薄壁空心高墩長節(jié)段爬模施工技術研究

周秋來

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西晉中030600)

薄壁空心高墩長節(jié)段爬模施工技術研究

周秋來

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西晉中030600)

以大鐵溝特大橋為例，介紹了6 m長節(jié)段液壓爬模施工技術。首先闡述了液壓爬模技術的原理，然后按照爬模施工的工藝流程:勁性骨架安裝、模板拼裝、爬錐預埋、模板循環(huán)爬升、模板拆除，詳細介紹了每一步的施工方法，最后補充說明了測試元件預埋、主筋連接、線型控制、模板變形控制的操作要點。該空心高墩長節(jié)段爬模施工技術能較好地解決模板爬升次數(shù)多、施工進度緩慢、線型難以控制等關鍵問題，簡化了施工工藝，具有較高的推廣應用價值。

液壓爬模 線型控制 模板

隨著我國公路、鐵路、城市道路工程的發(fā)展，橋梁墩高已超過百米。隨著墩身的加高，施工難度越來越大，如何滿足百米高墩安全快速施工已成為當前橋梁施工的一個重要課題。液壓自爬模是20世紀90年代引進國外先進技術自主研發(fā)生產(chǎn)的一種產(chǎn)品，目前技術已經(jīng)日趨成熟并得到廣泛應用。本文以大鐵溝特大橋為例，介紹液壓爬模施工技術，以期為類似工程借鑒。

1 工程概況

大鐵溝特大橋是鄭州至盧氏高速公路的一座特大型左右分離式三跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋。主橋上部結構為(85+160+85)m預應力混凝土連續(xù)剛構，9#主墩墩高120 m，10#主墩墩高118 m，均為斷面尺寸10 m×7.2 m的等截面C40混凝土薄壁空心墩，兩主墩之間跨度為160 m，橋面與溝底垂直高度達183 m。該橋是河南省有史以來土建工程中橋墩最高、跨度最大的一座公路橋梁。本橋位于山間溝谷坡地，地形切割較大，為“V”形溝谷，地面高程443～641 m，高差198 m。

2 液壓自爬模技術的原理

采用自動液壓系統(tǒng)，工作平臺設置在爬模架體上，爬模系統(tǒng)自帶動力。在工作過程中爬模系統(tǒng)自動爬升，滿足墩身施工時不斷升高的需要。液壓爬模的爬升通過液壓油缸對導軌和爬模架體交替頂升來實現(xiàn)，導軌和爬模架體兩者之間可進行相對運動，當爬模系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，導軌和爬模架體都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對運動。退模后在預埋爬錐上安裝連接螺桿、掛座體、支座，調整上下棘爪方向來頂升導軌，待導軌頂升就位于該支座上后，操作人員轉到下平臺拆除導軌提升后露出的位于下平臺處的支座、錐形接頭等。在解除爬模架體上所有下支撐之后就可進入爬模架體升降狀態(tài)，頂升爬模架體。這時候導軌保持不動，調整上下棘爪方向啟動油缸，爬模架體就相對于導軌向上運動。通過導軌和爬模架體這種交替運動，互相提升對方，使爬模架體向上爬升，人員通過爬模架體中平臺進行作業(yè)。

3 爬模施工

施工工藝流程為安裝勁性骨架→模板拼裝→爬錐預埋→模板循環(huán)爬升→模板拆除。

3.1 安裝勁性骨架

為保證120 m高墩整體剛性，在墩身墻體內(nèi)設計勁性骨架，每3 m一節(jié)，由鋼板、角鋼、螺栓連接而成?？紤]到墩身高度較高，塔吊功率有限及山谷風力較大，如每塊構件單獨吊運，勢必會增加塔吊循環(huán)作業(yè)次數(shù)，降低使用效率。加之單塊構件重量較輕，在空中受風力影響擺動過大，尤其是到達工作位置上空時，工作人員難以控制，存在較大安全隱患。因此，在對塔吊各作業(yè)半徑內(nèi)的吊重噸位進行分析后，在墩底附近將勁性骨架每節(jié)整體拼裝(見圖1)，整體吊運，整體連接。這樣提高了塔吊的使用效率，加快了施工進度，保證了人員作業(yè)安全。

圖1 勁性骨架整體拼裝

3.2 模板拼裝

采用自行設計的長節(jié)段(由常規(guī)的4.5 m增長到6 m)模板。爬模模板進場后，在專業(yè)技術人員的指導下進行試拼。試拼前搭設平臺，平臺保證牢固、安全、平穩(wěn)。然后安裝模板背楞，進行模板組裝，再鋪設面板，最后根據(jù)拉桿及預埋件位置打預留孔并整齊堆放。

