橋梁空心薄壁高墩柱爬模施工技術研究

高恒

（中鐵十六局集團第四工程有限公司，北京 101400）

1 引言

近些年，伴隨國內公路的發(fā)展尤其是高速公路的迅猛發(fā)展，全國各地出現(xiàn)了許多空心薄壁橋梁。其中，高墩柱施工是空心薄壁橋梁不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一，怎樣確?？招谋”跇蛄哼M度、安全和質量逐漸成為施工人員需要解決的重要問題。

2 工程概況

云南省墨江至臨滄高速公路三岔河大橋上部結構采用裝配式預應力混凝土連續(xù)T 梁，先簡支后連續(xù)；下部結構橋墩采用薄壁空心墩和柱式墩，墩臺均采用樁基礎。該橋梁有右幅和左幅之分，右幅3 至6 號、左幅4 至6 號的橋墩是空心薄壁墩。該橋梁的右幅3 號墩高度為41 m、4 號墩高度為56 m、5號墩高度為58 m、6 號墩高度為44 m，橋墩橫向的寬度為6 m，橋墩順向的厚度為3.5 m，壁厚為0.5 m。該橋梁的左幅4 號墩高度為53 m、5 號墩高度為65 m、6 號墩高度為52 m，橋墩橫向的寬度為7 m，橋墩順向的厚度為3.5 m，壁厚為0.5 m。

該橋梁項目位于云南省西南部，橋梁所處地形較為復雜，位于V 字形地段，橋梁的左幅5 號墩高度為65 m。該橋梁項目具有施工現(xiàn)場風速大、缺少堆放模板場地、難以搭設修筑平臺、不易修建施工便道等多種施工問題。如何科學、有效地運用橋梁施工技術十分重要。

3 選取橋梁施工方案

為了讓橋梁工程的造價降低、工期縮短、質量得到保證，應先按照人員因素、質量因素、工期因素、安全因素等施工影響因素來選取橋梁施工方案。在本工程中，重點比選爬模法與翻模法。

以該橋梁的左幅5 號墩為例，該橋墩運用爬模施工技術后，所需費用為37 萬元左右，運用翻模施工技術后，所需費用為25 萬元。僅從費用方面看，翻模施工技術明顯優(yōu)于爬模施工技術。然而，雖然爬模施工技術需要較高的費用，損壞相應模板配件后必須再次定制，但是，以施工安全、施工場地、施工進度的角度考慮，爬模施工技術則具備更多優(yōu)點[1]。首先，爬模施工技術具有較快的上升速度，在施工過程中，模板不需要吊裝至地面，經過打磨工序后二次吊裝，并且測量調試時的爬模是整體、大塊模板，可以在較短的時間內調整，所需要的爬模施工周期為60 d 左右，而翻模施工周期則需要至少95 d。其次，爬模施工對塔吊的使用比翻模施工的次數(shù)少，從而減少了起重的次數(shù)，模板無須落地，因此，施工現(xiàn)場的場地得到了極大的節(jié)省。最后，爬模施工可以將大范圍操作平臺提供給施工人員，不僅增加了穩(wěn)定性，而且提升了抗風水平（見圖1）。因此，本橋梁工程經過一系列比選，最終決定選擇爬模施工技術開展空心薄壁橋梁施工。

圖1 爬模操作平臺

4 設計爬模系統(tǒng)

橋梁的主墩爬模系統(tǒng)為ZPM100 型，此系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)、埋件系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。

4.1 模板系統(tǒng)

在爬模系統(tǒng)中，模板系統(tǒng)主要由連接件、背楞、工字木梁以及WISA 模板構成（見圖2）。橋梁爬模體系選取工字木梁體系大模板，在其標準節(jié)段有6 m 的澆筑高度，設計的模板高為7 m，施工速度極快。整體上采用了4 個角模與4 個大模板，實現(xiàn)了模板節(jié)約的目的。為了確保澆筑質量，混凝土面應澆筑100 mm 厚，同時模板應進行外挑操作，外挑厚度為80 mm，以此來避免水泥漿外溢。其外模模板使用的WISA 面板，厚度為18 mm。工字木梁和WISA 面板的連接通過地板釘、自攻螺絲來實現(xiàn)，橫肋和豎肋的連接則通過連接爪來實現(xiàn)，將2 個吊鉤分別設置于豎肋兩邊。相同模板的連接通過芯帶實現(xiàn)，借助芯帶銷增強其固定性，并在一定程度上提高模板整體性，讓模板得到可靠而合理的受力。

圖2 WI SA模板

4.2 支架系統(tǒng)

在爬模系統(tǒng)中，支架系統(tǒng)主要由下架體、上架體2 部分構成。架體的高度是14 m，平臺1 為上平臺，其寬度是2.7 m，平臺2 和平臺3 為模板平臺，其寬度是1.1 m，平臺4 是主平臺，其寬度是2.8 m，平臺5 是液壓平臺，其寬度是2.7 m，平臺6是裝修平臺，其寬度是1.9 m。

4.3 埋件系統(tǒng)

在爬模系統(tǒng)中，埋件系統(tǒng)由爬錐、定位螺栓和高強螺桿等部分構成。施工人員先要在模板上安裝爬錐、定位螺栓以及高強螺栓，完成組裝工作后方可進行混凝土的澆筑。隨后，應在混凝土澆筑全部完成時將模板、定位螺栓完整地拆除。

4.4 液壓系統(tǒng)

