郭衛(wèi)琦

(山西省交通建設質(zhì)量安全監(jiān)督局，山西太原 030006)

近年來，我國加快推進交通運輸基礎(chǔ)設施建設，總體建設規(guī)模持續(xù)擴大，交通運輸基礎(chǔ)設施建設進入了新一輪大發(fā)展、大建設時期。在建項目中山區(qū)公路、深水和遠海工程項目增多，公路橋隧工程比例增大。為保證平面線形、縱坡等設計指標滿足高等級公路要求，許多項目設計中高墩橋梁數(shù)量增多，墩高加大。橋梁墩柱增高無疑加大了施工難度，對施工工藝提出更高的要求。為了更好地解決高墩施工遇到的問題，采用適宜的高墩施工方法，本文針對現(xiàn)在工程建設主要采用的三種高墩施工技術(shù)進行了分析，與大家共同進行探討。

現(xiàn)行高墩施工方法主要有三種:翻模、滑模和爬模施工?，F(xiàn)以墩柱尺寸為5.5 m×2.5 m的等截面矩形高墩柱為例加以闡述。

1 無支架翻模施工

1.1 主要構(gòu)成

由模板系統(tǒng)、無支架施工平臺、吊裝設備、附屬設備組成。吊裝設備可采取吊車或塔吊。

1.2 施工工藝及施工要點

1)施工工藝:墩身模板采用組合型大型鋼模板，每個墩柱使用4套鋼模板，每套模板高度為2.25 m，一次翻模澆筑高度為4.5 m。以墩身作為模板支撐主體，拉桿作為模板掛點，上層模板支撐在下層模板上。澆筑完首節(jié)墩柱混凝土后，上部兩層模板作為承載底模，下部兩節(jié)模板作為另一幅墩柱的翻模，左右墩柱交替翻模施工，直至墩身完成。模板上設施工平臺，工作平臺與墩身模板焊接為一體，為墩身施工人員提供作業(yè)平臺。

2)施工控制要點:a.測量控制:墩柱平面控制測量采用三維坐標法，將全站儀架設到橋梁施工控制點，直接測定墩柱四角點三維坐標，并現(xiàn)場用鋼尺校核，保證墩柱平面位置準確。采用全站儀三角高程法控制墩柱標高，采用水準儀測量進行校核。模板豎直度采用重錘法校核，并用激光鉛垂儀校正。b.為保證墩身混凝土外觀質(zhì)量，首先進行模板預拼裝，檢查模板各部分尺寸、模板接縫及平整度。模板試拼完后進行試驗墩澆筑，根據(jù)試驗墩的澆筑控制及試驗墩外觀質(zhì)量總結(jié)經(jīng)驗，對試驗墩出現(xiàn)的情況進行分析，為墩身施工奠定基礎(chǔ)。c.墩身施工中，每節(jié)墩身模板位置和豎直度要用全站儀和垂球、鉛垂儀進行嚴格的檢驗，墩身豎直度要求當H≤30 m時，為H/1500且不大于20 mm，H＞30 m時，為H/3000且不大于30 mm(H為墩身高度)。d.混凝土應分層澆筑，每層約30 cm，混凝土運輸采用罐車，垂直運輸采用輸送泵，泵管最后一節(jié)采用軟管，混凝土垂直下落距離不大于2 m。采用插入式振搗器進行振搗，振搗順序:先振搗角隅，再從邊部向中間振搗，振搗器插入下層5 cm～10 cm，保證上下層混凝土的連續(xù)。e.模板對拉螺桿需采取雙螺栓加固，混凝土澆筑過程要有專職木工看護，防止螺栓松動導致跑模影響混凝土質(zhì)量。f.上翻模板操作前，需通過計算，準確找到每塊模板的重心，翻升時，在模板重心位置掛鉤起吊，以避免起吊模板時，碰撞上層模板而翻轉(zhuǎn)傾斜，造成危險，同時給頂部落模、立模造成不便。g.為解決翻模分節(jié)施工出現(xiàn)接縫錯臺、水泥漿下漏等問題，影響墩身外觀需采取三個防范措施。其一，在最上節(jié)模板距模板頂30 cm設置一層拉桿，在澆筑下一節(jié)段墩身混凝土前，將此層拉桿再次緊固，減少混凝土與模板間的縫隙;其二，在縫隙產(chǎn)生后，用原子灰將水泥漿制成細條狀封堵縫隙。同時在澆筑最初幾盤混凝土時，適當減少坍落度;其三，為事后處理措施，即在翻模后，清除粘附在墩身上的水泥殘漿，并用水清洗。h.混凝土的養(yǎng)護:由于無支架翻模施工的特點，采用傳統(tǒng)的塑料薄膜包裹養(yǎng)護作業(yè)困難，且不安全，使用噴淋養(yǎng)護，受到墩身高度及風力的影響，噴淋水無法有效的噴灑到墩身混凝土表面。綜合考慮，采用涂刷混凝土養(yǎng)護劑的方法進行養(yǎng)護。養(yǎng)護劑采用經(jīng)過實踐驗證的產(chǎn)品，應保證不影響混凝土的外觀及色澤統(tǒng)一。