1)9#，10#墩第1節(jié)墩身實心段施工過程中需要將爬錐按圖紙設計位置準確預埋。模板僅需拼裝爬模面板(見圖2)，不需要安裝爬模架體、滑軌及液壓裝置。

圖2 爬模面板現(xiàn)場拼裝

2)待混凝土澆筑完畢后，在塔吊的配合下人工安裝爬模架體(見圖3)、滑軌并將其升至第2節(jié)墩身高度后錨固于第1節(jié)預埋爬錐上，合模前預埋此節(jié)爬錐。

圖3 爬模架體

3)第2節(jié)空心墩身澆筑完成，待混凝土強度達到10 MPa后，通過后移裝置使模板脫離混凝土面，然后安裝導軌、液壓油路管件，頂升至第3節(jié)后錨固于爬錐上，并拼裝底層平臺。待鋼筋綁扎和預埋件施工完成后合模澆筑混凝土，即整套模板拼裝完畢。

3.3 爬錐預埋

在勁性骨架及鋼筋施工完畢后，合模前須將本節(jié)爬錐按設計位置準確預埋(見圖4)。在橫向框架筋與爬錐沖突時，調整框架筋間距，必須保證爬錐垂直于模板并與模板重合，不留縫隙，以免水泥漿侵入爬錐螺栓孔內(nèi)。

圖4 爬錐預埋

3.4 模板循環(huán)爬升

在第3節(jié)墩身混凝土澆筑完畢后，模板正式進入循環(huán)爬升狀態(tài)。爬升過程分為導軌爬升和支架爬升。導軌爬升主要靠下掛座承力，通過液壓系統(tǒng)頂升至上掛座(見圖5)，并錨固。支架爬升主要借助導軌在液壓裝置的推動下完成。循環(huán)爬升施工見圖6。

圖5 掛座

圖6 循環(huán)爬升施工

具體操作步驟:①混凝土澆筑完成后，拆除安裝螺栓，調整斜撐使模板后仰。通過后移裝置帶動模板后移。②在澆筑好墩身已預埋的爬錐上安裝掛座。③在液壓系統(tǒng)動力作用下導軌開始爬升，導軌尾撐松開，一步一步向上爬升，單次爬升一個梯檔間距;當導軌爬升到位后，立即掛在上面的掛座上，固定導軌尾撐，導軌爬升過程完成。④拆除下面的掛座，循環(huán)使用。⑤松開附墻撐開始爬升爬模架體，爬升前先拔出安全銷，待架體開始爬升后再拔出承重銷。在液壓系統(tǒng)的動力作用下，爬模架體沿導軌一步一步向上爬升。⑥爬升到位后，插入承重銷。把爬模架體掛在承重銷上，再插入安全銷，固定附墻撐，爬模架體爬升過程完成。⑦通過調整模板斜撐將模板調直，在預埋件上安裝掛座，再調整后移裝置合模，以確保模板與已澆筑好的墩身貼緊，合模過程完成，然后進行此段的混凝土澆筑。⑧進入下一個循環(huán)，重復操作①—⑦步。

3.5 模板拆除

澆筑完混凝土后，當混凝土強度達到6 MPa時，可以松動對拉螺桿一到二扣，當混凝土強度達到10 MPa時可以進行拆模。

具體步驟:①用塔吊先將模板拆除并吊下;②拆除上平臺的模板桁架系統(tǒng)，用塔吊吊下;③用塔吊抽出導軌;④拆除液壓裝置及配電裝置;⑤將液壓控制臺的中平臺踏板拆除，吊出液壓控制泵站和一些液壓裝置;⑥操作人員在下平臺上將下層附墻裝置及爬錐拆除并吊下;⑦用塔吊吊起主梁三腳架和下平臺，吊至適當高度，卸下最高一層附墻裝置及爬錐，并修補好爬錐洞;⑧最后拆除與爬梯或電梯相連的爬模架體，操作人員卸好吊鉤、拆除附墻裝置及爬錐，從電梯或爬梯下來后，再吊下最后一榀架子。

4 爬模施工中其它操作要點

1)測試元件預埋

由于9#，10#墩墩高達120 m，而且混凝土體積大，在重力作用下會對墩底部產(chǎn)生壓應力。在施工第1節(jié)墩身實心段及倒角段時，在墩身4個角的實心段頂部和倒角段底部各埋入4根測試溫度和應力的元件(見圖7)。以便在后期墩身循環(huán)施工時，隨時對墩身的混凝土強度進行檢測。

