山區高速公路高墩柱空心薄壁墩液壓爬模施工工藝

楊生虎 張安適

（中交三航局第三工程有限公司， 江蘇 南京 210000）

1 概述

一般情況下，相較于實體橋墩，空心薄壁橋墩可以減少40%-60%的圬工量，其使用墩高范圍一般為60m～80m之間。由于其結構特殊性，空心薄壁橋墩鋼材耗費量大，同時其施工工藝較為復雜，因此很少被采用。近年來，隨著爬模施工工藝的普及，液壓技術等在建筑行業的普遍使用，高效的克服了傳統工藝費工費料、質量難以提高、施工進度慢及高空作業等方面的困難。所以，對高墩柱液壓爬模工藝進行深入的研究是很有必要性和重要性的。

2 工程背景

貴州省荔波至榕江高速公路水蒙大橋上跨山間河谷；兩岸橋臺植被發育，多為灌木及林地，覆蓋層厚薄不均，場區距省道、縣道較遠，交通條件較差。地貌類型屬造侵蝕-剝蝕型中低山地貌，侵蝕、剝蝕作用強烈，地勢起伏較大。軸線通過段地面高程在628.16～717.76m 之間，相對高差89.60。水蒙大橋3#至 7#排架橋墩為空心薄壁墩，共計10個空心薄壁墩，最大墩身高度約為69.7m。其空心薄壁墩斷面尺寸為300*650cm，壁厚50cm。

通過對翻模施工和爬模施工兩種施工工藝的優缺點的比較，并結合本項目空心薄壁墩墩身尺寸（壁厚）較小、墩柱較高、施工難度大、安全系數高的特點，為確保施工進度、確保墩身外觀質量、確保作業人員安全，并本著為公司后續項目積累經驗的考慮，本項目空心薄壁墩施工最終采用液壓爬模施工工藝。

3 液壓爬模

本項目采用XPM—50型液壓爬模，XPM—50型液壓爬模是一種實用新型液壓爬模；能廣泛應用于高墩柱橋梁及民用高聳直立結構建筑。液壓爬模結構按照使用功能分為模板系統、爬升系統和工作平臺三大部分。

3.1 模板系統

空心薄壁墩模板采用可拆卸整體式鋼模板，每塊模板采用可調節螺旋斜撐與主操作平臺的后移裝置連接，做水平運動。內外模板之間采用高強對拉螺桿連接成整體。

圖1 XPM—50型液壓爬模模型

3.2 爬升系統

爬升系統由爬架、埋件、液壓系統、爬軌等組成。

①爬架由上爬架和下吊架組成，上爬架主要做為液壓系統爬升操作、鋼筋綁扎、模板拼裝、混凝土澆筑等工序的工作平臺。下吊架主要做為錐銷拆除、受力吊桿拆除、混凝土改觀修飾的平臺。

②埋件主要包括預埋板、錐銷等預埋。其中錐銷由錨固鋼筋、錐形螺母、高強螺栓等組成，是整個爬升系統在已澆筑混凝土節段上的著力點。

③液壓系統由液壓油缸、操控系統等組成。其特點是將主要電控操作集中于一個操作界面上，提高操作效率，且便于維修。

3.3 工作平臺系統

工作平臺系統分為主平臺、模板挑平臺、吊平臺。

①主平臺用于爬升裝置操作平臺，以及模板安拆、調整、錐銷安裝。

②模板挑平臺主要用于鋼筋綁扎和混凝土澆筑。根據單次澆筑高度，模板挑平臺可以設置單層、多層。

③吊平臺主要用于錐銷拆除、混凝土修飾等。

4 液壓爬模施工技術

4.1 施工工藝流程

液壓爬模施工主要工藝流程為：鋼筋綁扎、支模、安裝埋件、澆筑混凝土→混凝土澆筑完成后拔出錐銷拆模→安裝掛板并插入錐銷錨固→安裝爬架→安裝短邊安全橫梁及保險楔、安裝圍圈端頭拉桿并加固→鋼筋綁扎、支模、安裝埋件、澆筑混凝土→混凝土澆筑完成后拔出錐銷拆模→安裝掛板并插入錐銷錨固→安裝受力吊桿→爬升→循環作業。

4.2 首節段變截面空心墩施工

水蒙大橋空心薄壁墩首節段2m高范圍為實心墩，1.5m高范圍內為變截面空心墩，其中，變截面段現場無法使用定型模板，根現場情況變截面段內膜采用竹膠板和鋼膜的組合模板進行拼裝，采用鋼膜與木模的組合模板既能滿足模板的使用要求，同時也便于現場根據實際情況（墩底、墩頂變截面段、橋墩中部變截面段）進行施工調節。

