公路橋梁建設(shè)中高墩爬模施工技術(shù)分析

摘要 文章以論述公路橋梁高墩爬模施工技術(shù)的具體應(yīng)用為研究目的，結(jié)合S308線眉山市洪雅縣袁坪至瓦屋山鎮(zhèn)段新建公路工程沿線高墩橋梁實(shí)例，探討了高墩爬模施工技術(shù)的具體應(yīng)用。結(jié)果顯示，案例工程各高墩樁均如期完工，并都達(dá)到了驗(yàn)收要求標(biāo)準(zhǔn)，且在施工期間未出現(xiàn)安全事故，取得了理想的施工效果。由此可見(jiàn)，對(duì)于大型高墩橋梁可采用爬模施工法，能夠有效保障施工質(zhì)量，在保工期、提高安全性等方面也具有一定的積極作用，可供同類工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞 公路橋梁；高墩；爬模技術(shù)；施工技術(shù)；爬模系統(tǒng)

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）13-0055-03

0 引言

高墩爬模施工技術(shù)作為一項(xiàng)高效、安全、經(jīng)濟(jì)的新型施工技術(shù)，在解決高墩混凝土澆筑難題上展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用到大型公路橋梁工程中。該文系統(tǒng)地闡述和探討了高墩爬模施工技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)高墩爬模施工技術(shù)在高墩橋梁工程中的具體應(yīng)用及其實(shí)際應(yīng)用效果展開(kāi)討論，并重點(diǎn)分析了爬模安裝、爬升等關(guān)鍵工序，具體內(nèi)容如下。

1 高墩爬模施工技術(shù)概述

1.1 高墩爬模技術(shù)定義與分類

1.1.1 爬模技術(shù)的定義

爬模技術(shù)，即爬升模板技術(shù)，是一種在高層建筑、橋梁等工程中廣泛應(yīng)用的施工技術(shù)，其核心在于利用自爬升設(shè)備，使模板體系在施工過(guò)程中能夠隨著工程結(jié)構(gòu)的升高而逐層爬升。

1.1.2 高墩爬模技術(shù)的分類及特點(diǎn)

（1）按照模板的構(gòu)造形式，高墩爬模技術(shù)可以分為固定式爬模和移動(dòng)式爬模。固定式爬模在施工過(guò)程中，模板的位置相對(duì)固定，通過(guò)爬升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模板的逐層爬升。而移動(dòng)式爬模則可以在施工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)模板的水平和垂直移動(dòng)，以適應(yīng)不同形狀和尺寸的高墩施工。

（2）根據(jù)爬升方式的不同，高墩爬模技術(shù)可以分為液壓爬模和電動(dòng)爬模。液壓爬模利用液壓傳動(dòng)原理，通過(guò)液壓油缸驅(qū)動(dòng)模板體系的爬升，具有爬升速度快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。而電動(dòng)爬模則采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模板體系的爬升。

1.2 高墩爬模技術(shù)的適用范圍及優(yōu)勢(shì)

1.2.1 高墩爬模技術(shù)的適用范圍

高墩爬模技術(shù)主要適用于高度較大、形狀規(guī)則的高墩施工。在大型橋梁、高速公路、城市軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，經(jīng)常面對(duì)高墩施工的問(wèn)題。高墩爬模技術(shù)以其高效、安全、靈活的特點(diǎn)，成為這些工程中解決高墩施工難題的理想選擇。同時(shí)，高墩爬模技術(shù)還可以根據(jù)不同的工程需求進(jìn)行定制和優(yōu)化，以適應(yīng)各種復(fù)雜的建筑形式。

1.2.2 高墩爬模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

高墩爬模技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1]：

（1）施工效率高。高墩爬模技術(shù)采用自爬升設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)模板體系的快速爬升和拆卸，從而大幅度提高施工效率。相比傳統(tǒng)的模板施工方法，高墩爬模技術(shù)可以顯著縮短工期，降低施工成本。

（2）施工質(zhì)量好。高墩爬模技術(shù)采用預(yù)制模板，可以實(shí)現(xiàn)高精度的施工。同時(shí)，模板體系在逐層爬升和拆卸過(guò)程中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而確保施工質(zhì)量的穩(wěn)定和可靠。

（3）施工安全性高。高墩爬模技術(shù)在施工過(guò)程中，模板體系始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以有效防止模板倒塌、傾覆等安全事故的發(fā)生。此外，高墩爬模技術(shù)還配備了完善的安全防護(hù)設(shè)施和操作規(guī)范，以確保施工人員的安全。

