橋梁工程中高墩施工技術(shù)要點(diǎn)分析

王俊杰

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100000）

1 工程概況

洛河特大橋是一座預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)梁組合體系橋，全長(zhǎng)1538m，位于白水縣王莽寨村西北側(cè)，為線路跨越洛河而設(shè)，采用（13-40+65+3-120+65+13-40）m的孔跨布置形式，是該項(xiàng)目的控制性工程；主墩為薄壁空心墩，墩身高度較大，最高墩15#主墩高度為129m，其余14#、16#、17#主墩高度分別為98m、120m、82m。

2 施工方案選擇與優(yōu)化

高墩的施工方法包括滑模法、翻模法以及爬模法，滑模施工質(zhì)量控制難，需大量風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)高、技術(shù)強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員同時(shí)且不間斷地進(jìn)行鋼筋的制作和安裝、混凝土的澆筑及混凝土外觀處理等多項(xiàng)工序的施工，施工困難；翻模施工時(shí)鋼管腳手架需搭設(shè)到墩高的位置，材料周轉(zhuǎn)困難；而爬模施工可以一次組裝完成，避免了爬升時(shí)支拆模板、腳手架安裝和材料的運(yùn)輸?shù)?，可使混凝土澆筑不間斷，施工速度快，并可減少施工縫的產(chǎn)生，且整個(gè)施工過(guò)程所需模板、腳手架材料和勞動(dòng)力相對(duì)減少，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)投入，施工安全性高，在墻體、橋梁等豎直或傾斜的混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，又因?yàn)榛炷恋耐庥^品質(zhì)在整體大塊模板的使用和脫模時(shí)間充足的良好作用下得到了有力的保證，施工縫的處理難度相對(duì)較小。因洛河特大橋主墩的墩身高，質(zhì)量要求嚴(yán)，橋墩的線性控制難度大，通過(guò)對(duì)上述方案的研究比選后，主墩采用爬模施工。

洛河特大橋的主墩最大截面尺寸為7.5m×8.65m，根據(jù)墩身的構(gòu)造形式，充分利用爬模施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，墩身劃分成22個(gè)施工節(jié)段澆筑混凝土，以6.0m（鉛垂距離）作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的澆筑控制高度。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 工藝原理

爬模構(gòu)造復(fù)雜，包括移動(dòng)模板支架、下吊架、上爬架、內(nèi)爬架等架體和爬升裝置、外組合模板、模板及電器、液壓控制系統(tǒng)等組件。它是利用液壓油缸對(duì)導(dǎo)軌和爬架的交替頂升來(lái)完成自爬模的爬升，導(dǎo)軌和爬模架相對(duì)獨(dú)立，兩者之間可以作相互的運(yùn)動(dòng)。在爬模架工作時(shí)，爬模架和導(dǎo)軌保持相對(duì)靜止，一起被預(yù)埋件支座支撐。液壓自爬模結(jié)構(gòu)及爬升流程如圖1、圖2所示。

圖1 液壓自爬模結(jié)構(gòu)

圖2 爬升流程

為適應(yīng)工程需要，主墩墩身外側(cè)選用ZMP-100型液壓自爬模體系，內(nèi)側(cè)采用井筒平臺(tái)施工。墩身外模的立面和側(cè)面都分別布設(shè)3榀下架體和4榀上架體，在爬升過(guò)程中保持不變，架體及防護(hù)平臺(tái)無(wú)需單獨(dú)更改。

3.2 施工工藝流程

首段混凝土的澆筑、模板的拆除→埋件的安裝→爬架和模板的拼裝→第2節(jié)段混凝土的澆筑、模板的拆除→埋件、導(dǎo)軌和液壓系統(tǒng)的安裝→爬架的爬升→下掛架的拼裝→第3節(jié)段混凝土的澆筑、模板的拆除→埋件的安裝、導(dǎo)軌的提升→爬架的爬升→重復(fù)第3節(jié)段混凝土澆筑步驟，依次進(jìn)行其他節(jié)段墩身混凝土施工。

