薄壁空心墩液壓爬模施工技術(shù)

馬衛(wèi)東，常賀，李茂

（中電建路橋集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250000）

0 引言

濟(jì)南至濰坊高速公路工程多個(gè)標(biāo)段中設(shè)有薄壁空心墩，現(xiàn)場(chǎng)施工采用液壓爬模施工技術(shù)，該技術(shù)具有施工安全性能好、 爬升速度快、 周轉(zhuǎn)次數(shù)多、勞動(dòng)效率高、降本增效、綠色施工等優(yōu)勢(shì)。

1 薄壁空心墩墩身概況

1.1 薄壁空心墩墩柱施工情況

以濟(jì)南至濰坊高速公路工程中的木廠澗排洪溝特大橋?yàn)槔?上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式，其中，薄壁空心墩為變截面薄壁空心墩，共14 個(gè)，各薄壁空心墩總長(zhǎng)度不一。 薄壁空心墩墩柱側(cè)面方向按50∶1 的坡率漸變放坡，其中有11 個(gè)40 m 以上的墩柱， 墩柱最高為48.477 m，其余3 個(gè)墩柱為40 m 以下。薄壁空心墩的墩身截面尺寸為8 000 mm×（4 000 mm-2 200 mm），在墩身外側(cè)陽角處有半徑為R=200 mm 的圓弧倒角，墩柱施工難度高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

1.2 墩身施工

薄壁空心墩施工采用安全系數(shù)高的液壓自動(dòng)爬模系統(tǒng)逐級(jí)爬升， 外模均采用液壓爬模施工，共配置7 套液壓爬模（單套液壓爬模周轉(zhuǎn)1 次），考慮每8 m 左右有橫隔板一處， 分節(jié)澆筑高度為4.5 m。內(nèi)模采用定型鋼模板，模板高度4.65 m，共分6 片面模和4 片角模，單片模板最大重量約1.17 t，模板加固主要靠與外模對(duì)拉。 異型段模板采用定型鋼模，橫隔板施工搭設(shè)盤扣式支架支撐，底模采用木模施工。 爬升過程中隨墩高調(diào)整墩柱側(cè)模寬度。 混凝土澆筑完成后采用噴淋法養(yǎng)護(hù)， 達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度15 MPa 后方可提升爬模系統(tǒng)。

2 液壓自爬模施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 爬模架體設(shè)計(jì)

2.1.1 模板結(jié)構(gòu)

變截面薄壁空心墩液壓爬模分為四個(gè)平臺(tái)，包括挑架平臺(tái)、模板操作平臺(tái)、液壓操作平臺(tái)、吊平臺(tái)。 挑架平臺(tái)供施工時(shí)澆筑混凝土?xí)r使用，模板操作平臺(tái)為液壓自爬模施工的主要平臺(tái)，液壓操作平臺(tái)為對(duì)自爬模進(jìn)行提升作業(yè)時(shí)使用，吊平臺(tái)可以方便拆卸掛座、爬錐及受力螺栓以便周轉(zhuǎn)使用。

四個(gè)平臺(tái)的模板由木膠合板的面板、 豎肋梁、橫肋梁和專用連接爪組成，其中，豎肋梁為H20 木工字梁，橫肋梁為雙槽鋼背楞。木膠合板與H20 木工字梁采用自攻螺絲正面連接， 豎肋梁與橫肋梁采用專用連接爪連接。 模板設(shè)置4 道水平背楞，背楞間距為110~140 cm，保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。 組裝后的變截面薄壁空心墩液壓爬模重量為60~70 kg/m2。

2.1.2 模板對(duì)拉設(shè)計(jì)

2.1.2.1 外側(cè)模板與內(nèi)模板對(duì)拉設(shè)計(jì)

外側(cè)模板與內(nèi)模板的布置間距不超過1 200 mm，過長(zhǎng)的布置間距會(huì)導(dǎo)致外側(cè)模板與內(nèi)模板的安全性大大降低。同時(shí)，為保證模板整體的安全性，外側(cè)模板與內(nèi)模板采用D20 高強(qiáng)螺桿對(duì)拉。 高強(qiáng)螺桿的拉力大于103 kN 或當(dāng)所用鋼筋伸長(zhǎng)量大于10 mm 時(shí)，應(yīng)對(duì)對(duì)拉螺桿進(jìn)行預(yù)內(nèi)緊，以保證澆筑后墩身尺寸的精度。

2.1.2.2 相鄰模板的連接

同一液壓爬模的兩塊相鄰模板， 背楞位置采用芯帶連接， 其原理是芯帶的孔位間距與背楞孔位間距不同，將四個(gè)芯帶銷打緊后將兩塊模板緊密連接。其作用是確保模板不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)及漏漿現(xiàn)象。

變截面薄壁空心墩的陽角是指墻面上凸出來的墻角，與之對(duì)應(yīng)的是陰角，是指墻面上凹進(jìn)去的墻角。 相鄰液壓爬模的兩塊相鄰模板采用陽角斜拉桿固定方式，確保模板在施工過程拼縫嚴(yán)密。

