高架橋薄壁高墩爬模施工工藝

許方勇，湯榮玲

(中鐵四局集團(tuán)五公司，江西九江332000)

1.工程概況

    峽山高架橋位于江西省瑞贛高速公路ASll標(biāo)段，全長488 m，主線跨峽山谷盆地，為雙幅分離式結(jié)構(gòu)，橋面寬25.5m。大橋上部結(jié)構(gòu)為(4 x40)+(4×40)+(4×40)m預(yù)應(yīng)力混凝土T型連續(xù)梁組合體系，共設(shè)3聯(lián)；下部結(jié)構(gòu)為挖(鉆)孔灌注樁基礎(chǔ)等截面實(shí)心薄壁墩身。大橋共有22個(gè)墩身，其中高度大于30m的有l6個(gè)，最高為39.26 m，墩身截面尺寸為6.5 m×2.2 m。綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、技術(shù)、工期等各項(xiàng)因素，高墩身采用液壓爬升模板(以下簡稱“爬模”)施工。“爬模”具有結(jié)構(gòu)整體性好、安全系數(shù)高、操作方便等特點(diǎn)。

2.工藝原理及結(jié)構(gòu)體系組成

    2.1工藝原理

    液壓爬模的爬升通過液壓油缸對導(dǎo)向提升桿(俗稱爬桿或拉桿)和提升架交替頂升來帶動(dòng)模板提升，提升桿和提升架二者之間可進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，提升架支承在已澆筑的混凝土面上，提升桿一端穿過千斤頂?shù)男究祝�承受爬升模板和操作平臺(tái)的全部荷載，一端連接模板的圍圈加固部位，兩者之間無相對運(yùn)動(dòng)。提升架的4個(gè)角各安裝一臺(tái)YCDl5 一200千斤頂，每次提升以千斤頂?shù)囊粋�(gè)回程為限(20 cm)。在液壓油缸的出油管安裝一個(gè)分油器，可使4個(gè)面以同樣速  度同步上升，從而保證爬模的豎直度。固定千斤頂上螺栓后啟動(dòng)油泵，模板就跟著提升桿向上爬升，在達(dá)到一個(gè)回程時(shí)，固定千斤頂下的螺栓，防止千斤頂與模板下滑；回油，固定千斤頂上螺栓后啟動(dòng)油泵，爬模板又向上運(yùn)動(dòng)。重復(fù)操作，直至模板爬升至所要求的高度。工作人員通過爬模板外的操作平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。在正常溫度下，混凝土澆筑l2 h后，強(qiáng)度 12 MPa即可拆模。重復(fù)上述過程，模板逐層往上翻轉(zhuǎn)，直至完成全部墩身施工。

    2.2結(jié)構(gòu)體系組成

    爬模裝置由模板系統(tǒng)、操作平臺(tái)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和垂直運(yùn)輸系統(tǒng)四大部分組成。其主要結(jié)構(gòu)如圖l所示。

圖1爬模裝置布置示意(cm)

    2.2.1模板系統(tǒng)

    模板系統(tǒng)由模板、外圍圈及其他附屬配件組成。在施工中主要承受混凝土的側(cè)壓力、沖擊力和爬升時(shí)的摩阻力及模板滑空、糾偏等產(chǎn)生的附加荷載。外圍圈因混凝土的側(cè)壓力和沖擊力而產(chǎn)生的側(cè)向變位，將模板系統(tǒng)和操作平臺(tái)系統(tǒng)連成一體，并將全部荷載傳遞給對拉鋼筋。

    2.2.2操作平臺(tái)系統(tǒng)

    操作平臺(tái)系統(tǒng)主要包括操作平臺(tái)和輔助平臺(tái)。用以提供材料、工具、設(shè)備堆放和施工人員操作的場所，外側(cè)設(shè)置安全防護(hù)欄桿。由于承受的荷載以動(dòng)荷載為主，且變化幅度較大，操作平臺(tái)應(yīng)安放平穩(wěn)、牢靠。輔助平臺(tái)主要用于檢查混凝土質(zhì)量和表面修飾，調(diào)整和拆除模板，引測軸線、高程等工作。輔助平臺(tái)采用角63×6，寬70 cm，鋪5cm馬道板，利用Φ14鋼筋每隔l.5 m懸掛在桁梁上，外側(cè)焊接圍欄，以確保施工人員的安全。

    2.2.3提升系統(tǒng)

    提升系統(tǒng)由提升架、提升桿、千斤頂、液壓控制系統(tǒng)和油路等組成，它承擔(dān)全部爬升模板系統(tǒng)的施工荷載。提升架立柱采用4根高5.4 m、Φ150 mm鋼管，橫梁采用4根12槽鋼焊接。提升桿采用Φ25鋼筋，其長度為6 m。提升桿是千斤頂向上爬升的軌道，又是模板系統(tǒng)與操作平臺(tái)系統(tǒng)的承重支柱，承受著爬模施工過程中的全部荷載，并通過提升架傳遞至混凝土面上。工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)高壓油泵將油液通過換向閥、分油器、截止閥及管路，輸送到各千斤頂。在不斷供油、回油的過程中使千斤頂活塞不斷地壓縮、復(fù)位，將全部爬升模板裝置向上提升到需要高度。