（4）環(huán)保節(jié)能。高墩爬模技術(shù)采用預(yù)制模板和自爬升設(shè)備，減少了現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)和廢棄物產(chǎn)生，有利于環(huán)保和節(jié)能。同時(shí)，高墩爬模技術(shù)在施工過(guò)程中的噪聲和振動(dòng)較小，對(duì)周邊環(huán)境的影響較小。

2 高墩爬模施工技術(shù)原理與流程

2.1 項(xiàng)目概況

S308線眉山市洪雅縣袁坪至瓦屋山鎮(zhèn)段新建工程起訖樁號(hào)為K0+430.973～K21+746.313，全長(zhǎng)21.311 km，采用二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度為12 m，設(shè)計(jì)速度60 km/h，橋梁與路基同寬，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-?級(jí)；全線共24座橋梁，其中特大橋3座、大橋13座、中橋8座，總橋長(zhǎng)4 757.61 m；高墩柱均采用群樁基礎(chǔ)、矩形承臺(tái)，其中特大橋主墩承臺(tái)為大體積混凝土；墩高超過(guò)40 m的橋梁有4座，超過(guò)40 m高墩有10座，最高墩柱高達(dá)93.70 m。

2.2 爬模系統(tǒng)的組成與工作原理

2.2.1 爬模系統(tǒng)的組成

爬模系統(tǒng)的核心組成部分主要包括模板體系、爬升機(jī)構(gòu)、工作平臺(tái)以及安全控制系統(tǒng)[2]。

（1）模板體系是爬模系統(tǒng)的基本框架，通常由面板、支撐結(jié)構(gòu)和連接件等組成。模板體系的主要功能是提供施工所需的穩(wěn)定工作面和準(zhǔn)確的形狀尺寸，確保施工質(zhì)量。

（2）爬升機(jī)構(gòu)是爬模系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)模板體系的逐層爬升。爬升機(jī)構(gòu)通常由液壓或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和爬升裝置等組成，其設(shè)計(jì)需要確保爬升過(guò)程的平穩(wěn)性和安全性。

（3）工作平臺(tái)位于模板體系之上，為施工人員提供作業(yè)空間。工作平臺(tái)通常配備有安全的防護(hù)設(shè)施，以確保施工人員的安全。

（4）安全控制系統(tǒng)是爬模系統(tǒng)的安全保障，負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。安全控制系統(tǒng)通常包括傳感器、監(jiān)控設(shè)備和預(yù)警系統(tǒng)等，以確保施工過(guò)程的安全。

2.2.2 爬模系統(tǒng)工作原理

爬模系統(tǒng)的工作原理主要基于模板體系的逐層爬升和工作平臺(tái)的穩(wěn)定支撐。在施工過(guò)程中，首先通過(guò)爬升機(jī)構(gòu)將模板體系提升到預(yù)定高度，然后進(jìn)行模板的安裝和固定。隨后，施工人員在工作平臺(tái)上進(jìn)行鋼筋骨架的綁扎、混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)等作業(yè)。當(dāng)一層施工完成后，爬升機(jī)構(gòu)再次啟動(dòng)，將模板體系和工作平臺(tái)提升至下一層，繼續(xù)下一輪的施工。

2.3 高墩爬模施工流程

結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)，制定的高墩爬模施工流程圖如圖1所示[3]。

3 高墩爬模施工技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題分析

3.1 主墩爬模施工總體設(shè)計(jì)思路

（1）最高墩身的混凝土澆筑共分為21節(jié)，每節(jié)澆筑4.5 m。

（2）支架采用重型液壓自爬模ZPM100，單支共10榀下架體，其中順橋向一個(gè)面2榀，橫橋向一個(gè)面3榀。

（3）模板配置高度為4 650 mm，最大澆筑高度為4 500 mm，下包100 mm，上挑50 mm；MBB及NMB2模板由多個(gè)小塊模板組成，澆筑2～4模后需拆卸1塊小模板。

3.2 模板設(shè)計(jì)

3.2.1 主墩外模板設(shè)計(jì)

墩身大模板采用鋼模板體系。面板為5 mm厚鋼板，邊肋為12 mm厚鋼板；豎直方向的加強(qiáng)筋使用單根10號(hào)槽形鋼，其間隔保持在400 mm以下；而在橫向上，加強(qiáng)筋則選用了雙層14號(hào)槽形鋼，豎向間距不超過(guò)1 350 mm；中間增加橫向梅花芯料，采用8 mm鋼板。

3.2.2 主墩內(nèi)模板設(shè)計(jì)

