變截面空心高墩懸臂爬模施工技術(shù)

【摘要】懸臂爬模施工相對翻模、滑模施工具有成本低、安全可靠、混凝土成型外觀好等優(yōu)勢，而且模板體系質(zhì)地輕、結(jié)構(gòu)合理、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。本文結(jié)合屈產(chǎn)河特大橋的高墩施工，重點闡述了懸臂爬模施工技術(shù)在變截面空心高墩施工中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】橋梁；高墩；懸臂爬模；施工

1.工程概述

屈產(chǎn)河特大橋全長為1307.3m，橋型布置為：2-24m預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁+13-32m預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁+2-（80+80）m T構(gòu)連續(xù)梁+1-（70+120+120+120+70）m剛構(gòu)連續(xù)梁。本橋三聯(lián)特殊結(jié)構(gòu)5#～12#墩采用變截面矩形空心墩，4#和13#兩邊墩采用變截面圓端形空心墩，最小墩高36m，最大墩高76m，墩底最小截面12.4×7.0m，最大截面15.7×9.0m，墩身坡比20：1和50：1兩種。橋梁在石樓至隰縣區(qū)間黃河?xùn)|岸，處于屈產(chǎn)河寬谷區(qū)，河谷間西岸有多層臺階，西側(cè)多為耕地，主跨1-（70+3×120+70）m連續(xù)剛構(gòu)跨越屈產(chǎn)河，交角115°。橋梁第11孔（跨度80m的T構(gòu)）跨越柳石線省道，交角100°41′。

2.現(xiàn)狀調(diào)查和方案比選

由于屈產(chǎn)河特大橋上部特殊結(jié)構(gòu)施工工期緊，施工工藝復(fù)雜，墩身施工體積大，砼澆筑量多，所以墩身施工進(jìn)度尤為重要，而高墩施工主要解決模板的安裝與拆除、使用效率、混凝土的輸送與材料、人員的提升。針對高墩施工的幾種方法比較如下：

2.1滑模施工法

滑模由提升架、模板、工作平臺、滑升系統(tǒng)組成。優(yōu)點：施工進(jìn)度比較快。缺點：設(shè)備一次性投入較

大，施工組織較困難；施工中耗用大量材料，過程投入成本太高；滑模施工極易產(chǎn)生支承桿彎曲、混凝土水平裂縫或被模板帶起、局部坍塌等多種質(zhì)量問題。

2.2翻模施工法

配置2層以上組合鋼模，當(dāng)本節(jié)模板灌注完畢，待已澆筑的混凝土強度達(dá)到10～15MPa，拆除底節(jié)模板，

把拆下的模板立在本節(jié)模板之上，再進(jìn)行上節(jié)混凝土灌注，如此循環(huán)作業(yè)，直至完成墩身混凝土施工。優(yōu)點：施工操作相對簡單，工藝成熟，對提升設(shè)備要求不高，混凝土接口處處理效果較好。缺點：2層或3層大型鋼模投入但利用率不高導(dǎo)致成本增加；由于鋼模板較重，無工作平臺在高空反復(fù)拆裝，施工安全較難保證和控制。

2.3爬模施工法

爬模系統(tǒng)由支架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、提升動力系統(tǒng) 4部分組成。優(yōu)點：實現(xiàn)了墩身節(jié)段施工

流水作業(yè)，施工控制方便。缺點：爬升結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，成本也較高；工序較繁瑣，裝拆時間較長。

2.4懸臂爬模法

懸臂爬模由模板、主背楞桁架、斜撐、承重三角架、后移裝置、施工平臺、預(yù)埋件組成。優(yōu)點：模板

質(zhì)地輕、施工方便、高空吊裝安全，無需支架，外觀好、周轉(zhuǎn)方便利用次數(shù)多，可節(jié)約工程成本和提高施工速度。缺點：模板系統(tǒng)固定均在墩身預(yù)埋的爬錐上，模板提升操作需等該部位混凝土達(dá)到設(shè)計所需強度；其次爬錐預(yù)埋定位必須準(zhǔn)確。

2.5高墩施工方案確定

考慮到懸臂爬模是液壓自動爬升模板費用的1/2，可節(jié)省搭設(shè)落地支架所需的材料、人力；懸臂爬模

由于模板直接依附于已經(jīng)澆筑成型的墩身上，墩柱高度對模板支架系統(tǒng)的安全影響較??；勞動強度小，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，通用性強，施工操作便利。根據(jù)以上現(xiàn)場實際情況進(jìn)行比選， 決定采用鋼木結(jié)合的工字木梁模板懸臂爬模法施工。

