橋梁矩形空心高墩液壓爬模施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：矩形空心墩橋梁施工中較為常見，但翻模工藝卻不得用于高度超過40m矩形空心墩施工。鑒于此，液壓爬模施工成為此類超高矩形空心墩施工的常見手段。渝黔高速公路擴(kuò)能獅子河大橋工程，橋梁下部結(jié)構(gòu)矩形空心墩有22根，高度均達(dá)到50m以上，控制難度大，安全系數(shù)低，施工周期長。在詳細(xì)闡述液壓爬模的工作原理及組成的基礎(chǔ)上，應(yīng)用液壓爬模系統(tǒng)施工矩形空心墩，保證了施工安全，加快了施工進(jìn)度，最終工程項(xiàng)目圓滿達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可為今后類似工程提供重要參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；矩形空心墩；液壓爬模；施工技術(shù)；對比分析

0" "引言

液壓爬模施工因其具有高質(zhì)、高效、安全、操作簡單等顯著特點(diǎn)，在橋梁高墩施工中的應(yīng)用日益廣泛。目前，國內(nèi)已有多名學(xué)者對液壓爬模施工技術(shù)進(jìn)行了研究。韓國定等[1]基于陜西省銅川市玉皇閣二號橋及引線工程百米雙肢空心薄壁墩的施工，分析了滑模、翻模及爬模等的施工方法，選定出各方面都有顯著優(yōu)勢的液壓爬模方法，完成該空心薄壁墩的施工。同時(shí)，闡明了空心薄壁高墩液壓爬模的施工工藝和質(zhì)量控制措施，并從埋件系統(tǒng)準(zhǔn)確定位、對拉螺桿的精準(zhǔn)設(shè)置、面板修復(fù)、墩身垂直度控制等方面保證該高墩施工的質(zhì)量及安全。

黎永亮[2]依托劍潭東江特大橋工程，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，首先簡單介紹了液壓爬模工作原理和體系結(jié)構(gòu)，然后著重闡述了工程建設(shè)中的高墩液壓爬模施工技術(shù)要點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的施工質(zhì)量控制措施。房國振[3]針對橋梁高墩液壓爬模施工技術(shù)的具體應(yīng)用展開了相關(guān)分析和研究，結(jié)合某地區(qū)一處具體工程案例，對液壓爬模施工工藝流程以及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了深入探索，提高橋梁高墩液壓爬模施工質(zhì)量和安全性，全面提高橋梁工程施工的整體質(zhì)量和效果。

陳治汐[4]設(shè)計(jì)了一種智能化液壓爬模控制系統(tǒng)，并對其安全穩(wěn)定性進(jìn)行了評估，并以召瀘高速高大橋墩工程為例，對智能化液壓爬模在高大橋墩工程中的組裝、施工和拆除工藝進(jìn)行了應(yīng)用研究。郭增社等[5]針對長壽溝大橋薄壁空心墩截面面積小、質(zhì)心高、柔度大、精度控制要求高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等施工難點(diǎn)，采用液壓爬模體系，集模板支架、操作平臺、全封閉防護(hù)體系及頂外裝置于一體，配合附墻吊籠裝置，避免了結(jié)構(gòu)沖突等現(xiàn)象，確保了施工安全，滿足了質(zhì)量要求。

綜上所述，目前對于液壓爬模技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，但是該技術(shù)針對跨越河谷矩形空心高墩中的應(yīng)用仍然缺乏，為此本文依托渝黔高速公路擴(kuò)能獅子河大橋，詳細(xì)闡述液壓爬模的工作原理及組成，應(yīng)用液壓爬模系統(tǒng)施工矩形空心墩，以期為今后類似工程提供參考。

1" "工程概況

重慶巴南至綦江高速公路（渝黔高速公路擴(kuò)能） 位于渝南地區(qū)，作為暢通“城市發(fā)展新區(qū)”與“都市功能拓展區(qū)”之間的聯(lián)系通道，主要用于緩解進(jìn)出城交通壓力，實(shí)現(xiàn)萬盛便捷聯(lián)系主城。同時(shí)作為重慶高速公路網(wǎng)南北主軸的主要通道，用于滿足G75交通過境重慶的交通需求，增加重慶向南出境通道。

由中鐵十四局集團(tuán)公司施工的獅子河大橋?yàn)樽笥曳蛛x式橋，左線橋起止樁號為ZK16+315.5～ZK16+804.5，橋梁全長489m。右線橋起止里程為K16+308.5～K16+846.5，橋梁全長538m。左幅下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺，4、5、6、7、8號橋墩采用空心墩，其余橋墩采用柱式墩。右幅下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺，5、6、7、8、9、10號橋墩采用空心墩，13號橋墩采用樁柱一體墩，其余橋墩采用柱式墩，大橋平面布置如圖1所示。

