橋梁高墩施工中爬模技術(shù)的應(yīng)用分析

中鐵十局集團(tuán)有限公司城市軌道交通工程分公司

摘要：本文主要針對橋梁高墩施工中爬模技術(shù)的應(yīng)用展開了分析，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對模板工藝選擇、液壓爬模系統(tǒng)的組成等九個(gè)方面的要點(diǎn)作了詳細(xì)的闡述，以期能為爬模技術(shù)更好的應(yīng)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：爬模技術(shù)；橋梁高墩施工；應(yīng)用

所謂的爬模技術(shù)，是指應(yīng)用爬升模板進(jìn)行施工的一種技術(shù)，合理的運(yùn)用爬模技術(shù)能減少起重機(jī)械數(shù)量、加快施工速度，在橋梁高墩的施工中有著廣泛應(yīng)用。為了進(jìn)一步促進(jìn)爬模技術(shù)在橋梁高墩施工中的發(fā)展應(yīng)用，我們就需要在施工過程中采取有效措施保障爬模技術(shù)的施工，并解決施工過程遇到的間題。

1 工程概況

某橋全長862米。全橋孔跨布置4×50米簡支T梁+1×39米簡支T梁+（120+230+120）米連續(xù)剛構(gòu)+3×39米簡支T梁+1×20米現(xiàn)澆箱梁。主橋?yàn)榇罂缍雀叨战Y(jié)構(gòu)，6號主墩為75米、7號主墩為82米的空心薄壁高橋墩，墩身截面尺寸為縱橋向10米、橫橋向8.55米，墩頂和墩底各15米，墩身內(nèi)側(cè)為漏斗形，壁厚由2.5米漸變至隔板處1.5米，中間標(biāo)準(zhǔn)段壁厚為1.5米。主墩C40混凝土14899.5平方米，鋼筋2283噸，其他鋼材290.8噸。

2 主墩模板工藝選擇

本工程工期緊任務(wù)重，前期樁基及承臺施工受金沙江洪水影響較大，而后期連續(xù)剛構(gòu)的掛籃施工時(shí)間又相對固定，因此徵身施工時(shí)長對整個(gè)工程的工期控制至關(guān)重要。由于墩身較高、施工安全保證、混凝土澆筑質(zhì)量、高墩界面尺寸及軸線偏位的控制等方面又有較高的要求。所以，模板施工工藝選擇極為關(guān)鍵。綜合考慮到工程安全、工程質(zhì)量、施工進(jìn)度、成本費(fèi)用等問題，對于目前工程上常用的大面積組合模板翻模施工，拼裝和拆卸較為麻煩和費(fèi)時(shí)，并且施工質(zhì)量不易控制，故不宜采用。經(jīng)過對橋墩的特點(diǎn)和要求進(jìn)行充分研究，決定外模采用定型液壓爬升模板系統(tǒng)，內(nèi)模采用大塊組合鋼模板、倒角等異型部位模板由項(xiàng)目部自行加工。

3 液壓爬模系統(tǒng)的組成

爬模系統(tǒng)由液壓爬升體系、鋼模板體系和工作平臺體系組成，如圖1所示。該系統(tǒng)每節(jié)混凝土澆筑高度為4.5m。

圖1 液壓自爬模裝配圖

（1）液壓爬升體系：包括千斤頂、油栗、錐形套、爬軌懸掛件、爬軌、自鎖液壓提升桿和專用預(yù)埋螺母板，后者為所有模板系統(tǒng)的支撐著力處。

（2）鋼模板體系：分外模和內(nèi)模。

外模由鋼模板、調(diào)節(jié)支撐桿，滑動平車組成，外模面板為6mm鋼板，次背肋用L100×63×8不等邊角鋼（用于墩身時(shí)豎向，用于箱梁時(shí)縱向），主背肋用2×12槽鋼；外模由2.5m×5.1m模板及轉(zhuǎn)角模組成，內(nèi)模按標(biāo)準(zhǔn)段配制，非標(biāo)準(zhǔn)段工地結(jié)合內(nèi)模自備材料散拆散裝，內(nèi)模標(biāo)準(zhǔn)板墩身使用后用于箱梁。

（3）工作平臺體系工作平臺共分5層，兩個(gè)上部工作平臺、一個(gè)主工作平臺、兩個(gè)下部工作平臺。主工作平臺用于調(diào)節(jié)和支立外側(cè)模，2號、1號平臺用于綁扎鋼筋和澆筑混凝土，一1號平臺用于爬升操作，一2號平臺用于預(yù)應(yīng)力施工，包括穿束、張拉、壓漿、封錨。