2.1.3 模板拆除

墩身混凝土強(qiáng)度必須達(dá)15 MPa 時(shí)，才可拆除模板。 模板拆除時(shí)，先后移模板，再拆除模板，然后拆除后移裝置。 操作人員拆除下掛座、爬錐及液壓系統(tǒng)，塔吊人員利用塔吊吊走導(dǎo)軌。 操作人員按順序拆除跳板、平臺(tái)梁、維護(hù)鋼管等。 操作人員拆除掛座及爬錐， 塔吊人員利用塔吊主架體， 分組落地，分類擺放，拆除完畢。

2.1.4 內(nèi)模施工

內(nèi)模高度為4.65 m， 每節(jié)段澆注混凝土高度為4.5 m，余量為0.15 m，包括包邊已澆混凝土10 cm，頂面留蓄水養(yǎng)護(hù)5 cm。 內(nèi)模模板由厚度5 mm 的鋼模面板、10 號(hào)槽鋼的橫橋向豎肋、10 號(hào)槽鋼的順橋向豎肋、雙層10 號(hào)槽鋼的橫橋向背楞和螺桿等組成。

鋼模面板與橫橋向豎肋的間距為30~32.5 cm，焊接連接。鋼模面板與順橋向豎肋的間距為24~28.5 cm，焊接連接。 橫橋向背楞設(shè)置4 道，背楞最大間距為120 cm，橫橋向豎肋與橫橋向背楞焊接連接。 由于順橋向墩身的側(cè)面是變截面設(shè)計(jì)， 所以在墩頂面下4~8.5 m 層高位置，制作兩片模板，兩片模板固定成一體。 其余位置模板需進(jìn)行特制，制作成橫楞稍短、面板稍寬的結(jié)構(gòu)。 安裝模板時(shí)，根據(jù)每層模板的寬度，將模板面板疊合拼接在兩片模板之間，模板與橫楞之間焊接牢固。 內(nèi)模通過直徑20 mm的對(duì)拉螺栓與液壓自爬模系統(tǒng)連接， 從而澆筑薄壁空心墩墩身混凝土。 每節(jié)段澆筑前，提前將預(yù)埋型鋼構(gòu)件作為下節(jié)段內(nèi)模的底部支撐系統(tǒng)。 施工人員在搭設(shè)的盤扣式支架平臺(tái)上進(jìn)行內(nèi)模加固，鋼筋連接等作業(yè)。

2.1.5 橫隔板施工

薄壁空心墩內(nèi)模施工過程中同步搭設(shè)扣件式支架平臺(tái)，支架平臺(tái)作為內(nèi)模安裝人員操作平臺(tái)，隨內(nèi)模施工同步加高搭設(shè)，內(nèi)模施工完成后支架平臺(tái)作為橫隔板施工模板支架體系。盤扣式支架底托下墊尺寸為5 cm×10 cm 的方木，在底托上安裝立桿，立桿縱向間距為120 cm，橫向間距為90 cm，步距為150 cm，頂部步距為100 cm。 橫桿間采用斜桿連接加強(qiáng)固定，在頂托上設(shè)置縱梁，縱梁采用8 號(hào)槽鋼，槽鋼上每間隔40 cm 布置60 mm×80 mm 的方木， 方木上滿鋪18 mm 厚竹膠板。工作人員在支架平臺(tái)上綁扎橫隔板鋼筋，澆筑混凝土等作業(yè)。 當(dāng)橫隔板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后方可拆除支架體系。

2.1.6 支架拆除工藝

支架拆除時(shí)必須現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量回彈量， 嚴(yán)格按照規(guī)定的程序進(jìn)行支架拆除， 當(dāng)橫隔板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)方可拆除。

拆除程序應(yīng)遵守由上而下、先搭后拆的原則，即先松頂托，使底模與橫隔板逐漸分離，同時(shí)隨時(shí)注意觀察橫隔板底是否變形， 若橫隔板底發(fā)生變形須立即停止拆除作業(yè)， 若橫隔板底未發(fā)生變形則將模板逐步拆除。

3 薄壁空心墩墩身施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 爬模架體施工流程

混凝土澆筑完成→模板拆除后移→安裝附墻裝置→提升導(dǎo)軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理。

3.2 墩身首段施工

首節(jié)墩身高度按4.6 m 施工，為了便于鋼筋連接及模板加固， 采用10 號(hào)槽鋼及5 mm 鋼板制作3 m 高的工作平臺(tái)， 作為下倉內(nèi)模加固時(shí)支撐點(diǎn)。墩底空心段的高度是2.1 m，利用直徑20 mm 的拉桿將內(nèi)外模對(duì)拉， 拉桿間采用直徑20 mm 的鋼筋焊接牢固。 墩底實(shí)心段兩側(cè)的外模對(duì)拉，中間為直徑20 mm 的螺紋鋼筋與直徑20 mm 的拉桿，螺紋鋼筋與拉桿焊接牢固，并將爬模外模固定。 用吊車將首節(jié)墩身的液壓爬模外模吊裝至首節(jié)墩身位置，人工輔助就位，墩底實(shí)心段與空心段相交處的內(nèi)模采用15 mm 厚竹膠板加工成異型模板。 異型模板整體采用10 cm×10 cm 方木做橫豎楞， 橫楞間距30 cm，豎楞間距100 cm，橫楞和豎楞之間采用直徑48 mm 的鋼管加頂托井字型布置支撐，鋼管共3道，鋼管的間距為30 cm。