獅子河大橋矩形空心墩高度均達(dá)到50m以上，最高矩形空心墩墩身約69m。矩形空心墩施工循環(huán)周期長，吊裝作業(yè)頻繁，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。重慶市交通建設(shè)工程禁止、限制使用落后技術(shù)文件的要求，翻模工藝不得用于高度超過40m橋梁的矩形空心墩，因此該矩形空心墩施工采用了液壓爬模施工工藝。

2" "爬模原理及技術(shù)對比分析

在橋梁矩形空心墩施工中，施工技術(shù)難度大、安全系數(shù)低、施工周期長等是目前普遍存在的問題，為了提高施工質(zhì)量和效率，本文再分析爬模原理的基礎(chǔ)上，對2種墩柱澆筑施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比。

2.1" " 爬模構(gòu)成及原理

液壓爬模系統(tǒng)由爬升模板、爬架和爬升系統(tǒng)三部分組成，其構(gòu)成如圖2所示。爬模系統(tǒng)工作原理為：爬模提升運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)采用液壓油缸，導(dǎo)軌和爬架進(jìn)行交替頂升。通過導(dǎo)軌和爬模架的交替附墻來提升對方，爬模架沿著墻體逐步上升，直到坐落于預(yù)留爬錐上，以此實(shí)現(xiàn)逐層提升。爬升原理如圖3所示。

2.2" " 技術(shù)對比分析

2.2.1" "傳統(tǒng)翻模

傳統(tǒng)翻模施工過程中存在一定的缺點(diǎn)和安全隱患。具體包括3點(diǎn)：一是模板上下節(jié)段間極易出現(xiàn)錯(cuò)臺，在拆除周轉(zhuǎn)過程中，易出現(xiàn)碰撞、變形，造成墩身垂直度、平整度出現(xiàn)較大誤差。二是需要起重機(jī)配合人工拆卸和拼裝模板，占用大量工時(shí)及臺班，施工進(jìn)度受制因素較多。三是安全系數(shù)較低。

鋼模板法蘭螺栓孔按照30cm間距布置，模板拆除和拼裝時(shí)螺栓數(shù)量多，所需人工較多，耗時(shí)較長。翻升一次需吊裝模板共計(jì)136塊，每次翻升時(shí)拆除原有梯形調(diào)整模板，吊至地面，然后清理、刷脫模劑，當(dāng)達(dá)到一定施工高度后，吊裝模板占用塔機(jī)大量時(shí)間，電力和人工都會(huì)相應(yīng)增加，且吊裝過程中風(fēng)險(xiǎn)不易控制。

模板及操作平臺需拆除組裝，翻模需要人工12～15人，拆模8～l0h，安裝加固需24～28h左右，時(shí)間需持續(xù)2～3h。其采用底層模板做支撐，模板翻升前，對混凝土強(qiáng)度要求不高。模板拆除安裝受現(xiàn)場風(fēng)力影響較大，螺栓較多，模板板塊較多，內(nèi)外模板拼裝均需塔機(jī)配合。鋼模板隨氣溫變化變形較大，對螺栓的擠壓或拉伸造成拆除困難。由于柱墩外形的獨(dú)特性，在主墩施工完畢后鋼模板若用于其他墩柱，改裝較復(fù)雜，投入人工及材料較多，改裝后質(zhì)量不易保證。

2.2.2" "爬模施工

液壓爬模系統(tǒng)的應(yīng)用，使得橋梁矩形空心墩施工中的這些問題得到了改善。具體優(yōu)勢表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)施工誤差小，提高了施工質(zhì)量，液壓爬模可整體爬升，墩身垂直度和平整度糾偏簡單，減少了模板的碰傷損毀。二是爬升速度快，提高施工進(jìn)度，一次組裝，多次爬升，循環(huán)使用，施工過程受外部影響因素小，施工平均周期5日一個(gè)循環(huán)，可控狀態(tài)度高。三是操作簡便，安全性高，節(jié)約成本，爬模架體、操作平臺自重較輕，液壓爬模穩(wěn)定性好，架體配置防墜裝置，操作平臺周圍安裝防護(hù)網(wǎng)，可保證施工安全。

爬模拆裝需要人工3～5人，拆模約1～3h，安裝加固8～12h左右，時(shí)間持續(xù)1～2d。預(yù)埋件埋設(shè)準(zhǔn)確后，基本無需調(diào)整模板，外模模板及平臺利用爬軌整體提升，內(nèi)模使用塔吊提升。木模板板面平整光滑，不污染混凝土表面，省去了混凝土的表觀修復(fù)工作。溫度變形小，耐低溫，有利于冬期施工。模板拼縫少，拼裝較快。爬模通用性好，主橋墩柱施工完成后，模板經(jīng)過簡易改裝更換面板即可用于索塔和引橋高墩柱施工。在租期內(nèi)充分利用，改裝主要費(fèi)用來自于更換面板。

