爬模技術在橋梁薄壁高墩施工中的運用

譚 俊 陽昌標 彭宇峰 黃 澤 朱建峰 / 中鐵五局集團第一工程有限公司

爬模技術在橋梁薄壁高墩施工中的運用

譚 俊 陽昌標 彭宇峰 黃 澤 朱建峰 / 中鐵五局集團第一工程有限公司

根據成貴鐵路花家壩特大橋的高墩特點，通過模板方案比較選擇墩身爬模施工，然后詳細闡述了爬模系統組成、施工工藝和施工要點，本文的爬模技術可為類似工程提供借鑒。

高墩；薄壁墩；液壓爬模；施工工藝

1.工程概況

花家壩特大橋位于云南省昭通市威信縣境內，橋梁全長687.228米，跨徑布置為 (6*32+（56+2*100+56）連續剛構+5*32) m。橋梁主墩最高95m，墩身為兩面收坡的變截面空心薄壁墩，墩內外坡度不同，墩身施工屬于項目的難點工程。

2.墩身施工方案的選擇

由于橋墩較高，加上地形條件限制，施工難度大。因此施工方案的選擇對于墩身正常安全施工至關重要。目前國內高墩施工主要為：翻模、滑模、爬模三種施工工藝。翻模施工的優點是模板拼裝簡單，混凝土要求較低，外觀質量易控制，可充分利用已有起重設備，施工成本較低，同時具有墩身線形不好控制和安全風險大等缺點。滑模施工操作難度大，墩身線形控制好壞取決于近百個千斤頂是否同步頂升，施工難度較大。爬模施工僅用一個液壓滑動模板，一次組裝，爬升過程中不用再支模、拆模、搭設腳手和運輸等工作，混凝土保持連續澆筑，施工速度快，可以減輕勞動強度和降低施工成本，施工安全性高。因此，針對花家壩特大橋橋墩特點，通過各種施工方案的比較，項目部決定采用爬模方案對花家壩特大橋高墩進行施工。

3.爬模系統設計

整個液壓爬模包括模板結構系統和液壓頂升系統兩部分。模板系統主要由模板、圍護欄、內平臺、外爬架、支撐桿件等組成，液壓裝置由液壓缸和控制臺組成。液壓自爬升模板可分為四大部分：模板系統，埋件系統，支架系統及液壓系統。

3.1 模板系統

根據工程實際情況，模板周轉次數多，還要盡可能減輕模板的重量，采用輕型高強模板，面板為進口21mmwisa板，豎肋采用H20木工字梁，橫肋采用雙14#槽鋼。

3.2 埋件系統

由埋件板、高強螺桿、爬錐及受力螺栓組成，其中埋件板和高強螺桿為一次性消耗件，爬錐及受力螺栓可周轉使用。

3.3 支架系統

主要由附墻座、附墻掛座、導軌、懸臂支架、后移裝置、模板主背楞、懸吊平臺組成。

3.4 液壓系統

主要由主控制臺，頂升油缸，膠管和油閥組成。

4.爬模施工工藝

爬模施工流程如圖1所示

圖1 爬模施工工藝流程

5.爬模施工要點

5.1 下部實心段施工

外模的支立好壞直接關系到以后的施工，要求尺寸正確，外模頂水平，否則在空心段施工時，容易造成模板不平整。

5.2 爬模安裝

5.2.1 預埋件安裝。

預埋件安裝，將爬錐用受力螺栓固定在模板上，爬錐孔內抹黃油后擰緊高強螺桿，保證混凝土不能流進爬錐螺紋內。埋件板擰在高強螺桿的另一端，錐面向模板，和爬錐成反方向

5.2.2 提升導軌。

導軌是整個爬模系統的爬升軌道，它由工16字鋼及一組梯檔(梯檔數量依澆筑高度而定)組焊而成，梯檔間距225 mm，供上下軛的棘爪將載荷傳遞到導軌，進而傳遞到埋件系統上。將上下換向盒內的換向裝置調整為同時向上，換向裝置上端頂住導軌。爬升架體時上下換向盒同時調整為向下，下端頂住導軌。（爬升或提導軌液壓控制臺有專人操作，每榀架子設專人看管是否同步，發現不同步，可調液壓閥門控制）

5.2.3 平臺的組裝和安裝吊平臺。

組裝按由內到外的順序，在平地上進行組裝；組裝時，內外鋼環按重心對稱安裝在槽鋼背楞上，不得有偏心；木梁、槽鋼背楞采用丁順結合布置，安裝好后將所有螺絲擰緊，并涂上黃油，利用塔吊進行整體吊裝。

5.2.4 安裝液壓系統。

液壓自爬模為附墻自爬升模板，它的動力來源是本身自帶的液壓頂升系統，液壓系統包括液壓油缸和上下換向盒，換向盒可控制導軌爬升和架體爬升，通過液壓系統可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩步向上爬升，液壓自爬模在施工過程中無需其他起重設備，操作方便，爬升速度快，安全系數高。

