾偏簡(jiǎn)單、爬升速度快，通過城川河特大橋5個(gè)高墩施工，薄壁墩柱各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，同時(shí)控制性工程工期得到了保障，液壓自爬模在橋梁高墩柱施工中值得廣泛采用。

［1］范立礎(chǔ).橋梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］姚玲森.橋梁工程［M］.北京:人民交通出版社，2009.

［3］城川河特大橋液壓爬模施工專項(xiàng)施工方案［Z］.

［4］谷莉薇.滑模施工在高墩身橋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)探討［J］.山西建筑，2013，39(34):139-140.