相規(guī)范要求，混凝土強(qiáng)度需達(dá)到20MPa才可以進(jìn)行爬升，現(xiàn)場風(fēng)力大于5級時(shí)不可進(jìn)行爬升操作。爬模埋件較多，需精確定位。通過對上述2種墩柱澆筑施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)對比，從模板組成、人員配備、模板拆裝周期、配合所需設(shè)備、可周轉(zhuǎn)性及安全性等多方面權(quán)衡，考慮到主墩為異形漸變空心薄壁高墩，與常規(guī)薄壁空心墩相比施工難度大風(fēng)險(xiǎn)高，決定主墩薄壁空心墩采用爬模施工工藝。

3" "液壓爬模施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1" " 墩身首節(jié)施工

3.1.1" "施工準(zhǔn)備

采用腳手架搭設(shè)操作平臺，采用汽車起重機(jī)吊裝外模板，合模澆注，然后安裝爬模爬架系統(tǒng)。在澆筑墩身時(shí)，對已經(jīng)澆筑完成的承臺混凝土墩身處進(jìn)行全面鑿毛處理。

3.1.2" "鋼筋綁扎

在承臺墩身位置處，對墩身的輪廓線及墩身首段的頂標(biāo)高進(jìn)行測量放樣。根據(jù)測量放樣的點(diǎn)位，鋼筋工對鋼筋控制架進(jìn)行水平搭設(shè)，并對鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行埋設(shè)。在對鋼筋進(jìn)行綁扎時(shí)，先將內(nèi)、外層主筋接長，主筋接長后將其上端跟定位架進(jìn)行固定。之后對環(huán)向水平鋼筋進(jìn)行綁扎，從而使鋼筋骨架形成整體。

3.1.3" "合模

在對首節(jié)段模板進(jìn)行安裝前先測量放線，放出4個(gè)角點(diǎn)的位置，通過對4個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行彈墨線，從而控制模板的底口位置。采用雙面膠帶對模板拼縫進(jìn)行止?jié){，模板進(jìn)行合模之后用對拉桿對其進(jìn)行固定。通過在模板的頂部設(shè)置纜風(fēng)繩，對其進(jìn)行可調(diào)固定。

3.1.4" "安裝預(yù)埋件并澆筑混凝土

在對首節(jié)混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，在混凝土中預(yù)埋錨錐及錨筋（預(yù)埋錨錐及錨筋是爬模爬升裝置的一部分），采用泵送方式對混凝土進(jìn)行運(yùn)輸。為便于布料，泵管的最前面一節(jié)用塑料軟管制作。在對混凝土進(jìn)行脫模時(shí)，需拆下堵頭螺栓及對拉螺桿。

3.1.5" "混凝土所必需各種部件安裝

當(dāng)?shù)谝还?jié)段混凝土澆注完成后，開始安裝用于澆注下一節(jié)段混凝土所必需的各種部件。各主要部件有錨板、架體以及模板系統(tǒng)。為方便后續(xù)安裝，可同步安裝液壓裝置及步進(jìn)裝置（除軌道外）等機(jī)構(gòu)。

3.2" " 空心段施工

在合攏第二節(jié)段的模板之前，采用鑿毛方式處理節(jié)段間的施工接縫。

3.2.1" "模板安裝

當(dāng)?shù)诙?jié)段的混凝土滿足強(qiáng)度要求后（混凝土強(qiáng)度達(dá)到20MP以上），安掛錨板于預(yù)埋的錨錐上。然后采用塔機(jī)對爬升裝置和軌道進(jìn)行吊裝。最后安裝并調(diào)試液壓控制系統(tǒng)。

3.2.2" "吊平臺安裝

為給錨錐提供拆除平臺，對爬架的下吊架進(jìn)行安裝，并對墩身表面的混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。對電梯入口處的工作平臺進(jìn)行設(shè)置。操作工人在搭設(shè)的支架上進(jìn)行拼裝（在該支架上也可對內(nèi)爬架進(jìn)行安裝），在三層或四層操作平臺組成內(nèi)爬架。全封閉的底層由型鋼構(gòu)成骨架，承重采用附墻螺栓，提升采用塔機(jī)，在內(nèi)架上掛附內(nèi)模板。整個(gè)自爬架安裝完成，即進(jìn)入正常的墩身施工自爬模的施工工序。液壓爬模成型現(xiàn)場如圖4所示。

4" "結(jié)語

液壓爬模施工因其具有高質(zhì)、高效、安全、操作簡單等顯著特點(diǎn)，在橋梁高墩施工中的應(yīng)用日益廣泛。該技術(shù)針對跨越河谷矩形空心高墩中的應(yīng)用仍然缺乏，為此本文依托渝黔高速公路擴(kuò)能獅子河大橋，詳細(xì)闡述液壓爬模的工作原理及組成，并應(yīng)用液壓爬模系統(tǒng)施工矩形空心墩，以此保證了施工安全，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，可為今后矩形空心墩施工提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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