順橋向：由于該側(cè)結(jié)構(gòu)尺寸不變，模板采用鋼模板體系。面板為5 mm厚鋼板，邊肋為12 mm厚鋼板；豎直方向的加強(qiáng)筋使用單根10號(hào)槽形鋼，其間隔保持在400 mm以下；而在橫向上，加強(qiáng)筋則選用了雙層14號(hào)槽形鋼，豎向間距不超過(guò)1 350 mm；中間增加橫向梅花芯料，采用8 mm鋼板。

橫橋向：由于該側(cè)結(jié)構(gòu)尺寸變化，模板采用木模板。面板為15 mm膠合板；豎向龍骨為100×100號(hào)槽鋼，布置間距不超過(guò)250 mm；橫向背楞采用雙10號(hào)槽鋼，豎向間距不超過(guò)1 350 mm。

3.2.3 模板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

模板之間通過(guò)邊肋上的螺栓孔用螺栓連接，陽(yáng)角處設(shè)陽(yáng)角斜拉桿。內(nèi)外模板之間采用D20型高強(qiáng)度螺栓實(shí)現(xiàn)相互拉緊，螺栓的抗拉應(yīng)力達(dá)到255 kN。在橫向上，螺栓的布置間隔保持在1 200 mm以內(nèi)，在豎直方向上，則安裝了四根拉桿，拉桿使用D20型蝶形螺母和墊圈進(jìn)行固定。

D20型高強(qiáng)度螺栓的拉伸能力達(dá)到255 kN，經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算，當(dāng)拉桿在橫向上的布置間隔不超過(guò)1 200 mm時(shí)，便可有效承受混凝土澆筑時(shí)的側(cè)向壓力。

3.2.4 架體平面設(shè)計(jì)

（1）主墩墩身采用液壓爬模體系，并在主墩上設(shè)置了10個(gè)爬模位置，這些位置之間的最大距離為5.0 m。

（2）爬模的架設(shè)采取雙層桁架平臺(tái)設(shè)計(jì)，采用后移技術(shù)進(jìn)行模板的后移，這種后移裝置與架體設(shè)計(jì)為一體化，確保模板能夠后移500 mm，以便為附墻掛座的安裝提供足夠的施工空間。

3.3 爬模安裝

3.3.1 爬模安裝流程

爬模的安裝步驟包括：開(kāi)始安裝前的準(zhǔn)備工作、搭建三腳架、構(gòu)建三腳架結(jié)構(gòu)、三腳架的起吊、上支架與模板的組裝和吊裝、安裝液壓缸和防墜裝置、導(dǎo)軌的設(shè)置、液壓系統(tǒng)的部署以及爬模結(jié)構(gòu)的安全保護(hù)設(shè)施（包括但不限于安全網(wǎng)、防墜網(wǎng)、消防器材、照明燈具等）的安裝，最后進(jìn)行安裝質(zhì)量的驗(yàn)收[4]。

3.3.2 組裝三腳架及平臺(tái)

準(zhǔn)備兩片300 mm×2 440 mm的木板，按爬錐中心到中心間距擺放于水平地面，確保兩軸線平行且?jiàn)A角為90 °，對(duì)角線誤差≤2 mm。將三腳架扣放于木板軸線上，確保中心到中心間距與爬錐相同，對(duì)角線誤差≤2 mm。安裝平臺(tái)立桿，用扣件連接鋼管，三腳架間同樣用鋼管扣件連接，并加設(shè)斜拉鋼管以增強(qiáng)穩(wěn)定性。

3.3.3 安裝平臺(tái)板

平臺(tái)應(yīng)平整且穩(wěn)固，對(duì)于與部件沖突的位置需進(jìn)行開(kāi)孔以確保架體的正常使用。隨后，需再次校驗(yàn)兩個(gè)三腳架的中心到中心間距是否與首次澆筑的爬錐位置一致。各層平臺(tái)梁將架體連接后，各層平臺(tái)板需用鋼跳板全面鋪設(shè)，并確?？p隙小于5 mm。轉(zhuǎn)角處及靠墻內(nèi)側(cè)需設(shè)置翻板以嚴(yán)密封邊，防止墜物傷人。

3.3.4 吊裝三腳架

整個(gè)架構(gòu)組裝完成后，應(yīng)將其整體提升，并穩(wěn)妥地懸掛在最初澆筑階段預(yù)設(shè)的承重螺栓（即掛座體）上，隨后插入防護(hù)銷以確保安全。