在爬模系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)由配電裝置、膠管、液壓油缸、液壓閥、調速閥和泵站控制裝置構成。需要把2 個液壓泵站安放在單肢上，同一墩柱上的泵站共有4 個。另外，架體的爬升既能夠單獨實現(xiàn)，又可以同時實現(xiàn)。出于人員高空作業(yè)安全性的考慮，將鋼絲網(wǎng)板應用于設計架體防護，其擋風系數(shù)高達0.16。要想防止架體在爬升過程中和結構發(fā)生沖突，應將100～200 mm的間隙設置于墻面和爬模平臺板之間。除此之外，為了避免出現(xiàn)高空墜物的問題，應將翻板安放在墻面和液壓平臺的縫隙中，提升架體的過程中，施工人員可翻開翻板，當提升架體的高度滿足要求后，施工人員盡快鋪好翻板即可。

5 開展爬模施工

經過以上工作后，施工人員方可正式開展爬模施工。

5.1 爬模施工技術的步驟

橋梁主墩的墩身運用了爬模施工技術，分節(jié)時將一個節(jié)段設置為6 m。橫隔板的配置根據(jù)墩身的高度要求來進行。在施工過程中，施工人員可從不同節(jié)段的底部對各個橫隔板位置進行準確控制。為了讓施工更加便利，施工人員可對橫隔板高度進行相應微調。墩頂實心段屬于節(jié)段的最后一部分，該部分的施工可單獨開展[2]。除此之外，墩身的內膜應在地面上進行拆除并做好相應打磨工作。

受施工所處環(huán)境的地形限制，該橋梁工程的施工場地相對較小，開展空心薄壁橋梁施工的過程中，不僅打磨場地空間不足，而且拼裝外模板、內模板的場地也十分缺乏。通常來講，液壓頂升系統(tǒng)是爬模施工主要動力來源，該系統(tǒng)由換向盒、液壓油缸共同構成，下?lián)Q向盒與上換向盒能夠對架體、導軌等進行精準控制，使其按照施工需求來上升，不需要將模板反復提吊，從而無須過多的施工場地。借助液壓系統(tǒng)，導軌、模板架體能夠實現(xiàn)互爬，二者共同爬升、平穩(wěn)向上，大幅提高了施工安全系數(shù)。

墩身的第一節(jié)以常規(guī)途徑開展施工作業(yè)。先澆筑第一節(jié)混凝土，完成澆筑后把第一節(jié)模板完整地拆除，對第二節(jié)鋼筋、勁性骨架進行安裝，使主背楞、模板系統(tǒng)、上架體以及三腳架全部安裝完成，借助對稱拉桿法使模板得到加固，最后進行第二節(jié)混凝土的澆筑作業(yè)。為了確保橋墩的標準化施工水平，此工程對4 層爬模操作平臺進行了設置，整個平臺高度為8.5 m，使各個鋼筋綁扎平臺都具有充足的空間，施工人員無須將額外的操作平臺設置在施工現(xiàn)場。

在對墩身第三節(jié)鋼筋、勁性骨架進行安裝的過程中，將模板拆除并向后移動，同時對液壓系統(tǒng)、導軌進行安裝[3]。將液壓閥門、電源全部打開，使液壓系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)，對下架體、上架體進行提升。隨后，需進行下架體的安裝、合模。將模板調整和加固好后，施工人員需對第三節(jié)混凝土進行澆筑。這便完成了爬模系統(tǒng)的安裝工作。

在對墩身第四節(jié)鋼筋、勁性骨架進行安裝的過程中，將模板拆除并向后移動，使液壓系統(tǒng)進入啟動狀態(tài)，對導軌進行提升。把電源、閥門、液壓系統(tǒng)全部關閉，將下方的爬錐、附墻掛座全部拆除，用于后續(xù)的周轉。隨后，液壓閥門、電源重新打開，使液壓系統(tǒng)處于啟動狀態(tài)中，爬升架體至施工所需的部位。對模板展開調整與加固，對第四節(jié)混凝土進行澆筑。此時，爬模施工處于標準階段。

從爬模施工流程來看，標準節(jié)段需經過澆筑混凝土、勁性骨架安裝、鋼筋綁扎、向后移動模板、附墻掛座安裝、導軌提升、架體爬升、清理模板、固定埋件、合模、混凝土澆筑這一完整過程。

5.2 施工技術的注意事項

該橋梁的橋墩較高，最高高度為65 m，具有較多的分解數(shù)量，所有混凝土都通過車載泵來輸送。沿著墩身對混凝土泵管進行布置，輸送泵為車載泵，該車載泵具有18 MPa 的輸送壓力最大值和100 m3/h 的高壓輸送能力，泵管的直徑是124 mm，泵送阻力最大值是12 MPa。為了讓橋墩的墩身外觀與混凝土質量得到保證，需將4 個卸料點設置于橫向墩身的2 個面、橋墩順向每面各布置1 個卸料點，即墩身4 個面共計6 個卸料點，同時各點需提前準備串桶與導管。因當?shù)毓由齿^為困難，并且當?shù)鼐邆錂C制砂優(yōu)勢，該工程決定混凝土原料選取機制砂，達到施工因地制宜的效果，讓爬模施工所投入的成本大幅減少。以控制成本、優(yōu)化技術為前提，借助大量混凝土配比試驗，將機制砂所遇到的問題充分解決，如強度低、易泌水等，從而讓混凝土增加了和易性。

6 結語

總而言之，研究爬模施工技術應用于空心薄壁橋梁的策略具有重要的意義。相關人員應對高速公路橋梁工程概況有一個全面了解，充分把握選取橋梁施工方案的方法及比選方式，科學設計爬模系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，能夠在掌握爬模施工步驟、施工注意事項的基礎上，順利開展高墩柱的空心薄壁橋梁施工，從而使高速公路橋梁工程保質保量完成，獲得更高的經濟效益。