高速公路高墩柱爬模施工工藝及質(zhì)量控制研究

冉鵬成

摘要 針對(duì)高速公路高墩柱爬模施工技術(shù)，文章結(jié)合成都至宜賓高速公路項(xiàng)目工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了爬模系統(tǒng)的基本組成和工作原理，為理解爬模技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，探討了高速公路高墩柱爬模施工的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)分析了爬模施工的工藝流程和質(zhì)量控制措施，并通過實(shí)際工程案例，驗(yàn)證了施工工藝和質(zhì)量控制措施的有效性，研究成果對(duì)類似項(xiàng)目具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 高速公路；高墩柱；爬模技術(shù)；施工工藝；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U445.559文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）12-0118-03

0 引言

隨著高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，高墩柱結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于橋梁工程中。爬模施工工藝作為一種高效、安全、經(jīng)濟(jì)的施工方法，在高速公路高墩柱施工中具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，高墩柱爬模施工工藝涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，質(zhì)量控制難度較大。因此，對(duì)高速公路高墩柱爬模施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。該文通過對(duì)爬模施工工藝的深入剖析和質(zhì)量控制方法的探討，為高速公路高墩柱施工提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考，以推動(dòng)我國(guó)高速公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 高速公路高墩柱工程概述

1.1 高速公路高墩柱的定義與特點(diǎn)

1.1.1 高速公路高墩柱的定義

高速公路高墩柱是指墩柱的高度相對(duì)較高，通常在10 m以上，甚至達(dá)到數(shù)百米。這些高墩柱通常用于支撐高速公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)，如梁、板等。由于高度較高，高墩柱在承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載時(shí)需要具備足夠的抗壓和抗彎能力，以保證橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。

1.1.2 高速公路高墩柱的特點(diǎn)

高速公路高墩柱的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面[1]：

（1）高度的限制：高墩柱的高度較高，需要考慮模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工工藝的難度和安全性。

（2）受力復(fù)雜：高墩柱不僅承受垂直方向的荷載，還可能承受水平方向的推力和扭矩等復(fù)雜受力，因此需要設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式和配筋方式。

（3）施工難度大：由于高墩柱的高度較高，施工時(shí)需要采取特殊的施工方法和技術(shù)措施，如爬模施工、預(yù)制拼裝等，以降低施工難度和提高施工效率。

（4）質(zhì)量控制要求高：高墩柱是高速公路橋梁的重要支撐結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的整體安全性和使用壽命，因此需要采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。

1.2 高墩柱建設(shè)的技術(shù)要求

高墩柱建設(shè)的技術(shù)要求是高速公路建設(shè)中的一項(xiàng)重要任務(wù)，涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、材料選擇、施工監(jiān)控等多個(gè)方面，其主要的技術(shù)要求如下[2]：

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：高墩柱作為高速公路橋梁的重要支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求。需要根據(jù)橋梁的跨度、荷載等參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，以保證高墩柱在各種工況下的安全性和穩(wěn)定性。

（2）施工工藝要求：高墩柱的施工工藝需要考慮施工難度、施工安全、施工效率等方面。對(duì)于高度較高的高墩柱，需要采用特殊的施工方法和技術(shù)措施，以保證施工質(zhì)量和安全性。

（3）材料選擇要求：高墩柱的材料選擇需要考慮耐久性、抗壓性、抗彎性、抗剪性等多個(gè)方面的要求。一般來說，高墩柱采用混凝土材料時(shí)需要選擇合適的水泥、骨料和添加劑等原材料，以保證混凝土的質(zhì)量和性能。

（4）施工監(jiān)控要求：高墩柱的施工過程需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以保證施工質(zhì)量和安全。

2 爬模施工技術(shù)原理

2.1 爬模系統(tǒng)組成與工作原理

2.1.1 爬模系統(tǒng)組成

爬模系統(tǒng)主要由模板、爬升機(jī)構(gòu)、操作平臺(tái)和控制系統(tǒng)等部分組成。

模板是爬模系統(tǒng)的核心部分，通常采用優(yōu)質(zhì)鋼材制成，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受施工荷載和保證結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確性。

