山區高速公路高墩柱爬模施工工藝及質量控制研究

楊光磊，耿開軍

(山東高速工程項目管理有限公司，山東 濟南 250002)

1 工程概況

臨淄至臨沂高速公路是山東省“九縱五橫一環七射多連”高速公路網中“縱四”線的重要組成部分，北起G20濟青北線，跨越濟青中線、濟青南線，南接G1511日蘭高速。

項目主線全長192.639 km，其中淄博段長123.351 km，臨沂段長69.288 km。采用雙向六車道高速公路標準，設計速度120 km/h，路基寬度34.5 m。全線設置特大橋2座，大橋66座，中、小橋、涵洞、通道534道；隧道15座，列全省在建項目隧道數量之最，其中淄博段魯山隧道長度省內第二、岳陽山隧道省內長度第三兩條特長隧道；互通立交19處；服務區4處、匝道收費站16處；隧道管理養護站6處，橋隧通信監控站5處。項目概算投資約370.42億元。

K28+534S509分離立交位于淄川區寨里鎮北黃村東側，橫跨溝谷，全橋共7聯，上部采用后張法預應力砼T梁，先簡支后連續；下部結構橋臺采用U臺，橋墩采用柱式墩和方墩，橋臺采用擴大基礎，橋墩采用樁基礎。小于40 m墩柱共42根，40～60 m墩柱共54根，大于60 m墩柱共4根。

2 爬模施工工藝

根據本項目墩身尺寸，首節墩身施工時，澆筑高度為9 m，利用翻模進行施工，利用拉桿對拉；鋼筋垂直運輸采用塔吊吊裝，安裝模板及爬模預埋件(爬升機位)，利用汽車泵澆筑第一節墩身混凝土。

首節墩身混凝土達到強度后，拆除模板，進行墩頂混凝土鑿毛，利用第一次預埋的埋件系統安裝爬升機位、液壓平臺及模板后移平臺支撐模板，利用液壓平臺進行鋼筋綁扎，同時安裝爬模導軌及液壓系統等預埋件，利用汽車泵進行第二次澆筑，澆筑高度為4.5 m。

第二節墩身混凝土達到強度后，模板后移，利用第二次預埋的埋件系統安裝導軌及液壓系統，架體通過調節泵站自動爬升，爬升到位后安裝吊平臺，通過吊平臺可取出爬錐和受力螺栓進行周轉使用；利用爬模自身平臺進行勁性骨架安裝及鋼筋綁扎，安裝預埋件，合模進行第三次混凝土澆筑，澆筑高度為4.5 m，之后循環爬升，逐節進行施工。

液壓爬模鋼筋安裝、混凝土澆筑及養護同翻模施工工藝。

根據項目建設總工期目標，結合施工現場的實際情況，以架梁為節點，鎖定各個工點建設工期，為實現建設目標，等截面矩形薄壁實心墩施工按每個循環4.5 m計算，每個循環按5 d考慮。

2.1 施工原理

在開展爬模施工時需要解決下的問題：怎么讓爬模完成頂升運動，這是爬模施工實施的基礎；爬模架怎么搭建，在施工時必須確保爬模架是安全的，否則可能會出現施工安全問題；爬模的安全防護怎么設計，這又包含要確保爬模本身足夠穩固和安全，及施工人員上下攀爬時能夠確保安全。在施工時要通過優化施工流程和施工管理，確保施工質量，不能在施工中留下安全隱患。在此前提下，優化爬模施工施計并開始實施。

2.2 液壓爬模的特點

(1)液壓自爬模模板爬升速度快。

(2)液壓自爬模爬升過程平穩、同步、安全。

(3)爬模架體一次組裝后，一直到頂不落地，節省了施工場地，減少模板面板的碰傷損毀。

(4)提供全方位的操作平臺，施工單位不必為重新搭設操作平臺而浪費材料和勞動力。

(5)模板自爬，原地清理，大大降低了塔吊的吊次。

2.3 爬模模板設計

(1)進口面板是模板結構的主體，在施工時需要把它與豎肋木工字梁連接起來，橫向背楞是從背面把進口面板和H20木工字梁連接起來的一種讓爬模結合形成的重要部件，專用連接件則通過連接讓整個結構完成。該次施工時采用裝卸式模板作為木梁直模板，這種爬模設計裝卸靈活，對整個施工項目的影響小。豎肋與橫肋雙槽鋼背楞采用連接爪連接，而兩塊模板之間采用芯帶連接，然后將芯帶銷固定。

(2)本工程橋墩墩高尺寸49～61 m，墩身直上直下無收縮，4 m和2.5 m面共設置兩種規格的模板，陽角圓弧位置使用4塊定型鋼角膜，各橋墩木模以及架體材料均可通用。本方案以右幅五號墩為例。