    液壓爬升模板施工采用單向作用楔塊式千斤頂，具有加工簡單，卡頭下滑小，鎖緊能力強(qiáng)，無“回降”現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。施工時(shí)，最大豎向荷載約30t。整套裝置設(shè)置4臺(tái)額定起重量為15 t的千斤頂。

    2.2.4垂直運(yùn)輸系統(tǒng)

    垂直運(yùn)輸系統(tǒng)是人員、材料上下的通道，它由塔吊系統(tǒng)、  吊籠等組成。根據(jù)施工現(xiàn)場情況(跨徑為40m)，選用  QTZ638型塔式起重機(jī)。

3.爬模工藝流程及操作要點(diǎn)

    3.1爬模拼裝

    爬模采用l500 mmX l500 mm矩形桁架梁作為模板的圍圈，桁架梁主梁采用80×8角鋼，腹桿采用63×6角  鋼；模板采用=6 mm鋼板，模板高度從底面往上分為l m、2 m、2 m三節(jié)高計(jì)5 m。由于各組成構(gòu)件重量較輕，安裝時(shí)由人工配合塔吊提吊設(shè)備，在已完工的承臺(tái)上進(jìn)行。其安裝  順序一般先形成骨架后完善細(xì)部，當(dāng)模板爬升到一定高度時(shí)  (一般為3 m左右)，安裝輔助平臺(tái)。

    3.2墩身首節(jié)段施工

    3.2.1施工準(zhǔn)備

    墩身首節(jié)為實(shí)心段，高度定為6 m。塔吊吊裝定型鋼模合模澆筑，完成后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行爬模系統(tǒng)的安裝。

    承臺(tái)表面位于墩身處應(yīng)鑿毛處理，鑿去混凝土的表層浮漿2—3 em，直至露出粗骨料為止，以保證新舊混凝土的接觸良好。

    3.2.2鋼筋綁扎

    首段墩身鋼筋測量先在承臺(tái)位置放出墩身輪廓線及墩身6 m處標(biāo)高，鋼筋工根據(jù)點(diǎn)位和水平高程搭設(shè)鋼筋控制架和埋設(shè)鋼筋網(wǎng)片。

    墩身豎向鋼筋主筋采用9 m定尺，上下主筋豎向采用鐓粗直螺紋套筒連接，同一斷面鋼筋接頭數(shù)量不超過鋼筋總數(shù)量的50％；上、下接頭斷面錯(cuò)開，錯(cuò)開距離為1.2 m。水平鋼筋采用搭接。鋼筋綁扎時(shí)先按同一方向同時(shí)進(jìn)行內(nèi)、外層主筋的綁扎。主筋接長完畢后，進(jìn)行環(huán)向水平鋼筋綁扎，形成整體鋼筋骨架。

    3.2.3合模

    首節(jié)段模板安裝前測量放線出4個(gè)角點(diǎn)。通過4個(gè)角點(diǎn)彈墨線確定模板底口位置，以承臺(tái)混凝土表面預(yù)埋的鐵件對模板進(jìn)行固定，底121水平由砂漿找平層控制，設(shè)置止?jié){帶或者軟泡沫帶，模板底口內(nèi)外側(cè)均用水泥砂漿堵縫，防止漏漿。模板拼縫用雙面膠帶止?jié){，合模后用PVC管套住對拉螺桿加固。模板頂部設(shè)置纜風(fēng)繩進(jìn)行模板固定及校正模板的垂直度。在關(guān)模完成之后，測量復(fù)核模板的垂直度及位置。

    3.2.4混凝土澆筑

    首節(jié)混凝土方量約為85．8 m3。混凝土運(yùn)輸采用塔吊吊送料斗入倉，漏斗下加掛串筒距底部2 m，防止混凝土因下落高度過大產(chǎn)生離析。

    混凝土澆筑采用分層澆筑，每層控制厚度為30 cm。混凝土振搗采用50型插入式振搗器進(jìn)行振搗。振搗時(shí)嚴(yán)格按照混凝土操作規(guī)程進(jìn)行操作。振搗棒不能與模板相接觸。不能用振搗器驅(qū)趕混凝土長距離流動(dòng)以防止混凝土過振離析。混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，標(biāo)志為混凝土停止下沉，不冒氣泡、泛漿、表面平坦。混凝土搗實(shí)后l.5 h到混凝土初凝前不得受到振動(dòng)。

    墩身混凝土強(qiáng)度達(dá)到2 MPa后可以進(jìn)行脫模，脫模后應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)。采用噴淋灑水養(yǎng)護(hù)，即在操作平臺(tái)最下端四周安裝一排4,25PVC管，在PVC管上面向墻身混凝土每隔5em打一直徑為2 mm小眼，PVC管下端連接塑料軟管，隨著爬模上升，軟管可以加長，通過高壓水泵抽水養(yǎng)護(hù)。