爬升機(jī)構(gòu)是爬模系統(tǒng)的動(dòng)力部分，負(fù)責(zé)帶動(dòng)整個(gè)模板系統(tǒng)的向上爬升。

操作平臺(tái)是施工人員在高墩柱施工中進(jìn)行作業(yè)的場(chǎng)所，通常由水平操作平臺(tái)和垂直操作平臺(tái)組成。水平操作平臺(tái)主要進(jìn)行鋼筋綁扎、模板安裝等作業(yè)，垂直操作平臺(tái)則用于混凝土澆筑和模板拆卸等作業(yè)。

控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)爬模系統(tǒng)進(jìn)行操作和控制，包括模板的升降、模板的定位、安全保護(hù)等。

2.1.2 爬模系統(tǒng)工作原理

爬模系統(tǒng)的工作原理主要依賴于爬升機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。首先，通過控制系統(tǒng)設(shè)定好模板的初始位置，然后進(jìn)行混凝土澆筑。當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，控制系統(tǒng)控制爬升機(jī)構(gòu)將模板升高到預(yù)定位置，然后進(jìn)行鋼筋綁扎、模板安裝等作業(yè)。重復(fù)以上過程，直到完成整個(gè)高墩柱的施工。

2.2 爬模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

爬模技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要包括以下內(nèi)容[3]：

（1）施工效率高：爬模系統(tǒng)采用自動(dòng)化控制技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地完成模板的升降、定位等操作，減少了人工操作的煩瑣和誤差，提高了施工效率。

（2）施工安全性高：爬模系統(tǒng)具有完善的安全保護(hù)措施，如防墜落裝置、限位器等，可以有效地防止施工過程中的安全事故，提高了施工安全性。

（3）施工質(zhì)量穩(wěn)定：爬模系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的模板和施工工藝，能夠保證高墩柱的結(jié)構(gòu)尺寸和外觀質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，避免了傳統(tǒng)模板施工中常見的尺寸偏差和外觀質(zhì)量不均勻等問題。

（4）降低施工成本：爬模技術(shù)的使用可以減少人工成本和材料成本，同時(shí)還可以縮短施工周期，提前完成施工任務(wù)，從而降低了整個(gè)工程的施工成本。

（5）適用范圍廣：爬模技術(shù)適用于各種形狀和尺寸的高墩柱結(jié)構(gòu)，如矩形、圓形、異形等，同時(shí)也適用于不同材料的高墩柱施工，如混凝土、鋼等。

（6）環(huán)保節(jié)能：爬模系統(tǒng)的使用可以減少傳統(tǒng)模板施工中常見的材料浪費(fèi)和廢棄物產(chǎn)生，同時(shí)還可以降低能耗和減少碳排放，符合現(xiàn)代綠色施工的理念。

3 爬模施工工藝流程分析

3.1 項(xiàng)目概況

成都至宜賓高速公路項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)施工的總承包ZCB3-2合同段，位于仁壽縣松峰鄉(xiāng)、威遠(yuǎn)縣小河鎮(zhèn)和榮縣雙古鎮(zhèn)境內(nèi)，起止樁號(hào)為K65+400～K72+930，全長(zhǎng)為7.53 km。主線采用雙向六車道，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路基寬度為34.50 m。段內(nèi)主要工程結(jié)構(gòu)物為8座大橋和9段路基，其中橋梁總長(zhǎng)為4.12 km，路基總長(zhǎng)為3.43 km；主要工程量為路基挖方122萬立方米、填方55萬立方米；樁基633根、墩柱392根、T梁1 498片；爬模面積為2 964 m2。