2)主筋連接

主筋設計為φ32 HRB335螺紋鋼筋，為了更好地滿足主筋的受力要求，確保同心連接。采用長7 cm鋼套筒，將主筋按規(guī)范要求垂直連接，見圖8。

具體步驟:①將整根鋼筋用切割機以3 m作為單位長度進行切割，這樣在運輸和墩頂安裝過程中，不需要起重機械配合，人工即可完成。②利用打磨機將鋼筋切口磨平，保證主筋連接質量。③在鋼筋加工場用套絲機集中對每批打磨好的鋼筋套絲，套絲長度不小于套筒長度的一半。④套絲完成后，立即將套筒安裝于鋼筋一端。⑤鋼筋必須下墊上蓋且輕拿輕放，避免鋼筋絲扣處銹蝕或磕碰產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象。⑥運至現(xiàn)場，用塔吊將鋼筋吊至作業(yè)平臺，人工垂直安裝。⑦安裝過程中，作業(yè)人員先用手將套筒擰緊，再利用管鉗鎖死絲扣，保證上下主筋同心重合。

圖7 測試元件預埋位置示意

圖8 主筋套筒連接

3)線型控制

鑒于受山谷天氣多霧影響及施工工期緊，采用傳統(tǒng)測量方法不僅測量難度大，勢必會影響施工進度，增加測量誤差，而且墩身較高人員安全風險大。因此，采取以下步驟對墩身線型進行控制:①在施工第1節(jié)墩身混凝土前，進行周邊控制點復測，無誤后對墩身4個角點和各邊中心點放樣、抄平，確定第1節(jié)墩身位置和基礎高程。②澆筑完第1節(jié)墩身混凝土，模板爬升至第2節(jié)墩身合模后，通過直角尺調整4個直角邊的方向，分別在每個角的上下各取2個點進行校核，并且對角同時校核。③通過重力錘的方法調整四面模板垂直度，將垂針在每側模板中心下放，使測線和垂針緊貼模板。如無法密貼，說明模板不垂直且向內(nèi)側傾斜，如密貼，則用水平尺對測線進行檢測，防止密貼后模板成仰角外斜。④采用鋼尺測量，調整模板合模尺寸和本節(jié)澆筑高度，對每側模板的寬度進行量測，測量高度時取每側模板的2個三分點進行測量，并用水平尺校核本節(jié)段頂面的水平度。⑤通過②，③，④步對模板進行校核，校核過程中做到步驟之間的銜接，待模板整體校核完畢后，方可擰緊臨邊斜拉拉桿。⑥以后各節(jié)段均遵循本方法控制線型并且每5個循環(huán)用全站儀復測位置。

根據(jù)復測數(shù)據(jù)，此方法完全可靠、可行。該控制方法可以降低天氣影響，更簡易地在高墩放樣中實施，加快了工作效率，節(jié)省了放樣時間，提高了操作中的安全系數(shù)，降低了儀器的測量誤差。

4)模板選材及安裝控制

爬模模板所選材料為進口維薩板，質地較好，但因墩身高達120 m，結構尺寸較大(10 m×7.2 m)，模板全部靠木梁和背楞連接，而且循環(huán)次數(shù)較多，勢必會產(chǎn)生變形。為保證墩身的質量和外觀，在施工過程中，將順橋向、橫橋向拉桿按固定尺寸加工，兩端套絲長度一致。這樣根據(jù)墻體厚度、內(nèi)外模板及背楞寬度計算拉桿受力長度，從而確定兩端絲扣外露長度，再根據(jù)此長度鎖死螺絲，確保混凝土在澆筑過程中對模板產(chǎn)生的側壓力一致，避免了模板由于各點受力不一致造成的變形。

5 結語

通過實踐證明，空心高墩采用6 m長節(jié)段爬模施工技術能很好地解決模板爬升次數(shù)多，施工進度緩慢，線型難以控制等關鍵問題，簡化了施工工藝，具有較高的推廣應用價值。

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Study on construction technology of long segmental climbing form used for casting high thin-walled hollow piers of bridge

ZHOU Qiulai
(The Fifth Engineering Co.，Ltd.，China Railway No.3 Bureau Group Corporation，Jinzhong Shanxi 030600，China)

Climbing form construction technique of 6 m long segments applied in Datiegou Bridge was introduced. T he principle and procedure of the hydraumatic climbing form construction was demonstrated.T he procedure included rigidframe installation，formworks，pre-embedmentofclimbingcones，cyclic climbingandform dismantlement.T hedetailsofconstructionwereintroduced.Also，thetestelementspre-embedment，rebar connection，line-type control and formdeformationcontrol were discussed.T he climbing fromconstruction introduced in this paper decreased the times of form climbing，accelerated the construction，and provided a solution for the difficulty of linetype control.It is suggested to be applied widely in engineering.

Hydraumatic climbing form;Line-type control;Form

U445.463

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.09

1003-1995(2015)02-0032-04

(責任審編葛全紅)

2014-04-20;

2014-09-10

周秋來(1979—)，男，山東青島人，高級工程師。