滑模施工在高墩身橋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)探討

谷莉薇

(山西省交通開發(fā)投資集團有限公司，山西太原 030006)

0 引言

山西省高陵高速公路全線長63 km，地處山嶺重丘區(qū)，溝壑縱橫，山巒連綿，全線共設(shè)大橋22座，中橋5座，由于特殊的地形地貌使得橋梁設(shè)計多為高墩身的預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)，從施工工期、工程質(zhì)量、安全施工、經(jīng)濟效益等幾方面綜合考慮，墩身超過30 m的高墩身結(jié)構(gòu)均采用滑模技術(shù)進行施工。下面以平頭河大橋為例探討一下橋梁高墩身的滑模施工技術(shù):平頭河大橋位于高陵高速公路K15+905處，橋梁全長528 m，橋面寬24.5 m，左右幅分離式設(shè)計。下部結(jié)構(gòu)為實體墩、空心墩，灌注樁基礎(chǔ)，上部為13孔40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。大橋墩身共有24個，其中空心墩14個，實體墩10個。其中18個為30 m以上的高橋墩，總延米825 m，墩身截面尺寸:實心墩截面尺寸為5 m×2.2 m，薄壁墩截面尺寸為5 m×2.5 m，薄壁厚度80 cm×50 cm。根據(jù)設(shè)計要求，墩身采用滑模施工。

1 橋梁高墩身采用滑模施工技術(shù)的優(yōu)勢

滑模施工作為一種先進的工程技術(shù)，近年來在橋梁高墩身施工中被廣泛應(yīng)用?；Ｊ┕じ叨丈斫Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢如下。

1.1 安全性好

由于墩身均為30 m以上的高墩結(jié)構(gòu)，采用滑模施工，避免了常規(guī)現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工頻繁的模板支設(shè)及拆卸工作，降低了高空安拆模板所致的安全風險，整個滑模裝置的荷載由支承桿承擔，并通過整個提升機具系統(tǒng)的工作將其傳至已澆筑的墩身混凝土，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工安全性好。

1.2 提高工效

滑模施工機械化程度高、施工速度快，正常情況下，4 h～6 h為一個循環(huán)，可提升1.2 m左右，每天能澆筑混凝土約4 m～6 m，與傳統(tǒng)的翻模施工比較，工效可提高2倍。

1.3 節(jié)約成本

高墩身采用滑模施工技術(shù)，整個滑模裝置簡單，一個橋墩可以一次組裝滑升，節(jié)省了大量的墩旁支架、模板投入和起吊設(shè)備的投入，而且能節(jié)省大量的拉筋、腳手架及鋼模板。材料消耗少，資金投入小，可大大節(jié)約成本。與傳統(tǒng)施工方法比較可降低成本約15%～20%。

1.4 提高施工質(zhì)量

滑模構(gòu)造簡單、表面光滑、無施工縫、施工進度快，一次組裝1 m多高模板，即可連續(xù)澆筑混凝土，不間斷滑升模板，連續(xù)成型，直至達到設(shè)計標高。加強了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，使工程質(zhì)量得以顯著提高。

2 高墩身滑模結(jié)構(gòu)體系

高墩身滑模結(jié)構(gòu)體系包括四大系統(tǒng):模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)、垂直運輸系統(tǒng)。

2.1 模板系統(tǒng)

高墩身模板系統(tǒng)包括模板、圍圈、提升架及其他附屬配件。模板是按照設(shè)計成型混凝土的主要裝置，在平頭河大橋的高墩滑模施工中，模板采用2 mm厚的鋼模板，單塊截面為1.0 m×1.25 m。為防止混凝土在澆筑過程中由于側(cè)壓力過大而導(dǎo)致模板側(cè)向變位，在鋼模板上下各設(shè)一道圍圈，并通過由兩根12號槽鋼焊成的提升架連成一體，組成模板系統(tǒng)，共同承受混凝土的側(cè)壓力、沖擊力和滑升時的摩阻力及模板滑空、糾偏等產(chǎn)生的附加荷載，并將全部荷載傳遞給提升機具系統(tǒng)。

2.2 操作平臺系統(tǒng)

操作平臺系統(tǒng)是施工人員的空間作業(yè)平臺，同時也是材料、工具、設(shè)備的堆放場所。操作平臺系統(tǒng)由輻射平臺、步板、欄桿和吊腳手架等組成。輻射平臺采用∠60×5角鋼焊接三角架，步板為厚30 cm寬1 m的木板，要安放平穩(wěn)、牢靠，步板外側(cè)設(shè)防護欄桿。吊腳手架掛在提升架的外挑三角架上，包括吊桿、橫梁、腳手板、防護欄桿，主要用于檢查混凝土質(zhì)量和對混凝土表面進行修飾、模板的檢修和拆卸、測量軸線、高程等工作。

2.3 提升機具系統(tǒng)