安裝外模時(shí)需要提前將爬錐預(yù)埋在模板上，同時(shí)，為了防止混凝土澆筑時(shí)漏漿，模板下面與承臺(tái)的孔隙需用泡沫填充劑填塞。 混凝土澆筑送入模板，為防止空心段與實(shí)心段的倒角位置翻漿，澆筑完2.5 m 實(shí)心段后暫停澆筑，待初凝前再澆筑2.1 m空心段。 澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，在首節(jié)段混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆模，安裝爬模系統(tǒng)。

3.3 墩身次段施工

墩身首段混凝土澆筑完成達(dá)到強(qiáng)度后，拆除模板。 模板拆除時(shí)的順序?yàn)椋?拆模板連接器→拆模板→拆陽角。 模板拆除后，用吊車將模板吊至現(xiàn)場(chǎng)材料加工場(chǎng)地，立即清潔模板表面，混凝土的粘結(jié)塊使用毛刷清除。 然后將變截面兩側(cè)各裁切9 cm面板完成收縮面模板處理；背楞無需裁切，未被面板覆蓋的木梁拆除備用。 模板刷脫模劑，最后開始組裝爬模的上架體爬架。

模板拆除后進(jìn)行墩頂混凝土鑿毛，卸下預(yù)埋在墩身爬錐的定位螺栓，就位附墻掛座體，擰緊受力螺栓、壓緊螺母將附墻掛座體壓緊在墻面上，將埋件支座套入附墻掛座體。

安裝下架體爬架，利用下架體爬架平臺(tái)進(jìn)行墩身次段的鋼筋連接，墩身混凝土強(qiáng)度必須達(dá)15 MPa時(shí)，將上架體爬架固定連接好整體吊裝與下架體爬架連接。

3.4 墩身末段施工

薄壁墩末段實(shí)心墩底模支承在空心段最后一節(jié)澆筑時(shí)提前預(yù)埋I-18 工字鋼作為承重梁， 承重梁上鋪設(shè)末段實(shí)心墩底模， 底模采用18 mm 厚竹膠板，側(cè)模采用墩身模板。

墩身末段施工工序：空心段末節(jié)墩墻身內(nèi)埋設(shè)承重梁→空心段末節(jié)墩身澆筑混凝土→空心段末節(jié)墩身模板拆模后移→安裝附墻裝置→提升導(dǎo)軌→爬升架體→鋪設(shè)末段實(shí)心墩底模模板→安裝鋼筋→模板清理刷脫模劑→合模→澆筑混凝土。

3.5 薄壁空心墩蓋梁施工方法

空心墩蓋梁采用橫穿鋼棒法施工，根據(jù)計(jì)算在墩身上沿柱中心平行設(shè)置預(yù)留孔道，然后設(shè)置剪力棒作為承重基礎(chǔ)，接著鋪設(shè)工字鋼、型鋼分配梁、安裝模板。

蓋梁支架施工支承平臺(tái)在墩柱澆筑時(shí)提前預(yù)埋直徑125 mm 孔洞， 然后每間距243 cm 穿入4根長(zhǎng)4.2 m 、直徑12 cm 的高強(qiáng)度鋼棒，鋼棒上墩柱兩側(cè)間隔30 cm 加工三個(gè)基座， 用于放置螺栓千斤頂。 千斤頂上面放置三根18 m 長(zhǎng)工字鋼做縱向承重梁， 承重梁上面安放一排長(zhǎng)4.5 m 的工字鋼。 按照凈距為30 cm 作為橫橋向分布梁，分布梁上鋪設(shè)蓋梁底模。 底模和側(cè)模采用6 mm 鋼模板，側(cè)模采用8#槽鋼加工成三角支架做支撐。

支架、模板及整個(gè)蓋梁的重量通過型鋼、千斤頂、剪力棒傳至墩柱，由墩柱承受。 其傳力途徑為:蓋梁底?！鷻M橋向分布梁→縱向承重梁→螺栓千斤頂→支點(diǎn)鋼棒。

4 結(jié)論

（1）墩身整體過程采用液壓爬模進(jìn)行分節(jié)施工，整體安全系數(shù)較高。 四個(gè)平臺(tái)模板背楞間距為110~140 cm，保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。 外側(cè)模板與內(nèi)模板的布置間距不超過1 200 mm，保證模板整體的安全性。同一液壓爬模的兩塊相鄰模板，背楞位置采用芯帶連接，確保模板不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)及漏漿現(xiàn)象。

（2）爬模架體施工流程優(yōu)化為混凝土澆筑完成→模板拆模后移→安裝附墻裝置→提升導(dǎo)軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理，降低了施工的風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工的效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。