3.2 爬模施工工序

越溪河1號(hào)大橋的變截面空心墩采用爬模施工，現(xiàn)以越溪河1號(hào)大橋14#墩為例，介紹矩形墩的爬模施工方式。越溪河1號(hào)大橋14#墩采用分幅設(shè)計(jì)，墩身高度為70 m，采用空心箱型結(jié)構(gòu)；順橋向?qū)挒?.74 m，橫橋向?yàn)?.2 m，向下按80∶1坡度放坡；采用爬模施工，各設(shè)置一套爬模施工。爬?？傮w施工工藝流程如圖1所示：

3.2.1 爬模安裝

（1）組裝三腳架。準(zhǔn)備兩片木板，按照爬錐中到中間距擺放在水平地面上，保證兩條軸線絕對(duì)平行，軸線與木板連線夾角應(yīng)為90 °，兩對(duì)角線誤差不超過2 mm。將三腳架扣放在木板軸線上，應(yīng)保證三腳架中到中間距等于爬第一次澆筑的爬錐中到中間距，兩三腳架對(duì)角線誤差不超過2 mm。安裝平臺(tái)立桿，用鋼管扣件連接，兩三腳架間同樣用鋼管扣件進(jìn)行連接，注意加斜拉鋼管。

（2）將拼好的架體整體吊起，平穩(wěn)地掛于第一次澆筑時(shí)預(yù)埋的受力螺栓（掛座體）上，插入安全插銷。

（3）安裝主背楞以及所有操作平臺(tái)。先在模板下墊四根木梁，然后在模板上安裝主背楞、斜撐、挑架。注意背楞調(diào)節(jié)器與模板背楞的支撐情況，安裝背楞扣件，用鋼管扣件將挑架連接牢固，注意加斜拉鋼管。用鐵絲將斜撐和模板背楞綁在一起，防止在吊起過程中晃動(dòng)。平臺(tái)要求平整牢固，在與部件沖突的位置開孔，以保證架體使用。

（4）將拼裝好的模板和架體整體吊起，平穩(wěn)掛于第一次澆筑時(shí)埋好的受力螺栓（掛座體）上，插入安全插銷。然后利用斜撐調(diào)節(jié)角度、校正模板，成吊裝過程[4]。

3.2.2 爬模爬升及合模

（1）爬升前準(zhǔn)備工作：

①檢查電機(jī)是否正轉(zhuǎn)、油箱內(nèi)的油是否足夠、油質(zhì)是否正常、油管和各接頭是否正常，以及各管線長(zhǎng)度是否足夠。②要求爬升時(shí)，模板后移至附墻裝置外平面5～10 cm位置，并作適當(dāng)?shù)墓潭ㄌ幚怼＂蹤z查爬升壓力，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)及配置設(shè)定工作壓力（一般設(shè)定工作壓力為7 MPa），操作人員不得擅自改動(dòng)。

（2）爬升流程：

①第一次澆筑的高度為4.6 m；在模板上安裝自爬模埋件總成。②拆除模板，安裝附墻系統(tǒng)；掛好承重主三腳架；安裝第二節(jié)模板，穿好拉桿。③安裝好主平臺(tái)及中平臺(tái)；澆筑第二層混凝土。④安裝上平臺(tái)架體；將上平臺(tái)架體與模板連接好。⑤拆除模板拉桿，推開模板；模板表面清理刷油。⑥安裝第二層附墻掛座。⑦插入導(dǎo)軌；用液壓系統(tǒng)導(dǎo)軌進(jìn)行初次加壓。⑧架體向上爬升一個(gè)澆筑高度。⑨安裝下吊平臺(tái)；重復(fù)①～⑧步驟，進(jìn)入正常施工階段。

（3）爬模合模：

①合模前將模板清理干凈，刷好脫模劑，裝好埋件系統(tǒng)。②測(cè)量模板拉桿孔的位置，檢查是否與鋼筋沖突。③將模板移位，貼近混凝土的表面。④用線墜或儀器校正調(diào)整模板的垂直度。⑤穿好套管、拉桿，擰緊每根對(duì)拉螺桿。⑥復(fù)查模板垂直，緊固每根斜支撐。⑦澆筑混凝土。