首節段施工過程中測量部門精確放出墩身中心線及墩身外輪廓線，并沿墩身外輪廓線作一層3-5cm厚砂漿止水帶（兼做模板找平層），模板拼縫處采用5mm厚橡膠條填塞，防止漏漿。鋼筋和墩身模板安裝采用塔吊輔助安裝。施工時注意預埋錐銷螺母。首段墩身模板高度6.75m，一次澆筑成型。

圖2 首節段施工示意圖

4.3 安裝架體及主平臺

（1）待首節段混凝土強度達到15MPa以后，方可進行首節段模板拆除，拆模后及時覆膜養護。

（2）模板拆除后，將錨板固定在預埋錐銷位置，并將錨靴掛在錨板上，并采用限位銷限位，此時可以進行掛板及架體、圍圈及平臺的安裝；并根據實際情況安裝圍圈端頭拉桿、安裝短邊安全橫梁及保險楔（此步驟可與下一步同步進行）。

圖3 架體及主平臺安裝示意圖

4.4 次節段施工（安裝上架體）

第二節段模板支立的同時，安裝上架體、模板挑平臺，導軌及液壓系統。待上架體、主平臺及模板挑平臺安裝完畢后，進行第二節段鋼筋安裝、綁扎。并安裝預埋錐銷及其他預埋件。

空心墩內部設置支撐平臺，內膜安裝使用塔吊吊裝，以支撐平臺作為工作平臺，輔以人工配合將內膜安裝到位，并通過高強對拉螺桿與外模連成整體。

模板經過平面位置復測、垂直度復測、調整加固后澆筑第二節段混凝土。第二節段混凝土澆筑一次成型。混凝土澆筑時，工人在模板挑平臺上進行操作，確保安全。

圖4 上架體安裝示意圖

4.5 爬架爬升

爬架爬升主要步驟為：拔出錐銷→后移模板→爬升→安裝掛板并用錐銷錨固→插入受力吊桿并錨固

圖5 爬架爬升示意圖

爬架爬升前要認真檢查導軌附墻撐是否混凝土面連接牢固，承重三腳架附墻撐及側模板是否遠離混凝土面（模板離混凝土面距離不小于 10cm），液壓系統是否正常，以上問題確認無誤后方可進行爬升。

爬架爬升過程是一個爬架依托軌道爬升的過程，爬架依靠附在軌道上的液壓系統進行提升。軌道到位后與上部懸掛件連接，爬架通過提升系統沿軌道進行爬升。

爬升過程中安排四名工人檢查四面模板提升高度、提升速度及各主要受力桿件受力情況，如爬升過程中發現四面爬升高度、速度相差太大，應及時通知操作人員進行調節，確保四面能基本同步爬升。

當爬架爬升到高出設計位置5cm左右的時候即可停止爬升，安裝掛板插入錐銷，并通過回油將爬架返回到設計位置，插入保險銷并關閉油路、切斷電源，最后將承重三腳架的附墻撐擰緊，使之緊貼首節段頂部混凝土面。

4.6 循環作業

當爬架爬升就位并到達可安裝吊平臺位置時即可安裝吊平臺（吊平臺在需要時才安裝），并安裝受力方銷，卸載受力吊桿。

之后進入鋼筋加工及安裝、模板支立、安裝埋件、加固模板并澆筑濁凝土、拆模提升爬架等循環作業。

5 注意事項

（1）液壓爬模系統應進行精確的應力計算，滿足應力要求后方可使用。應力計算內容有：混凝土的側壓力計算、強度計算和爬錐、模板的剛度、螺栓、導軌的應力計算等。

（2）爬模組裝屬于高空作業，施工過程中不得安排交叉作業；

（3）模板嚴格按照墩身尺寸拼裝，各塊模板搭接緊密，內外大模板對稱分布，對拉螺桿套管長度適宜，以方便螺桿拔出；

（4）各主要部件間的連接螺桿用扭力扳手擰緊，各活動部位及滑動面加潤滑劑，錐銷的開口銷應擰緊；

（5）作業平臺外側應采用安全網等進行圍擋，并在外側設置踢腳板，防止高空墜物砸傷作業人員。平臺上的鋪板應安裝牢固，平臺上的材料、機具要對稱放置；

（6）泵管與水管應安裝在爬升軌道上方，以確保模板能順利就位；

（7）每提升一節模板，就要核驗一次模板的位置及墩身垂直度，以防止墩身出現過大的扭轉或者橫向偏移。

6 結論

空心薄壁高墩柱施工界面往往比較狹窄，且受山嶺地區地形影響交通十分不便，在這種情況下，如沿用常規施工工藝，將會增加各環節施工難度，從整體來講無法確保墩柱施工質量及施工工期。為了改進現狀，施工現場可以采用液壓爬模施工工藝，通過這種工藝來簡化繁瑣的施工流程，同時也有利于節約成本，節約工期。本文分析加深了對“高墩柱空心薄壁墩液壓爬模”施工工藝的理解，對類似山嶺地區高墩柱施工提供了較好的參考。