3.3 關(guān)鍵工序

（1）施工測(cè)量。施工測(cè)量是第一道施工工序，作為施工的指導(dǎo)和參照，是整個(gè)工程能否高質(zhì)量完成的先決條件，為避免返工，必須做到精確可靠。在施工中必須仔細(xì)選擇優(yōu)質(zhì)的全站儀、水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀、鉛垂儀等測(cè)量?jī)x器，以保證數(shù)據(jù)的精確性和真實(shí)性，并由具備較高專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平的測(cè)量人員有序地進(jìn)行測(cè)量。

（2）模板配置及施工。模板是高墩施工精度的基礎(chǔ)，其高度較高，自重較大，且受力復(fù)雜多變，直接影響著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)格和外觀效果，以及其承載力，這就要求模板自身在盡可能減輕自重的同時(shí)保證足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。綜合考慮，選用產(chǎn)自芬蘭的厚度為20mm的自重較輕的維薩版作液壓自爬模外模板面板，木工字梁高度為12cm，用14號(hào)槽鋼作橫背楞，20號(hào)槽鋼作豎背楞。根據(jù)工程需要，在澆筑混凝土?xí)r模板需下包10cm，上挑5cm，因此外模板設(shè)計(jì)采用高度為6.15m、內(nèi)模高度為4.5m的標(biāo)準(zhǔn)小塊鋼?；蛑衲z板組合安裝成型的組合鋼模，雙12號(hào)槽鋼作力口勁楞，間距對(duì)應(yīng)外模的間距；拼裝好的爬升模板，均勻涂抹防銹漆于金屬件的表面，采用脫模劑涂抹板面，每向上爬升一次，進(jìn)行清理并涂脫模劑，確?；炷镣庥^質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（3）液壓爬模系統(tǒng)安裝。ZPM-100液壓自爬模體系的爬升系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且均為高空作業(yè)，組拼及施工過(guò)程中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都有可能引起施工困難、質(zhì)量缺陷甚至造成安全事故，需由下向上按照正確的次序和流程順次安裝各個(gè)組件，或先拼裝多個(gè)組件，然后利用機(jī)械進(jìn)行二次安裝。針對(duì)該工程的施工特點(diǎn)，組拼時(shí)先按爬錐中到中的距離擺好兩塊尺寸為300mm×2440mm的木板于水平地面上，兩塊木板不得出現(xiàn)交叉，軸線垂直于木板連線，兩對(duì)角線的偏位上限為2mm；將三角架扣放在木板軸線上，定位使三角架的中到中和第1次澆筑爬錐中到中的距離一致；利用鋼管扣件將平臺(tái)立桿及兩三角架牢固連接，同時(shí)加設(shè)斜拉鋼管；然后平順且堅(jiān)固地安裝好平臺(tái)板，遇到部件妨礙處開(kāi)孔，復(fù)核兩三角架中到中間距避免移位；架體拼裝完成后平緩地進(jìn)行整體起吊，保證架體不出現(xiàn)晃動(dòng)，并穩(wěn)定地掛在第1次澆筑時(shí)已埋設(shè)完成的受力螺栓（掛座體）上，用安全插銷(xiāo)鎖定；之后實(shí)施桁架的組拼和全部操作平臺(tái)的安裝，先將模板支撐于4根木梁上面，確保堅(jiān)固后在其上進(jìn)行主背楞、斜撐及挑架的安裝，不斷檢查模板背楞和背楞調(diào)節(jié)器，確保無(wú)異常，用鋼管扣件連接挑架，同時(shí)設(shè)斜拉鋼管進(jìn)行加固，為使整體起吊時(shí)能夠保持平穩(wěn)，將模板背楞和斜撐綁好；最后平緩起吊被作為一個(gè)整體的拼裝好的模板和架體，保證起吊過(guò)程不發(fā)生晃動(dòng)，并穩(wěn)定地掛在第1次澆筑時(shí)已埋設(shè)完成的受力螺栓（掛座體）上，用安全插銷(xiāo)鎖定，角度通過(guò)斜撐調(diào)好，保證復(fù)核模板的位置正確，完成吊裝作業(yè)；嚴(yán)格按正確的順序和位置依次安裝各個(gè)組件，并嚴(yán)密穩(wěn)固地進(jìn)行各組件間連接，并用潤(rùn)滑油涂抹在各個(gè)組件的連接處，保證模板體系的爬升效果，起到阻擋雜物的作用。