(3)兩側模板采用D20高強螺桿對拉，布置間距不超過1 200 mm。拉桿采用D20蝶形螺母及墊片緊固，D20螺桿為每次澆筑完成后抽出，循環利用。

2.4 爬模架體設計

(1)模板后移系統，外側模板后移部分采用后移裝置與上操作支架分離的方式，上操作支架固定在主平臺上，模板利用后移裝置進行后移，利用后移裝置上的調節座進行垂直度調節。后移裝置的平面布置要避開爬模導軌和上支架立柱的位置。

(2)導軌是整個爬模系統的爬升軌道，它由工字鋼及一組梯檔組焊而成，梯檔間距300 mm，爬模階段架體自重荷載傳遞至導軌，再通過導軌進而傳遞到埋件系統上。

(3)設置爬模平臺板與混凝土墻面間的間隙為150～250 mm，這是為了讓混凝土構建與爬模彼此獨立，讓爬模施工不會影響混凝土構建本身。在爬模平臺板上設計翻板，即以攀升的時候，翻板沒有翻開，而提升到預設的位置時，翻板打開，施工人員可在翻板上施工。在這一環節，一方面要通過優化設計，確保翻板在使用時不會出現安全事故；一方面要做好安全保護工作，在發生意外以后能夠優化工作人員的安全保護。

(4)架體立面設計，在設計環節就要優化參數施計。令架體利于工作人員開展各種施工。

(5)平臺板設計，爬模設置4層主要平臺，各層平臺板均采用為45 mm花紋鋼跳板，局部采用鋼板填補；花紋鋼跳板具有防火、防滑、耐腐蝕的作用，上下層平臺設置人洞，采用斜梯連接。各層平臺均設上下人孔，上下人孔周圍設護欄，各層平臺之間設置鋼制步梯，步梯與平臺呈60°。為保證高空作業時施工人員的安全，架體外防護設計采用密孔鋼板網，鋼板網孔徑為5 mm，擋風系數為0.65，防護高度1.5 m。防護一共四層平臺，挑架平臺、主平臺、液壓平臺、吊平臺。密孔鋼板網在保證外圍護的抗沖擊性、安全性、耐用性以及采光要求的同時，外立面形象美觀、整潔。

(6)架體平面設計

本工程單墩4 m×2.5 m，兩墩柱間距5.2 m，墩身4 m方向外側共布置4個機位，2.5 m面方向無機位，平臺懸挑。主平臺設計四周相通，液壓平臺設計中間部分相通，吊平臺設計中間部分相通。每個機位設置一套液壓油缸和一套動力單元。從低層安裝和爬升至頂層，機位位置和數量不變。

(7)預埋件設計

墩身外側爬模機位采用標準雙埋件系統，液壓自爬模體系的錨定總成包括：埋件板、高強螺桿、爬錐、受力螺栓、墊圈等。其中由埋件板、高強螺桿及爬錐組成的預埋件總成在施工時按照爬軌位置進行埋設。兩埋件平面距離為300 mm，可確保安全穩固。雙埋件系統預埋件螺桿直徑D20，材質為45鋼；受力螺栓直徑M42，10.9級。其中爬錐、受力螺栓、墊圈可以周轉使用。本工程系梁預埋孔或預埋件可以參照爬模預埋方式，提前將預埋件安裝在鋼模板上，并達到預期效果。

(8)液壓系統設計，墩身外側爬模采用動力單元形式，液壓系統主要由換向盒、液壓油缸、液壓泵站、配電柜等組成，每個爬升機位設置一套動力單元和控制柜，液壓油缸的額定壓力為25 MPa。

2.5 墩柱首節施工

(1)墩身鋼筋擬采用4.5 m定尺，上下主筋連接采用直螺紋套筒連接，接頭數量同一斷面的50%，上下錯開1 m以上。水平箍筋采用綁扎連接。

(2)模板用塔式起重機吊裝，人工輔助就位。先選擇墩身一個面拼裝外模，然后逐次將整個墩身第一節段外模板組拼完畢。墩柱的模板安裝完后，檢驗其垂直度和墩頂的標高，不超過允許偏差值。

(3)在首節混凝土中埋設爬模爬升裝置的錨錐，錨錐通過堵頭螺栓固定在組合模板上，在關模后澆筑混凝土時埋入，脫模時拆下對拉螺桿及堵頭螺栓，安裝連接螺栓。

(4)采用汽車泵泵送澆筑，澆筑時控制層厚30 cm，振搗棒采用φ50型拆入式振搗器進行振搗。混凝土在達到2.5 MPa后進行拆模，脫模后采用噴灑養護劑進行養護，混凝土強度達到15 MPa后才可以掛外架。