1.3 翻模施工優(yōu)缺點

1)優(yōu)點:a.工藝簡單、操作方便，可以采用汽車吊配合翻模施工，機械使用靈活，利用率高，成本低。b.人員上下作業(yè)安裝附著式爬梯，安全穩(wěn)固，節(jié)省人工，節(jié)約施工成本，提高了工作效率。無支架施工平臺與模板設計為一個整體，隨模板提升，無需搭設腳手架平臺。c.每個橋墩左右幅墩身模板、鋼筋、混凝土工序流水作業(yè)，提高了施工工效。不需要連續(xù)作業(yè)，中間可以停頓。d.模板數(shù)量少，利用率高，且便于及時清理、整修?；炷疗秸軐?、外表面光滑平順。能夠逐級校正墩身的施工誤差，誤差不積累。

2)缺點:如果墩柱過高時，必須采用塔吊配合施工，靈活性下降，且增加了施工成本。塔吊施工過程中必須配備大型起重系統(tǒng)，自身沒有起重系統(tǒng);對于墩身特別高而數(shù)量很少的情況沒有明顯的優(yōu)勢。

2 滑模施工

2.1 結(jié)構(gòu)組成

滑模裝置組成為:模板系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、操作平臺、液壓系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。

2.2 施工工藝及施工要點

1)滑模施工工藝。墩身采用滑模法分節(jié)施工，墩旁塔吊輔助作業(yè)?；檎w式桁架結(jié)構(gòu)，采用自身液壓千斤頂自主完成向上爬升。

2)施工控制要點:a.測量控制:滑模在滑升過程中，受各種不均勻力影響，模板體系易發(fā)生偏移。為方便及時地觀察模板體系偏移，在四面中心或四角設4根重錘線，每滑升30 cm及時檢查重錘線相對于初始混凝土或基線的位移，并用激光鉛垂儀進行校正。每向上滑升2.1 m，使用全站儀投點法觀測一次，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正，保證變形在2 cm內(nèi)。滑升過程中，通過調(diào)整千斤頂高差逐漸完成自身糾偏?；Ｋ娇刂?一是利用千斤頂?shù)耐狡鬟M行水平控制，二是利用水準管測量，進行水平檢查。b.模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、操作平臺及模板變形情況進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。c.嚴格分層對稱澆筑混凝土，采用插入式振搗器振搗，避免碰撞支撐桿及模板，振搗器插入下層混凝土內(nèi)50 mm～100 mm，模板滑升時停止振搗。根據(jù)氣溫等實際情況，正滑升間隔1.5 h～2 h，控制滑升高度30 cm，日滑升高度控制在3 m～5 m左右。d.施工進入正常澆筑和滑升時，應盡量保持連續(xù)施工，其他各工序作業(yè)均應在限定時間內(nèi)完成，不得以停滑或減緩滑速來遷就其他作業(yè)。e.設專人觀察和分析混凝土表面情況，并確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度。底層30 cm混凝土強度達到2.5 MPa，且能保證其表面及棱角不至因模板滑升受損時，滑模方可爬升。因故停止?jié)仓炷脸^2 h，應采取緊急?；胧ν９ぴ斐傻氖┕たp按規(guī)范進行處理。f.滑升過程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r，觀察支撐桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作平臺的水平度?；炷粱Ｅ郎蟮耐饴痘炷帘砻鎽皶r進行原漿收面，采用塑料薄膜包裹養(yǎng)生。g.混凝土表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序，當混凝土脫模后，須立即進行此項工作。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在輔助工作平臺上設灑水管噴水對混凝土進行養(yǎng)護。