（4）鋼筋制作、安裝。高墩的承載力很大程度上受鋼筋骨架的影響，又因?yàn)榭招母叨罩械匿摻疃?、接頭多，鋼筋接頭存在諸多質(zhì)量隱患，所以需采取滿(mǎn)足工程需要的連接方式。鋼筋進(jìn)場(chǎng)后，檢驗(yàn)鋼筋的種類(lèi)、規(guī)格及各項(xiàng)性能，并通過(guò)受力分析和評(píng)價(jià)來(lái)保證鋼筋的強(qiáng)度和剛度；通過(guò)試驗(yàn)確定鋼筋下料和連接長(zhǎng)度，在連接效果及承載能力達(dá)標(biāo)情況下，減少不必要的浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，嚴(yán)格按圖紙、現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求在鋼筋加工場(chǎng)制作鋼筋，然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)依次完成每一根鋼筋的連接；用剝肋直螺紋套筒的方式連接主筋，其他鋼筋根據(jù)設(shè)計(jì)、現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定焊接或者綁扎；加設(shè)可滿(mǎn)足墩身鋼筋剛度需求的架立鋼筋；鋼筋網(wǎng)片經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)加工完成后吊裝綁扎。

（5）混凝土澆筑。混凝土澆筑的質(zhì)量直接決定混凝土外觀品質(zhì)的好壞，是整個(gè)高墩施工的關(guān)鍵，需具備較好的和易性及均勻性，并應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)保證混凝土配合比符合工程需要。為保證墩身質(zhì)量，墩身選取流動(dòng)性小的混凝土分段、分層澆筑；混凝土被混凝土輸送車(chē)泵送到模板的頂部，然后通過(guò)串筒自由下落，為確?；炷羷蛸|(zhì)，下落上限2m高；混凝土每澆筑約30cm厚立即振搗，加強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員的管控，確保混凝土被插入式振搗器充分作用，避免出現(xiàn)漏振和泌水現(xiàn)象；每節(jié)段澆筑混凝土到離模板上口100～150mm處，并連續(xù)、不間斷作業(yè)，澆筑因特殊原因被迫中斷時(shí)，留置施工縫；時(shí)刻觀察模板受混凝土沖擊作用下是否有異常，若有異常及時(shí)進(jìn)行處理；同時(shí)檢驗(yàn)混凝土配比、坍落度達(dá)標(biāo)，不得使用不同來(lái)源的水泥、砂石料，以防混凝土外觀顏色出現(xiàn)差異。墩身澆筑完畢后，復(fù)測(cè)澆筑結(jié)果，并及時(shí)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)檢驗(yàn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，爬升模板，澆筑后續(xù)混凝土。

（6）爬模、爬升及架體拆除。爬架架體和模板在導(dǎo)軌爬升到位后即可爬升；按設(shè)計(jì)要求設(shè)置預(yù)埋件，爬錐通過(guò)螺栓牢固地定于模板上；由專(zhuān)業(yè)人員提升導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌被一起調(diào)為向上的上下?lián)Q向盒內(nèi)的換向裝置；上下?lián)Q向盒一起調(diào)為向下使下端依靠導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)架體的爬升；安排作業(yè)人員隨時(shí)觀察，并采取調(diào)整液壓閥門(mén)的方式使每榀架子保持同步；爬模到墩身頂部后實(shí)施下爬到墩身底部，工藝與爬模上爬時(shí)一樣，依次進(jìn)行模型段、承力架段的拆卸，檢修各部件后保管或再利用；通過(guò)吊機(jī)將模型架、承重架分塊拆卸落地。

4 結(jié)論

爬模施工技術(shù)較常應(yīng)用于現(xiàn)階段的高墩施工，在高速公路和橋梁建設(shè)發(fā)展中起了重要的作用?？萍荚诓粩噙M(jìn)步，為更好地適應(yīng)新的施工需求，需要不斷創(chuàng)新橋梁施工技術(shù)。高墩必須采用更高新、更先進(jìn)的施工技術(shù)來(lái)克服其施工難度大的困難，因此相關(guān)人員必須充分了解爬模施工技術(shù)體系，明確其施工工藝特點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)，不斷改進(jìn)爬模施工技術(shù)，提升橋梁整體品質(zhì)。