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標段，全長488 m，主線跨峽山谷盆地，為雙幅分離式結構，橋面寬25.5m。大橋上部結構為(4 x40)+(4×40)+(4×40)m預應力混凝土T型連續(xù)梁組合體系，共設3聯；下部結構為挖(鉆)孔灌注樁基礎等截面實心薄壁墩身。大橋共有22個墩身，其中高度大于30m的有l6個，最高為39.26 m，墩身截面尺寸為6.5 m×2.2 m。綜合考慮經濟、安全、技術、工期等各項因素，高墩身采用液壓爬升模板(以下簡稱“爬模”)施工。“爬模”具有結構整體性好、安全系數高、操作方便等特點。

2.工藝原理及結構體系組成

    2.1工藝原理

    液壓爬模的爬升通過液壓油缸對導向提升桿(俗稱爬桿或拉桿)和提升架交替頂升來帶動模板提升，提升桿和提升架二者之間可進行相對運動。工作時，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的芯孔，承受爬升模板和操作平臺的全部荷載，一端連接模板的圍圈加固部位，兩者之間無相對運動。提升架的4個角各安裝一臺YCDl5 一200千斤頂，每次提升以千斤頂的一個回程為限(20 cm)。在液壓油缸的出油管安裝一個分油器，可使4個面以同樣速  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油泵，模板就跟著提升桿向上爬升，在達到一個回程時，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油泵，爬模板又向上運動。重復操作，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進行作業(yè)。在正常溫度下，混凝土澆筑l2 h后，強度 12 MPa即可拆模。重復上述過程，模板逐層往上翻轉，直至完成全部墩身施工。

    2.2結構體系組成

    爬模裝置由模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、提升系統(tǒng)和垂直運輸系統(tǒng)四大部分組成。其主要結構如圖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壓力、沖擊力和爬升時的摩阻力及模板滑空、糾偏等產生的附加荷載。外圍圈因混凝土的側壓力和沖擊力而產生的側向變位，將模板系統(tǒng)和操作平臺系統(tǒng)連成一體，并將全部荷載傳遞給對拉鋼筋。

    2.2.2操作平臺系統(tǒng)

    操作平臺系統(tǒng)主要包括操作平臺和輔助平臺。用以提供材料、工具、設備堆放和施工人員操作的場所，外側設置安全防護欄桿。由于承受的荷載以動荷載為主，且變化幅度較大，操作平臺應安放平穩(wěn)、牢靠。輔助平臺主要用于檢查混凝土質量和表面修飾，調整和拆除模板，引測軸線、高程等工作。輔助平臺采用角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，由電動機帶動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，無“回降”現象等優(yōu)點。施工時，最大豎向荷載約30t。整套裝置設置4臺額定起重量為15 t的千斤頂。

    2.2.4垂直運輸系統(tǒng)

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

3.爬模工藝流程及操作要點

    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5 m。由于各組成構件重量較輕，安裝時由人工配合塔吊提吊設備，在已完工的承臺上進行。其安裝  順序一般先形成骨架后完善細部，當模板爬升到一定高度時  (一般為3 m左右)，安裝輔助平臺。

    3.2墩身首節(jié)段施工

    3.2.1施工準備

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

    承臺表面位于墩身處應鑿毛處理，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位置放出墩身輪廓線及墩身6 m處標高，鋼筋工根據點位和水平高程搭設鋼筋控制架和埋設鋼筋網片。

    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量不超過鋼筋總數量的50％；上、下接頭斷面錯開，錯開距離為1.2 m。水平鋼筋采用搭接。鋼筋綁扎時先按同一方向同時進行內、外層主筋的綁扎。主筋接長完畢后，進行環(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個角點。通過4個角點彈墨線確定模板底口位置，以承臺混凝土表面預埋的鐵件對模板進行固定，底121水平由砂漿找平層控制，設置止?jié){帶或者軟泡沫帶，模板底口內外側均用水泥砂漿堵縫，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。模板頂部設置纜風繩進行模板固定及校正模板的垂直度。在關模完成之后，測量復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型插入式振搗器進行振搗。振搗時嚴格按照混凝土操作規(guī)程進行操作。振搗棒不能與模板相接觸。不能用振搗器驅趕混凝土長距離流動以防止混凝土過振離析。混凝土應振搗密實，標志為混凝土停止下沉，不冒氣泡、泛漿、表面平坦。混凝土搗實后l.5 h到混凝土初凝前不得受到振動。

    墩身混凝土強度達到2 MPa后可以進行脫模，脫模后應灑水養(yǎng)護。采用噴淋灑水養(yǎng)護，即在操作平臺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。

    3.3墩身第二節(jié)段施工

    在首節(jié)段混凝土達到脫模強度后，按規(guī)范對施工接縫進行鑿毛處理；用塔吊把提升架放到已澆筑首節(jié)混凝土頂面上，松動“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，進行爬模爬升。

    3.4爬架爬升

    爬架爬升按以下操作步驟進行：調整步進裝置棘塊一致向下一打開液壓缸進油閥門一啟動液壓控制柜一頂升油缸(一個回程為200 mm)一帶動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液壓控制柜一頂升油缸(一個回程為200 mm)一帶動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)到達設計高度一關閉液壓缸進油閥門，關閉液壓控制柜，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

    墩身在進入正常節(jié)段施工后，均為標準節(jié)段(4．5 m)進行重復循環(huán)作業(yè)，每個節(jié)段主要工序包括：爬架爬升一接長。墩身鋼筋，并進行綁扎一關模并校核一澆筑混凝土一混凝土脫模、養(yǎng)護。

    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鍵。高程測量用水準儀將基準標高引測到混凝土墻身上，以后每次用直尺向上引測標高。為確保墩頂高程，同時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合，以爬升平臺水平為基準，在提升架的兩條軸線上引一點作為線錘校對點，提升4.5 m(最后一次提升到設計高度)時，將限位器調至該裝置，提升完后，觀測線錘情況，結合水平來處理，即在4根提升桿上用水平管測出同一標高，將千斤頂上螺母固定在同一標高處，啟動油泵，使千斤頂爬升至同一標高。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.勞動組織

    從施工工期、經濟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)護工2人，爬模維護工2人，雜工2人，合計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、經濟效益，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)現其施工質量穩(wěn)定，安全及易于控制的優(yōu)點。

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

    (2)與其他高墩施工方法相比，爬模施工最大特點就是安全。因其減少了高空安裝和拆除模板作業(yè)，整個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)，加快了施工進度，縮短了工期。施工速度塊，平均每3 d一個節(jié)段，共投入6套液壓爬模，每月完成6個墩身。

參考文獻

[1]JTJ 041—2000公路橋涵施工技術規(guī)范[s]． 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 溫紅娟 尹維維 編輯  文徑 審核)