4 液壓爬模施工基本工作原理及工藝流程

（1）工作原理

爬架和導(dǎo)軌互為支撐、相互頂升，模板隨爬架就位，并依靠爬架進(jìn)行操作。即導(dǎo)軌依靠附在爬架上的液壓油缸進(jìn)行提升，到位后固定于已經(jīng)澆好混凝土段的預(yù)埋件上，并與上部爬架懸掛件連接，爬架與模板系統(tǒng)通過頂升液壓油缸沿著導(dǎo)軌進(jìn)行爬升定位，形成墩柱各節(jié)段施工工序循環(huán)。

（2）工藝流程

液壓爬?？傮w施工工藝流程見圖2。

圖2 液壓爬?？傮w施工工藝流程圖

5 爬模系統(tǒng)安裝及應(yīng)用

5.1 爬模系統(tǒng)安裝

（1）模板拼裝

爬模可利用單構(gòu)件直接在起步段上拼裝，也可在地面上拼裝成幾組大件，然后在起步段上進(jìn)行組拼。組裝過程中，應(yīng)注意各大部件的精度要求和組裝順序，確保各連接件的緊固、各運(yùn)動部位的潤滑防塵效果良好。模板拼裝前，在4個(gè)側(cè)模的上下面標(biāo)記出模板中心點(diǎn)，就位時(shí)使模板中心線與墩柱中軸線對齊，模板接縫處貼海綿條平順封閉處理。在模板上放出對拉拉桿位置并鉆孔，孔壁內(nèi)涂刷油漆。起步段模板用塔吊分塊起吊安裝，模板拼裝高度為4.6m。

（2）爬架安裝

爬架安裝的一般順序?yàn)椋褐鞴ぷ髌脚_（0號）→下部1號（一1）平臺→下部2號（一2）平臺→上部1號（+1）平臺→上部2號（+2）平臺。

架體安裝的主要方法為：先將0號與一1號平臺搭設(shè)完成并連成整體，將其懸掛在墩柱墻面上的預(yù)埋件上；其余平臺可以利用這兩個(gè)平臺為工作面進(jìn)行搭設(shè)；也可以先組拼好再用塔吊整體吊裝。

架體安裝的關(guān)鍵構(gòu)件就是0號平臺的掛設(shè)，施工要點(diǎn)如下（圖3）：

用軸銷將爬架頭與爬架進(jìn)行連接；將懸掛靴固定在混凝土結(jié)構(gòu)面上；安裝嵌人式掛靴，并將其鎖定；將懸掛銷插人嵌人式掛靴，旋轉(zhuǎn)固定到位；用吊車將已預(yù)拼好的爬架系統(tǒng)懸掛在嵌入式掛靴的懸掛銷上；插人安全銷，將爬架鎖緊在嵌入式掛靴上。調(diào)節(jié)承壓絲桿，調(diào)節(jié)爬架與結(jié)構(gòu)物之間的垂直度，直至設(shè)計(jì)位置。

圖3 主平臺懸掛點(diǎn)示意圖

5.2 液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試程序?yàn)椋簩⒁簤簞恿癫贾霉潭ㄔ谂兰茉O(shè)計(jì)位置—安裝主管—安裝分支器—在分支器上接分支管—液壓油缸安裝并與分支管連接—接通電源一按操作規(guī)程進(jìn)行液壓系統(tǒng)調(diào)試。

5.3 預(yù)埋件埋設(shè)及導(dǎo)軌安裝

預(yù)埋件嚴(yán)格安裝模板設(shè)計(jì)圖紙所示位置進(jìn)行埋設(shè)，由于預(yù)埋件系統(tǒng)是整個(gè)爬架的受力支撐點(diǎn)，一定要認(rèn)真檢查是否上好上正，必須確保構(gòu)件的可靠性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有移動變位現(xiàn)象要立即糾正。

5.4爬模系統(tǒng)的操作和使用

當(dāng)新澆節(jié)段混凝土的強(qiáng)度到達(dá)爬升要求值（一般不小于1OMPa，本工程控制為不小于15MPa）時(shí)，即可導(dǎo)軌爬升，導(dǎo)軌爬升的主要步驟及要點(diǎn)為：

（1）導(dǎo)軌爬升準(zhǔn)備

安裝上部爬升懸掛件；清潔爬升導(dǎo)軌，導(dǎo)軌表面涂上潤滑油；液壓油缸上、下頂升彈簧裝置方向一致向上；將所有的承壓絲桿頂緊混凝土面。

經(jīng)確認(rèn)爬升條件具備后，打開液壓油缸的進(jìn)油閥門、啟動液壓控制柜，拆除導(dǎo)軌頂部楔形插銷，開始導(dǎo)軌的爬升。當(dāng)液壓油缸完成一個(gè)行程的頂升后，經(jīng)確認(rèn)其上、下頂升裝置到位后，再開始下一個(gè)行程的頂升。