提升機具系統(tǒng)是整個滑模結(jié)構(gòu)體系的主要承重系統(tǒng)，并在施工過程中根據(jù)施工需要不斷向上提升。它由支承桿、液壓千斤頂、液壓控制裝置組成。支承桿承受滑模裝置的全部荷載，又是液壓千斤頂向上爬升的軌道。本滑模裝置采用加套管的工具式支承桿，套管上端與提升架橫梁的底部固定，下端與模板底平，支承桿底部由鋼靴支撐，支承桿的接長采用剖口焊接的方法。液壓千斤頂采用穿心式，其中心穿過支承桿，在給千斤頂供油和回油的周期性作用下向上滑升。液壓控制裝置包括能量轉(zhuǎn)換裝置(電動機、高壓泵等)、能量控制和調(diào)節(jié)裝置(換向閥、溢流閥、分油器等)、輔助裝置(油箱、油管等)，是提升機具系統(tǒng)的核心部件，保證整個提升系統(tǒng)向上提升的能量供應(yīng)。

2.4 垂直運輸系統(tǒng)

垂直運輸系統(tǒng)是高墩橋梁的施工人員、材料、機具上下的通道，由卷揚機、吊籠、井字架、獨腳扒桿等組成。由于墩身截面大，施工時每套滑模系統(tǒng)配備四套卷揚系統(tǒng)，于墩前后方向各設(shè)一吊籠，一個主要供人員上下使用，另一個用于運送混凝土。獨腳扒桿設(shè)在墩身橫向位置，用于吊裝鋼筋。

3 滑模施工主要施工階段

3.1 滑模組裝階段

在樁基及承臺混凝土具備一定的強度后，首先要進行滑模的組裝工作，由于各組成構(gòu)件重量較輕，組裝時由人工配合簡易提吊設(shè)備，在承臺上按鋼筋焊接、模板就位、提升架就位加固、模板安裝、圍圈加固、搭設(shè)操作平臺、安裝液壓提升系統(tǒng)的順序進行。

3.2 初滑階段

初滑的目的是對整個滑模系統(tǒng)進行帶負荷檢測，通過觀察混凝土凝結(jié)情況，判斷能否脫模，確定混凝土出模時間和模板滑升速度，避免粘模。初滑要在滑模拼裝驗收合格后首次灌注混凝土時進行，初澆混凝土高度為60 cm～70 cm，澆筑時要根據(jù)灌注時間、速度和混凝土強度等情況，考慮是否提升，一般情況下提升時混凝土出模強度宜控制在0.2 MPa～0.4 MPa，此時將千斤頂提升1個～2個行程(每行程3 cm)。

3.3 正?；A段

完成初滑并經(jīng)檢驗調(diào)整后，即可進入正?；A段:鋼筋綁扎經(jīng)檢驗合格后進行混凝土澆筑，在混凝土強度達到0.2 MPa～0.4 MPa時，滑升模板，進入下一個循環(huán)。每次澆筑混凝土高度20 cm～30 cm，并按初滑階段的數(shù)據(jù)嚴格控制滑升速度(一般為20 cm/h左右)。每次滑升的間隔時間不能大于1 h，而且要保證在澆筑上層混凝土時下層混凝土尚未初凝，應(yīng)在保持一定的滑升速度下相應(yīng)滑升8個～14個行程，滑升速度和出模強度要相協(xié)調(diào)。

3.4 終升階段

當模板滑升至離墩頂1 m左右時，進入滑模終升階段。此時應(yīng)放慢滑升速度，并用儀器進行準確的抄平和墩位找正工作，保證墩頂混凝土的灌注質(zhì)量及墩頂標高及位置準確。

3.5 滑模拆除階段

橋墩施工至墩頂后，即可拆除滑模。拆除按與滑模組裝相反的順序進行，要先清理平臺上堆放的各種設(shè)備和器材，然后拆除液壓提升設(shè)備、模板，再拆除內(nèi)外平臺與吊籃吊架，原則上先裝的后拆，后裝的先拆。拆除工作要由塔吊配合人工進行，所有的拆除人員須系好安全帶，在有霧、雷雨或六級大風天氣不得進行拆除作業(yè)。

4 滑模施工的技術(shù)要點

4.1 出模強度的控制

混凝土的出模強度是指混凝土凝結(jié)到一定程度開始模板滑升的節(jié)點，根據(jù)《液壓滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》要求，混凝土出模強度宜控制在0.2 MPa～0.4 MPa，它是確保墩身混凝土施工質(zhì)量的重要控制因素。出模強度達不到規(guī)范要求，墩身混凝土會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，嚴重時導(dǎo)致混凝土坍塌;出模強度超出規(guī)范要求，則會導(dǎo)致混凝土與模板粘結(jié)，不易提升而出現(xiàn)明顯劃痕，如提升力過大，還會拉裂混凝土，直接影響墩身強度。在實際施工中出模強度的控制首先要做好混凝土配合比的設(shè)計與控制，正確使用外加劑，控制好施工坍落度;還要考慮模板安裝的嚴密性、脫模劑的使用、氣溫對滑模施工的影響、養(yǎng)護條件等因素。根據(jù)初滑階段對滑模施工強度的判斷和檢驗，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗，當用大拇指按壓混凝土時，浮漿不沾手，混凝土表面有指痕印但不下陷的時候，此時混凝土的強度基本在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，即可開始滑升模板。