2.6 爬升架體施工過程

(1)工藝流程

混凝土澆筑完成→模板拆模后移→安裝附墻裝置→提升導軌→爬升架體→架體預壓→綁扎鋼筋→模板清理刷脫模劑→預埋件固定在模板上→合模→澆筑混凝土

(2)架體預壓

預壓采用配重試驗，根據爬模計算書結果，按規定加載至設計荷載。

2.7 模板拆除

塔吊6012型按1.2 t吊重考慮。施工完最后一層→爬升→拆除摸板→拆除上支架→拆除導軌→拆除主平臺跳板、平臺梁→拆除吊平臺以及液壓平臺跳板、平臺梁→拆除單榀下架體→拆除剩余掛座和爬錐，拆除完成

3 施工質量控制

3.1 測量控制

在施工前，需要對墩身本身軸線精度控制，而這需要在混凝土澆筑前后進行確認，該次施工由于是分段澆筑，因此需要每完成一段澆筑施工以后就進行測量，讓施工參數與設計的參數一致。之所以要每完成一段分段施工后就進行測量，是為了在施工過程中應用測量控制質量，如果發現有數據偏差，那么便要及時校正。

3.2 鋼筋控制

(1)在開展鋼筋施工前，做好鋼筋和套筒的質量檢查，材料必須符合施工的標準，并且質量得到保證。

(2)預埋時根據設工設計來做好套筒的位置、規格和數量的準備，然后將與之固定的鋼筋綁緊，確保套筒的保護蓋完整和齊全，并全部在外露端。

(3)應用管鉗和力矩扳手工具來控制直螺紋接頭的施工質量，將力矩扳手的精度控制在±5%，按預設的方式做好鋼筋絲頭連接。

(4)對已經完成的直螺紋接頭進行標記，然后檢查施工參數是否達到了標準。

3.3 模板控制

(1)模板施工之前，要求進行模板專項設計，在現場進行事先拼裝，拼裝完成后檢查模板的各項指標(平整度、模板拼縫、模板鋼板厚度及剛度)，模板安裝中均需使用螺栓滿上且其余各項指標均符合要求且自檢合格后，報經監理人員審核，經驗收合格后方可使用。

(2)完善施工質量檢查制度，讓模板的損耗情況能夠及時發現，只有及時做好模板的維修及更換工作，后續施工才不會出現安全隱患。

(3)施工中建立參數橫測制度，一方面要注意控制成本，一方面要從測量的角度確保施工的質量。

(4)在施工中需要優選脫膜劑，結合該次施工的特點該次不得使用影響施工外觀的油質脫模劑，更不可使用劣等油質的脫模劑。在施工中均勻涂刷脫模劑，不會出現多涂和漏涂，然后依工藝完成脫模。

3.4 混凝土控制

(1)在施工以前，需要合理的設計外加劑的添加，這是因為如果要優化翻模的施工，需要混凝土添加外加劑。

(2)檢查模板合乎要求以后，才能進行后續澆筑施工。施工對施工工藝質量的控制等同于常規混凝土的施工。施工成果參數需達到設計的要求，并經過質檢以后確保施工質量合格。

(3)在施工前做好施工管理，一方面要做好安全技術交底，讓每一名施工人員按技術標準施工；一方面要讓工人高速而有序的施工，并確保施工質量。

(4)該次施工應用插入式振搗器振搗，然后依水平分層逐層完成振島。選擇直徑50 mm插入式振動棒作為振搗的工具。在施工中依設計的參數完成振搗施工，施工控制的關鍵是振動器移動距離和振動器插入下層混凝土內參數的控制。這是為了避免一些位置沒有被振搗。部分位置不適合機械振搗就要采取人工插搗的方式。最終施工的目的是為了讓混凝土密實。當完成振搗混凝土停止下沉表面平坦泛漿不再冒氣泡后，取出工具。

3.5 墩身傾斜及墩身扭轉

預防措施：均衡平臺的負荷，讓操作平臺保持平穩。

在開展澆注砼時做好施工的管理，其中固定砼輸送泵管的質量控制是關鍵，在這一環節有時泵送砼時泵管的沖力會造成模板發生移位。

應用做好施工管理的方法控制好平面位置與垂直度，一方面要從人力資源著手，控制施工質量，避免出現參數偏差；一方面要優化測量工具的應用，及優化測量機制，讓偏差能被及時的發現。在發生質量問題以后，需要及時調整偏差，以免出現墩身傾斜和扭轉。

糾正措施：如已發生偏差，那么可以應用向相反的方法施加外力的方法調整偏差。

4 結束語

高墩柱爬模施工在本項目的應用，有效減少了常規施工所需的大量反復裝拆、吊運和更換所帶來的時間消耗和成本損失，大大通提高了施工功效，通過運用液壓爬模技術，使施工工期提前了4個月，為整個工程按期竣工奠定了堅實的基礎，受到了業主的高度贊揚，為公司贏得了良好的社會效益。