3.3.5 組裝上桁架及模板

安裝上支架和操作平臺(tái)，確保使用鋼管扣件的緊固連接。在模板下方墊設(shè)四根木梁，按照拼裝圖逐步組裝模板，并確保模板與上支架緊固，防止吊裝時(shí)晃動(dòng)。平臺(tái)應(yīng)平整且穩(wěn)固，并在與部件沖突處開(kāi)設(shè)適當(dāng)孔洞以保障架體功能。

3.3.6 吊裝模板及上桁架

將已拼裝的模板與架體整體吊裝，并平穩(wěn)掛載于預(yù)埋的受力螺栓（掛座體）上，隨后插入安全插銷。通過(guò)調(diào)節(jié)后移拉桿校正模板角度。至此，吊裝過(guò)程完畢。

3.4 爬模施工爬升

3.4.1 爬模施工爬升流程

爬模施工爬升流程：混凝土澆筑—拆模后移—鋼筋綁扎—附墻裝置安裝—導(dǎo)軌提升—架體爬升—模板清理涂脫模劑—預(yù)埋件固定—合?！炷翝仓?。

預(yù)埋件安裝：爬錐通過(guò)受力螺栓固定在模板上，孔內(nèi)涂黃油并擰緊高強(qiáng)螺桿，防止混凝土流入螺紋。埋件板擰于螺桿另一端，錐面朝向模板的反方向。

鋼筋與埋件沖突處理：鋼筋與埋件沖突時(shí)，需移位鋼筋后合模。

提升導(dǎo)軌操作：上下?lián)Q向盒內(nèi)的換向裝置在提升時(shí)調(diào)整為同時(shí)向上，頂住導(dǎo)軌。爬升架體時(shí)，換向裝置應(yīng)調(diào)整為向下，同樣頂住導(dǎo)軌。導(dǎo)軌提升后，拆除下層附墻裝置及爬錐以備周轉(zhuǎn)。附墻裝置及爬錐共3套，其中2套壓在導(dǎo)軌下，1套用于周轉(zhuǎn)。

3.4.2 爬模施工爬升技術(shù)要求

爬模施工爬升技術(shù)要求包括以下內(nèi)容[5]：

（1）合模前需確保模板清潔、脫模劑涂刷均勻、埋件系統(tǒng)安裝妥當(dāng)。測(cè)量模板拉桿孔位置，避免與鋼筋沖突，如遇沖突則需移位鋼筋后合模。

（2）校正模板垂直度，確保套管、拉桿安裝正確并擰緊對(duì)拉螺桿。

（3）混凝土振搗時(shí)，嚴(yán)禁振搗棒與受力螺栓等部件接觸。

（4）上層混凝土強(qiáng)度達(dá)10 MPa后，經(jīng)項(xiàng)目部與生產(chǎn)部門(mén)檢查確認(rèn)架體系統(tǒng)安全無(wú)誤后，方可進(jìn)行提升。提升時(shí)需配備臨時(shí)電箱。

（5）澆筑混凝土前，需由技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目總監(jiān)確認(rèn)生產(chǎn)條件，同意后方可澆筑。

（6）爬升架體或?qū)к墪r(shí)，液壓控制臺(tái)需專人操作，確保同步爬升。每爬升50 mm暫停并檢查其同步性，如有不同步現(xiàn)象，需調(diào)節(jié)液壓閥門(mén)以實(shí)現(xiàn)同步。

（7）拆模時(shí)，先松對(duì)拉螺桿，調(diào)節(jié)后移蝶形螺母，通過(guò)后移拉桿以帶動(dòng)模板后移。

4 結(jié)語(yǔ)

高墩爬模施工技術(shù)對(duì)于公路橋梁建設(shè)具有重大價(jià)值，不僅能有效提高施工效率，確保工程質(zhì)量，還能降低施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省成本投入。然而，該技術(shù)在推廣應(yīng)用過(guò)程中仍存在一些亟待解決的問(wèn)題，如施工初期設(shè)備投入較大、適應(yīng)性有待增強(qiáng)等。因此，未來(lái)應(yīng)結(jié)合我國(guó)公路橋梁建設(shè)的實(shí)際需求，加大對(duì)高墩爬模施工技術(shù)的研發(fā)力度，優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)化管理、細(xì)化操作，力求實(shí)現(xiàn)高墩爬模施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和綠色化，推動(dòng)我國(guó)公路橋梁建設(shè)技術(shù)水平邁上新的臺(tái)階。

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收稿日期：2024-02-18

作者簡(jiǎn)介：李錦清（1981—），男，本科，工程師，從事公路工程施工項(xiàng)目管理工作。