液壓爬升系統包括：液壓泵、油缸、上、下換向盒四部分。液壓泵和油缸向整個爬模系統提供升降動力。上、下換向盒，是爬架與導軌之間進行力傳遞的重要部件,改變換向盒的棘爪方向,實現提升爬架或導軌的功能轉換。

5.2.5 爬模爬升步驟

第一步：裝模板完畢、澆筑混凝土、施工人員在平臺綁扎鋼筋；

第二步：拆模、后移模板、插導軌、爬升；

第三步：爬升到位、安裝吊平臺、開始合模；

第四步：裝模完畢、筑混凝土、升導軌、爬升架體；

第五步：澆筑完畢、拆模；

第六步：進入標準爬升階段、又一次澆筑混凝土；

爬模爬升步驟如圖2所示：

圖2 爬模爬升步驟

5.3綁扎鋼筋

鋼筋綁扎嚴格按照設計圖進行施工，鋼筋半成品在加工棚內制作，要保證制作鋼筋的精度。根據設計通知單及圖紙要求，鋼筋采用搭接焊接法，焊接時，鋼筋采用 T502 以上焊條。機械接頭需作破壞試驗，焊接接頭應做焊接工藝試驗。當鋼筋豎直長度超過 6m 時，應將其臨時支撐固定在腳手架上，以防鋼筋傾斜不垂直。

5.4 灌注混凝土

混凝土采用拌合站集中拌合、混凝土輸送泵運送入模、插入式振搗器振搗的施工方法。由于混凝土施工高度大于 2m，為使混凝土的灌注時不產生離析，混凝土將通過串筒滑落（采用天泵時無需串筒）。混凝土灌注到模板頂時，要低于模板口1～2cm，為下一板方便組裝爬模，防止有錯臺。當混凝土的強度大于3MPa時清除浮漿，鑿毛混凝土表面，進行第二、三節段施工。在灌筑過程中用測量儀器隨時觀測預埋件的位置及模板、支架等支撐情況，如有變形和沉陷立即校正并加固。

5.5 墩頂的施工

當模板升至墩頂實心段底部時，拆除墩身內施工平臺和腳手架，搭設外側施工平臺和安裝防護欄桿與安全網，并在墩身內側安裝封閉段托架和模板。然后綁扎鋼筋、安裝外模板、灌注混凝土和養生。墩柱施工高度至墩柱截面變化的底面處。 封閉段托架采用平行于線路方向布設 7 根 I20b 工字鋼，工字鋼間距為60 厘米，工字鋼上鋪方木，方木上鋪設模板，模板采用木模。

5.6 拆模

澆筑完混凝土后，當混凝土強度達到6MPa時，可以松動對拉螺桿一到二扣，當混凝土強度達到15Mpa時可以進行拆模。拆模時先卸下拉桿螺母，抽出拉桿，堆放在適當位置。卸下芯帶，將模板后移或者吊走。如模板內有定位的埋件系統，應先拆卸安裝螺栓。脫模劑應使用專用脫模劑，請勿使用廢機油、動力油等。這些油含有腐蝕性色素，將影響混凝土澆筑表面質量和模板表面。嚴禁將兩種以上脫模劑混用，以免因成分混亂而造成混凝土表面顏色差異。使用脫模劑時應避免過多或過少，在澆筑前也不要過早使用。嚴禁將脫模劑涂在鋼筋上，以免混凝土表面沾染銹跡。也不要將上過脫模劑的模板在太陽下長時間暴曬。

拆除時按照與組裝的相反順序進行。先拆除模板，后拆除平臺，再拆導軌和爬錐。拆模和搬運時，必須防止模板的損傷。特別注意模板的四邊和四角，不要直接撬傷和拖傷模板。即使采用撬棒拆模，也只能撬模板背面支撐鋼結構的可受力部位，嚴禁直接撬模板。

6.結語

在工人對爬模系統有一定的熟悉以后，每次爬升一個循環4.5m，5～6天可以施工一個循環，同時爬模時模板和爬模架體平穩提升，各種施工機械包括電焊機、空壓機等不需要吊下再吊上，避免了傳統模板安裝時模板與墩身周圍的碰撞，大大提高了作業效率和作業的安全性。適用于高墩結構施工作業，尤其是80m以上的高墩，并且墩身高度越大，其經濟效益越明顯。

隨著橋梁施工技術的發展，高墩施工已不再是難事。花家壩特大橋使用液壓爬模施工，極大的提高了工效，增大了施工安全性，縮短了施工工期，混凝土的澆筑質量較好，施工成本明顯降低，取得了良好的社會效益和經濟效益。