當(dāng)導(dǎo)軌頂升到位后，按從右往左插上爬升導(dǎo)軌頂部楔形插銷，以確保插銷鎖定裝置到位。下降導(dǎo)軌使頂部楔形插銷與懸掛件完全接觸。

導(dǎo)軌爬升完成后，關(guān)閉油缸進(jìn)油閥門、關(guān)閉控制柜、切斷電源。

（2）爬架架體及模板的爬升

導(dǎo)軌爬升到位后，方可進(jìn)行爬架架體及模板的爬升，其爬升的主要步驟及要點(diǎn)為：

清理爬架上荷載；改變液壓油缸上下頂升彈簧裝置狀態(tài)，使其一致向下；解除墩柱與爬架的連接件；松開承壓絲桿，取下鎖緊板，后退承壓絲桿；完成前節(jié)段混凝土螺栓孔修補(bǔ)。

經(jīng)確認(rèn)爬升條件具備后，打開液壓油缸的進(jìn)油閥門，啟動液壓控制柜，拔去安全插銷，開始爬架架體的爬升。當(dāng)爬升兩三個(gè)行程后，拔除懸掛插銷。當(dāng)爬架架體頂升到位后，及時(shí)插上懸掛插銷及安全插銷，調(diào)節(jié)承壓絲桿頂緊混凝土面。關(guān)閉油缸進(jìn)油閥門，關(guān)閉控制柜，切斷電源。整體提升過程中，派專人檢查爬升是否同步平穩(wěn)或有異常情況。

（3）模板脫模和就位

脫模時(shí)，先解除所有的連接和固定裝置，然后利用設(shè)置在模板肋帶與爬架之間的傳動裝置將模板緩慢脫開。

模板就位：用液壓桿將模板架頂回并校正，測量調(diào)整和定位后，進(jìn)行本節(jié)段混凝土的澆筑。

（4）爬模系統(tǒng)爬升檢查

在墩身施工中，每次液壓爬模系統(tǒng)的軌道、爬架爬升前和爬升過程中以及爬升到位后，都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格而細(xì)致的檢查，在確定該步操作完全符合規(guī)程或要求時(shí)，才能進(jìn)行下一步的操作。其主要檢查內(nèi)容包括：混凝土強(qiáng)度是否滿足爬升要求；預(yù)埋錨錐是否精確到位；爬升懸掛件的安裝、高強(qiáng)螺栓的緊固是否到位；限位銷是否固定住錨靴；爬架是否與混凝土還有連接；自鎖提升件的換向開關(guān)是否回歸到位；液壓系統(tǒng)各部件和控制系統(tǒng)技術(shù)狀況是否處于良好狀態(tài)等。

5.5 液壓爬模系統(tǒng)的維護(hù)

（1）爬架及液壓系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)

產(chǎn)品抵達(dá)工地后，爬架系統(tǒng)（包括爬架頭、提升裝置、支撐裝置和所有的液壓部件）必須合理儲存，盡可能避免天氣對其造成損壞。

爬升前，檢查提升機(jī)構(gòu)、液壓油缸和液壓軟管是否有損壞現(xiàn)象；檢查爬架頭、提升機(jī)構(gòu)是否干凈（沒有混凝土渣、鋼筋和雜物等）以保證設(shè)備運(yùn)行正常。

對于提升裝置轉(zhuǎn)換桿、爬架懸掛處導(dǎo)軌、支撐結(jié)構(gòu)上的承壓絲桿和滾輪、液壓千斤頂上的鉸接頭等運(yùn)動部件，特別注意經(jīng)常上潤滑油。

（2）模板系統(tǒng)的維修、保養(yǎng)

模板表面應(yīng)避免重物碰撞和敲擊，嚴(yán)禁用尖利的硬物刮刻模板表面。

模板面板在儲存時(shí)，要避免暴曬雨淋。切割和鉆孔后用防水油漆封邊。

施工完一個(gè)節(jié)段后，及時(shí)清理模板表面。

發(fā)現(xiàn)模板表面有損傷時(shí)，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

吊運(yùn)模板時(shí)注意不能碰壞模板，特別是板面。

6 液壓爬模施工的質(zhì)量與安全控制

（1）建立健全完善的質(zhì)量安全管理體系；

（2）做好施工技術(shù)和安全技術(shù)交底工作；

（3）嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行導(dǎo)軌和爬架的爬升；

（4）爬模作業(yè)按前述工藝和程序組織分工，安排專業(yè)施工班組，做到定崗、定位、定責(zé)；

（5）技術(shù)人員按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求對施工全過程進(jìn)行控制，安全部門派專人檢查提升過程中的各項(xiàng)安全措施。