3工字木梁懸臂模板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1工字木梁懸臂模板主要由以下部件組成

面板，21㎜厚的膠合板；豎肋，H=200㎜工字木梁；橫肋，2[12槽鋼；連接爪（用于工字木梁橫肋和

豎肋的連接）；上平臺；主背楞桁架；斜撐；后移裝置；受力三腳架；主平臺、吊平臺、及預(yù)埋系統(tǒng)。（見圖1）

3.2工字木梁模板使用特點

在單塊模板中，膠合板與豎肋（木工字梁）采用自攻螺絲和地板釘連接，豎肋與橫肋（雙槽鋼背楞）采用連接爪連接，在豎肋上兩側(cè)對稱設(shè)置兩個吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷插緊，從而保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。木梁直墻模板為裝卸式模板，拼裝方便，在一定的范圍和程度上能拼裝成各種大小的模板。模板剛度大，接長和接高均很方便，模板最高可一次澆筑十米以上。

3.3直墻模板拼縫結(jié)點

直墻木梁模板通過芯帶進(jìn)行連接，模板與模板之間直接拼縫時，采用拼縫一的做法，當(dāng)模板與模板之間不能拼在一起時，則增加拼縫模板，用芯帶壓住拼縫模板，按拼縫二做法。墩身為矩形所以陽角處模板通過斜拉桿控制，角部模板貼上海綿條，能有效保證模板角部不脹開和漏漿。（見圖2）

圖2 直墻模板拼縫示意圖

圖1 CB-240懸臂模板構(gòu)造總圖

3.4工字木梁懸臂模板系統(tǒng)優(yōu)點

3.4.1支架、模板及施工荷載全部由對拉桿、預(yù)埋件及承重三腳架承擔(dān)，不需要另搭腳手架，適于高空作業(yè)。

3.4.2模板部分可整體后移650mm，以滿足綁扎鋼筋，清理模板及刷脫模劑等要求。

3.4.3模板可利用錨固裝置使其與砼貼緊、防止漏漿及錯臺。

3.4.4模板部分可相對支撐架部分上下左右調(diào)節(jié)，適用靈活。

3.4.5利用斜撐模板可前后傾斜，最大角度為30°。

3.4.6支架上設(shè)吊平臺，可用于預(yù)埋件的拆除及砼處理。

3.4.7懸臂支架設(shè)有斜撐，可方便調(diào)整模板的垂直度。

3.4.8模板采用工字木梁膠合板模板，剛度大，質(zhì)量輕（約50㎏/m2，為鋼模板重量的一半），施工安全性高。

3.4.9各種連接件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，通用性強。

3.4.10周轉(zhuǎn)次數(shù)多，可以更換面板，周轉(zhuǎn)次數(shù)可達(dá)50～80次。

4.工藝流程及操作要點

工字木梁懸臂爬模施工工藝流程圖（見圖3）

4.1模架組拼

以兩榀模架為一單元現(xiàn)場就地拼裝，面板與爬架同時組拼。面板拼裝順序：搭設(shè)平臺支架→鋪設(shè)橫向槽鋼背楞+擺設(shè)工字木梁→橫豎背楞固定→鋪設(shè)面板固定。切割和鉆孔部位，采用含丙烯酸成分的油漆封邊兩次，減小吸水率、提高周圍次數(shù)；面板拼裝時，板間留0.5mm～1mm的空隙，均勻涂上玻璃膠過渡，留變形余地。塔吊吊起拼裝好的架體，平穩(wěn)掛于預(yù)埋受力螺栓上，插入安全插銷固定。塔吊吊起拼裝好的模板，安裝在掛好的架體上，安裝背楞扣件和其他輔助設(shè)施，利用斜撐調(diào)節(jié)角度和垂直度、微調(diào)后移裝置將模板調(diào)整到位。安裝好鋼筋、預(yù)埋件系統(tǒng)，澆筑混凝土。

4.2首次混凝土澆筑

在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工時，需預(yù)埋好模板固定裝置；在模板就位前，通過模板面板上的孔，將埋件系統(tǒng)（埋件板、受力螺桿、爬錐）用M36X60高強螺栓臨時固定在模板上。

4.3模架第一次提升

第一次混凝土澆筑完后，當(dāng)混凝土強度達(dá)到6MPa時，方可松動埋件螺栓，當(dāng)混凝土強度達(dá)到10MPa時可以進(jìn)行模板及支架拆除；清理模板表面雜物；吊裝爬架，按要求將爬架掛在相應(yīng)的埋件點高強螺栓上；通過可調(diào)斜撐調(diào)整模板的垂直度，通過后移裝置微調(diào)模板下沿與上次澆筑完的混凝土結(jié)構(gòu)表面頂緊，確保不漏漿，不錯臺。模架首次提升示意見下圖。 圖3 懸臂爬模施工工藝流程圖

在第一次提升的爬架下安裝吊平臺，拆除可周轉(zhuǎn)的埋件備用，人工對混凝土表面進(jìn)行修飾。

4.4循環(huán)模架提升、混凝土澆筑

按下圖工序循環(huán)完成各節(jié)段墩身施工，直至墩頂，拆除模架。（見圖4）

5.技術(shù)控制措施

墩身施工縫處理、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑和常規(guī)墩身施工基本 相同，在此不做贅述。僅就高墩的測量控制進(jìn)行說明。