    3.3墩身第二節(jié)段施工

    在首節(jié)段混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度后，按規(guī)范對施工接縫進(jìn)行鑿毛處理；用塔吊把提升架放到已澆筑首節(jié)混凝土頂面上，松動(dòng)“U”模板上螺母2—3 cm(螺桿長5 em)，拆除PVC管里的對拉鋼筋，將模板與墩身脫開l-2 cm，進(jìn)行爬模爬升。

    3.4爬架爬升

    爬架爬升按以下操作步驟進(jìn)行：調(diào)整步進(jìn)裝置棘塊一致向下一打開液壓缸進(jìn)油閥門一啟動(dòng)液壓控制柜一頂升油缸(一個(gè)回程為200 mm)一帶動(dòng)提升桿提起模板一擰緊千斤頂下的螺帽一回油一擰緊千斤頂上的螺帽一啟動(dòng)液壓控制柜一頂升油缸(一個(gè)回程為200 mm)一帶動(dòng)提升桿提起模板一擰緊千斤頂下的螺帽一回油一擰緊千斤頂上的螺帽一如此循環(huán)到達(dá)設(shè)計(jì)高度一關(guān)閉液壓缸進(jìn)油閥門，關(guān)閉液壓控制柜，切斷電源一安裝對拉鋼筋。

    通過爬架上的千斤頂裝置將模板調(diào)整到位后，在模板底口采取封閉防止漏漿的措施，即在外壁上注射玻璃膠。其余按常規(guī)方法進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑方法與首節(jié)段澆筑相同。

    3.5墩身正常節(jié)段的循環(huán)施工

    墩身在進(jìn)入正常節(jié)段施工后，均為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段(4．5 m)進(jìn)行重復(fù)循環(huán)作業(yè)，每個(gè)節(jié)段主要工序包括：爬架爬升一接長。墩身鋼筋，并進(jìn)行綁扎一關(guān)模并校核一澆筑混凝土一混凝土脫模、養(yǎng)護(hù)。

    3.6線型控制

    高墩身爬模施工，墩身垂直度、軸線偏位和高程的控制是關(guān)鍵。高程測量用水準(zhǔn)儀將基準(zhǔn)標(biāo)高引測到混凝土墻身上，以后每次用直尺向上引測標(biāo)高。為確保墩頂高程，同時(shí)用長鋼尺在已完成的墩身上引測，并輔以全站儀引測，三種方法相互校核。軸線測量用線錘測中法和激光垂度儀測定法相結(jié)合，以爬升平臺(tái)水平為基準(zhǔn)，在提升架的兩條軸線上引一點(diǎn)作為線錘校對點(diǎn)，提升4.5 m(最后一次提升到設(shè)計(jì)高度)時(shí)，將限位器調(diào)至該裝置，提升完后，觀測線錘情況，結(jié)合水平來處理，即在4根提升桿上用水平管測出同一標(biāo)高，將千斤頂上螺母固定在同一標(biāo)高處，啟動(dòng)油泵，使千斤頂爬升至同一標(biāo)高。每10 m 用激光垂度儀校核縱橫軸線，確保墩身垂直度和中線偏差不累積。

4.勞動(dòng)組織

    從施工工期、經(jīng)濟(jì)成本和塔吊臂長等考慮，施工中制作6套爬模，每套模板高5 m，另加一套1 m，高的底節(jié)，第一次澆筑混凝土6 m高，以后每次澆筑混凝土4．5 m；每套模板周轉(zhuǎn)期為3 d，每天可以施工兩節(jié)。

    6套液壓爬模配備：采用兩班l2 h作業(yè)方式，技術(shù)主管1人，跟班班長2人，鋼筋工20人，混凝土工l5人，電工l人， 電焊工5人，修面養(yǎng)護(hù)工2人，爬模維護(hù)工2人，雜工2人，合計(jì)50人。

5.效益分析

    同傳統(tǒng)的施工方法相比，本工藝有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，橋墩越高，效益越顯著。通過峽山高架橋墩身爬模的施工情況可以明顯發(fā)現(xiàn)其施工質(zhì)量穩(wěn)定，安全及易于控制的優(yōu)點(diǎn)。

    (1)高墩身采用爬模施工技術(shù)，節(jié)省了大量的墩身支架、模板和起吊設(shè)備的投入，整個(gè)爬模裝置簡單，投入小，可大大節(jié)約成本。

    (2)與其他高墩施工方法相比，爬模施工最大特點(diǎn)就是安全。因其減少了高空安裝和拆除模板作業(yè)，整個(gè)爬模裝置荷載由提升架、提升桿等傳遞至已澆筑混凝土墩身，安全穩(wěn)固。

    (3)簡化了立模、拆模等工序，能使混凝土連續(xù)作業(yè)，加快了施工進(jìn)度，縮短了工期。施工速度塊，平均每3 d一個(gè)節(jié)段，共投入6套液壓爬模，每月完成6個(gè)墩身。

參考文獻(xiàn)

[1]JTJ 041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[s]． 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 溫紅娟 尹維維 編輯  文徑 審核)