7 液壓爬模的特點(diǎn)及與常規(guī)滑模、翻模施工的比較

液壓爬模是當(dāng)前較為先進(jìn)的施工方法，它集工作平臺、支架、模板、提升設(shè)備為一體，無須塔吊輔助而只靠自身液壓傳動系統(tǒng)進(jìn)行爬升。其施工效率高、安全有保障，雖然前期施工設(shè)備一次性投人可能比傳統(tǒng)施工工藝略高，但在降低工人作業(yè)強(qiáng)度，減少其他輔助設(shè)施、增加工程進(jìn)度方面效果顯著。

液壓爬模的主要優(yōu)點(diǎn)包括：爬架結(jié)構(gòu)輕巧簡便，提升系統(tǒng)操作方便，分體拆裝，減少模板上下起吊組裝作業(yè)，吊裝方便，施工安全可靠。一次完整的爬升過程僅需要3?4h，可大大加快施工進(jìn)度，并且不依賴外部設(shè)備的輔助。其導(dǎo)軌和爬升架都是固定在預(yù)先預(yù)埋在前一節(jié)墩柱的預(yù)埋件上，模板架的液壓微調(diào)系統(tǒng)可以很精確地校中，中線及墩身線形易控制，施工精度更易達(dá)到。利用多層支架平臺，可提供數(shù)個(gè)工作面，同時(shí)為鋼筋制安、預(yù)應(yīng)力張拉和柱面裝飾提供了工作平臺，從而縮短工期a省掉了施工承重支架，大大簡化了施工腳手架，節(jié)省了成本和時(shí)間；爬架模板隨墩柱各節(jié)段混凝土澆筑交替提升，簡化了施工程序，形成了循環(huán)作業(yè)，使施工進(jìn)度加快。

（1）液壓爬模與翻模相比，模板就位更容易、更可靠、更好控制；減少了施工縫，外觀質(zhì)量更好；自身不需要借助外力（塔吊等）就能爬升，減少機(jī)械使用量；模板提升速度快并節(jié)省勞動力。

（2）液壓爬模與滑模板相比，保留了滑模自身不用腳手架的優(yōu)點(diǎn)，但不像滑模那樣必須連續(xù)作業(yè)及需要大型專用起重設(shè)備，從而使施工更安全，墩身線形也容易控制，并且減少了受力鋼材用量。

8 施工過程中的幾個(gè)問題

（1）模板變形的處理。爬模模板一次拼裝成型后，隨著使用時(shí)間過長、次數(shù)過多，容易從模板中間和倒角相鄰處產(chǎn)生變形，影響墩柱截面尺寸及外觀。本工程采用增加背方以增強(qiáng)模板整體剛度、用精軋螺紋鋼代替普通圓鋼作為對拉拉桿及連接螺栓、必要時(shí)加密等方式，較好地預(yù)防和控制了這一問題。

（2）爬模施工上下節(jié)段施工縫的處理。施工縫處理得當(dāng)與否，嚴(yán)重影響墩柱的質(zhì)量和外觀，除做好常規(guī)的鑿毛、清渣等措施外，本工程在爬模爬升時(shí)，爬?？圩∫褲补?jié)段不小于5cm，并盡量與混凝土接觸密實(shí)，局部細(xì)小縫隙采用貼雙面膠、海綿條、泡沫膠等方式進(jìn)行填充找平，澆完模板后移后，如有瑕疵應(yīng)及時(shí)修飾。通過努力，使節(jié)段間連接光滑平順。

（3）高墩位混凝土養(yǎng)護(hù)一直是個(gè)難點(diǎn)，本工程利用爬架平臺布置φ20鍍鋅鋼管作為養(yǎng)護(hù)水管，水管間隔50cm鉆φ5孔，布置上下兩層。在平臺固定地方放置水箱與水管連接，通水后以噴灌方式對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。與傳統(tǒng)人工灑水養(yǎng)護(hù)相比，方便高效連續(xù)，混凝土無開裂現(xiàn)象。

9結(jié)語

綜上所述，爬模是當(dāng)前高橋墩較為理想的模架，它集工作平臺、支架、模板、提升設(shè)備為一體，具有著能升、能降和施工循環(huán)周期短的優(yōu)點(diǎn)。在橋梁高墩的施工中，合理有效的運(yùn)用爬模技術(shù)，可以為工程施工帶來極大的益處，相信經(jīng)過不斷的完善，爬模技術(shù)會有更廣泛的應(yīng)用。