4.2 施工控制與糾偏

滑模的施工控制主要包括標高控制、墩身截面控制、墩身中心線控制、橋墩平面扭角控制、橋墩側(cè)向偏移、操作平臺平整度控制等方面:

1)標高控制:首先用水準儀將基準標高引測到支承桿上，在每根支承桿上標注出一個控制性的等高面，然后按一次提升30 cm在支承桿上標出相應(yīng)的提升等高線，以此作為標高控制的標準。千斤頂不能同步達到同一水平面時，要及時用水準儀抄平，對千斤頂個別調(diào)整，使誤差控制在允許范圍內(nèi)。

2)墩身截面控制:由于該橋墩均為等截面橋墩，在施工中要嚴格控制橋墩截面，每提升30 mm都要對墩身截面進行測量，出現(xiàn)誤差及時調(diào)整。

3)橋墩中心線控制:首先用全站儀放出橋墩的中心線位置，然后在提升架的中心點掛線錘，在提升滑模體系前要確保線錘投影點與橋墩中心重合，以后每提升1個行程都要觀測線錘投影。需要注意的是觀測線錘投影時，必須結(jié)合操作平臺水平度來進行，并且滑模每提升4 m～6 m都要用激光垂度儀校核縱橫軸線，確保墩身垂直。

4)操作平臺的水平度控制:模板每次滑升前用水平儀觀察各千斤頂高差，同一水平面上的千斤頂高差不大于20 mm，相鄰千斤頂高差不大于10 mm，出現(xiàn)偏差要逐個對千斤頂進行調(diào)整。

5)橋墩平面扭角控制:根據(jù)規(guī)范要求，墩身平面扭角允許誤差α＜2°，出現(xiàn)誤差時，將模板扭轉(zhuǎn)方向一側(cè)的千斤頂多提升一點，陸續(xù)糾正，或采用對角線提高千斤頂糾正扭轉(zhuǎn)的方法。

6)橋墩側(cè)向偏移控制:側(cè)向偏移的允許誤差為20 mm，出現(xiàn)偏移時，將偏移一側(cè)的模板，加大螺絲桿推力及液壓千斤頂?shù)奶嵘?，使滑模向發(fā)生偏移的相反方向移動，要分成若干次進行逐漸調(diào)整，使模板各點相對高差不能太大，否則會造成滑升阻力增加，拉裂一側(cè)混凝土。

4.3 安全施工注意事項

由于高墩滑模施工為高空作業(yè)，安全隱患多，危險性大，安全施工一直是工程施工的重中之重:

1)滑模施工必須遵守國標(GB 608-83，GB S725-85)高空作業(yè)安全防護及安全網(wǎng)保護等規(guī)范。

2)根據(jù)工程的特點，編制針對性強、切實可行的施工專項技術(shù)方案和安全保障措施，并在施工之前對施工人員進行安全技術(shù)交底。

3)滑模施工人員必須具備安全證書，而且上崗前經(jīng)過安全教育培訓。

4)混凝土澆筑，不得用大罐漏斗直接灌入，不得沖擊模板。振搗時，不得振動支架桿、鋼筋及模板。提升模板時不得進行振搗。

5)模板每次提升前，應(yīng)進行檢查，排除故障，觀察偏斜數(shù)值。

6)對千斤頂?shù)冗M行檢查，在提升時，千斤頂應(yīng)同步作業(yè)。

7)施工中發(fā)現(xiàn)撐桿有彎曲變形時，應(yīng)及時加固。

8)墩上操作平臺按規(guī)定限定人數(shù)和堆放材料，不得多人聚集一處，施工人員必須系好安全帶。

9)雨季施工須做好河道防洪工作;冬季施工采取合理可行的保溫措施，加強混凝土的養(yǎng)護工作。

5 結(jié)語

高陵高速公路是山西省“三縱十一橫十一環(huán)”的第十橫，橋隧比例達40%以上，2009年開工，路基工程有效工期僅14個月，工期緊，任務(wù)重，高橋墩的施工進度對整個工程進展影響很大，我們大膽引進“四新”技術(shù)，針對高橋墩采用了滑模施工技術(shù)，優(yōu)質(zhì)高效地完成了各項工程目標。隨著滑模施工技術(shù)越來越廣泛的使用，需要我們在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗，使該項技術(shù)在橋梁施工中發(fā)揮更突出的優(yōu)勢。