5.1測點布置

在澆筑墩身混凝土第1模之前，在承臺上準(zhǔn)確放出墩身四角點的位置，在墩身相鄰兩點的延長線上引出80cm的8個點作為觀測點，同時用全站儀對墩身4個角進(jìn)行定位檢查，及時進(jìn)行調(diào)整。

5.2高墩垂直度和線型控制

薄壁墩身的垂直度規(guī)定的允許誤差值為

圖4 模板拆模澆筑過程圖

0.3%H且≤20mm。模板每提升一節(jié)，對模板的位置檢查一次，控制橋墩的縱、橫向偏移和扭轉(zhuǎn)。為了防止儀器誤差導(dǎo)致墩身偏斜，每兩個循環(huán)12m用全站儀與鉛直儀校核一次，對垂直度超出其允許誤差的節(jié)段進(jìn)行調(diào)整。

同時模板定位后，四周拉桿的松緊程度要一致，而且在澆筑混凝土前一定要進(jìn)行復(fù)測，以保證橋墩的中心位置符合設(shè)計要求。

5.3提高測量精度

定期對全橋的控制網(wǎng)、控制點進(jìn)行復(fù)測、聯(lián)測及閉合測量。選擇并確保固定的測量方式和測量溫差條件，減少外界環(huán)境對測量的影響程度。控制測量應(yīng)選早上9：00之前的時間段內(nèi)完成，可減少旁折光及墩身內(nèi)外溫差對測量結(jié)果的影響 。

6.質(zhì)量控制

加強面板保護，表面涂專用脫模劑，破損部位用摻有固化劑的樹脂或膩子填補，嚴(yán)禁用鐵質(zhì)鏟清除表面。模板安裝完成后，斷面轉(zhuǎn)角處用對拉螺桿拉緊，保證模板整體性。

模板拼裝成型標(biāo)準(zhǔn)：板面對角線誤差小于3mm，兩塊模板拼縫間隙±0.5mm，板面平整度±0.5mm，局部變形不大于1mm。為保證澆筑節(jié)段上下接縫無錯臺和漏漿現(xiàn)象，模板需與已澆筑混凝土上沿反包15cm，并貼合緊密。

7.安全控制

懸臂模板施工安全管理措施：

1）工人在進(jìn)行模板安裝及拆除時，必須戴安全帶，安全帶掛在安全的骨架上。

2）模板吊升應(yīng)由專人指揮。

3）模板上的腳手架必須符合安全要求，平臺跳板必須與腳手架捆綁牢固，跳板盡量不要出現(xiàn)懸挑的現(xiàn)象，若需要時必須按設(shè)計要求或規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)搭設(shè)跳板，發(fā)現(xiàn)有不符合要求時，應(yīng)立即整改直至滿足要求為止，否則不準(zhǔn)進(jìn)入下一道工序。

4）設(shè)置防墜落安全網(wǎng)。

5）墩身四周設(shè)置安全區(qū)域，做好圍欄，防止墜物傷人。

6）模板拆除要等到混凝土達(dá)到10MPa后才能進(jìn)行。懸臂模板的抗剪及抗拉都由預(yù)埋件來承擔(dān)，所以在預(yù)埋件處的混凝土必須振搗密實，未達(dá)到設(shè)計所需強度不得進(jìn)行模板的提升操作。

7）懸臂模板吊升必須在白天進(jìn)行。當(dāng)遇到雷雨、風(fēng)力達(dá)到六級以上時，不得進(jìn)行作業(yè)。

8）嚴(yán)禁上下同時作業(yè)，嚴(yán)防高空墜落。

9）吊裝作業(yè)嚴(yán)格按安全規(guī)則進(jìn)行施工，作業(yè)范圍附近嚴(yán)禁人員機械進(jìn)入、停留，設(shè)立明顯的作業(yè)和禁入標(biāo)志。

10）經(jīng)常檢查模板釣鉤、斜撐及平臺連接處螺栓是否松動，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。并設(shè)專人定期對模板體系進(jìn)行維修，確保施工安全。

8. 結(jié)束語

采用工字木梁懸臂爬模，木質(zhì)面板、木梁背楞，模架三角支承，可整體后移、前后傾斜，可調(diào)斜撐、微調(diào)后移裝置，與鋼模相比，運輸方便、可現(xiàn)場裁剪拼裝、保溫效果好、少設(shè)拉筋、高空作業(yè)安全系數(shù)高，既方便拆裝、節(jié)省投資、減輕重量，又可解決變坡、變截面墩身施工等難題，經(jīng)濟、社會效益可觀，推廣前景廣闊。

屈產(chǎn)河特大橋高墩采用了LG-240型工字木梁懸臂爬模施工工藝，每循環(huán)6m一節(jié)，最快時5天、平均6天一循環(huán)，優(yōu)質(zhì)高效地完成了墩身施工，外觀和實體質(zhì)量良好，可為今后同類型大體積墩身施工提供借鑒。