4 高速公路高墩柱爬模施工質(zhì)量控制

在高速公路橋梁工程中，高墩柱的施工是確保結(jié)構(gòu)安全和功能性的關(guān)鍵部分。爬模技術(shù)作為一種高效的高墩柱施工方法，其質(zhì)量直接影響整個(gè)橋梁工程的穩(wěn)定性與耐久性。因此，對(duì)爬模施工過程中的質(zhì)量控制進(jìn)行嚴(yán)格管理，是保障工程質(zhì)量的必要措施。施工質(zhì)量控制措施如下[5]：

4.1 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)

高速公路高墩柱爬模施工質(zhì)量控制應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并制定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)。例如，模板安裝的平整度、垂直度應(yīng)符合規(guī)范要求，鋼筋規(guī)格、數(shù)量、位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，混凝土強(qiáng)度、配合比、澆筑方式等應(yīng)符合施工工藝要求。

4.2 材料質(zhì)量控制

材料質(zhì)量控制是施工質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，主要包括模板材料、鋼筋材料和混凝土原材料的質(zhì)量控制。具體措施包括：

模板材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受施工荷載和保證結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確性。

鋼筋材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，具有質(zhì)量證明文件和檢驗(yàn)報(bào)告，并按照規(guī)定進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收和復(fù)檢。

混凝土原材料應(yīng)符合施工要求，對(duì)水泥、骨料、添加劑等原材料進(jìn)行質(zhì)量檢查和控制，保證混凝土的質(zhì)量和性能。

4.3 施工過程質(zhì)量控制

施工過程質(zhì)量控制是施工質(zhì)量控制的核心，主要包括模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。具體措施包括：

模板安裝應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，保證模板的平整度、垂直度和穩(wěn)定性符合相關(guān)要求。在安裝過程中，應(yīng)加強(qiáng)模板固定和支撐，防止模板移位和變形。

鋼筋綁扎應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，保證鋼筋的規(guī)格、數(shù)量、位置準(zhǔn)確無誤。在鋼筋骨架制作和安裝過程中，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋骨架的固定和支撐，防止鋼筋移位和變形。

混凝土澆筑應(yīng)按照施工工藝要求進(jìn)行，控制好混凝土的配合比、澆筑方式、振搗方式等。在澆筑過程中，應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和保濕，防止混凝土開裂和收縮。

4.4 質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)估方法

質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)估是施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，主要包括外觀檢測(cè)、尺寸檢測(cè)、強(qiáng)度檢測(cè)等方面。具體措施包括：

外觀檢測(cè)：通過目視檢查、測(cè)量工具等方法對(duì)高墩柱的外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，如表面平整度、色澤均勻性等。

尺寸檢測(cè)：通過測(cè)量工具對(duì)高墩柱的尺寸進(jìn)行檢測(cè)，如模板安裝的尺寸誤差、混凝土澆筑的厚度等。

強(qiáng)度檢測(cè)：通過取樣試驗(yàn)、無損檢測(cè)等方法對(duì)高墩柱的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，如混凝土抗壓強(qiáng)度等。

5 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)高速公路高墩柱爬模施工質(zhì)量控制的深入探討中，可以看出質(zhì)量控制對(duì)于確保橋梁工程安全、穩(wěn)定及延長(zhǎng)使用壽命的重要性。通過前文的分析，明確了在高墩柱爬模施工的各個(gè)階段實(shí)施全面質(zhì)量管理的必要性。隨著技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的積累，爬模施工技術(shù)和質(zhì)量控制方法也在不斷發(fā)展和完善。因此，持續(xù)的研究和創(chuàng)新是推動(dòng)高速公路橋梁工程質(zhì)量提升的動(dòng)力源泉，相信爬模技術(shù)將在未來的高速公路建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用，以推動(dòng)我國(guó)高速公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

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