2.3 滑模工藝優(yōu)缺點

1)優(yōu)點:a.模板用量少，周轉(zhuǎn)材料少。b.作業(yè)周期短，施工速度快。c.施工人員、機械設備投入少，施工成本低。

2)缺點:a.混凝土表面需要二次抹面成型，混凝土外觀質(zhì)量不易控制。b.墩柱豎直度較難控制，施工中若發(fā)生偏斜，則難以糾正，影響墩身的施工精度。

3 爬模施工

3.1 主要構(gòu)成

由液壓爬升體系、模板體系和工作平臺體系組成。

1)模板:每節(jié)混凝土澆筑標準高度為4.5 m，為防止漏漿，每次澆筑時模板下包100 mm且在已澆筑好的結(jié)構(gòu)頂部邊緣與模板間粘貼雙面膠;為防止混凝土從模板上端溢出，模板上懸50 mm，故模板實際設計高度為4.65 m。

爬模總體構(gòu)造見圖1。

圖1 爬模總體構(gòu)造圖

2)爬升機構(gòu):爬升機構(gòu)有自動導向、液壓升降、自動復位的鎖定機構(gòu)，能實現(xiàn)架體與導軌互爬的功能。

3)模板調(diào)節(jié)系統(tǒng)由架體、懸掛導鏈，橫向調(diào)節(jié)螺旋桿和鋼板加工而成。模板通過導鏈懸掛于架體上，并由導鏈通過滑車和滾輪在架體的懸掛梁上可進行向內(nèi)或向外滑動。支模時，滑車向待澆混凝土面滑動，使模板靠近待澆混凝土表面，安裝上、下橫向調(diào)節(jié)螺旋桿，在專職人員指揮下，對模板進行精細調(diào)整;拆模時，調(diào)節(jié)橫向螺旋桿，拉出模板，拆除橫向調(diào)節(jié)螺旋桿，導鏈滑車向遠離混凝土表面運行，拉開模板離混凝土表面一定距離，進行模板清理及維護工作。另外通過調(diào)整導鏈懸掛高度還可對模板標高進行調(diào)整。

4)工作平臺體系:工作平臺共分4層，兩個上部工作平臺(1，2層)、一個主工作平臺(3層)、一個下部工作平臺(4層)。主工作平臺用于調(diào)節(jié)和支立外側(cè)模，1，2平臺用于綁扎鋼筋和澆筑混凝土，3層平臺主要用于爬升操作，4層平臺用于拆卸錨固件和混凝土修飾。工作平臺劃分如圖2所示。

圖2 工作平臺劃分圖

3.2 施工工藝及施工要點

1)液壓爬模工藝:自爬模的頂升運動通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現(xiàn)。導軌和爬模架互不關(guān)聯(lián)，二者之間可進行相對運動。當爬模架工作時，導軌和爬模架都支撐在埋件支座上，兩者之間無相對運動。退模后立即在退模留下的爬錐上安裝受力螺栓、掛座體及埋件支座，調(diào)整上、下?lián)Q向盒棘爪方向來頂升導軌，待導軌頂升到位，就位于該埋件支座上后，操作人員立即轉(zhuǎn)到下平臺拆除導軌提升后露出的位于下平臺處的埋件支座、爬錐等。在解除爬模架上所有拉結(jié)之后就可以開始頂升爬模架，這時候?qū)к壉３植粍樱{(diào)整上下棘爪方向后啟動油缸，爬模架就相對于導軌運動，通過導軌和爬模架這種交替附墻，互為提升對方，爬模架即可沿著墻體上預留爬錐逐層提升。

液壓爬模爬升流程:混凝土澆筑完后→拆模后移→安裝附屬裝置→提升導軌→爬升架體→綁扎鋼筋→模板清理刷脫模劑→埋件固定模板上→合?！鷿仓炷痢?/p>

2)爬模施工控制要點:a.在正式墩身混凝土施工前，應對模板進行試驗，檢驗模板剛度能否達到規(guī)范及施工要求，混凝土表面光潔度是否滿足要求。b.混凝土運輸采用罐車運輸，泵送入模，泵管最后一節(jié)采用塑料軟管，便于布料?；炷练謱訚仓繉涌刂?0 cm。c.在首節(jié)混凝土達到20 MPa后，再安裝爬架系統(tǒng)。d.爬模施工需注意安裝各類預埋件位置準確，無遺漏。e.液壓爬模拆除:液壓爬模澆筑完最后一節(jié)墩身后在墩頂上解體，由塔吊配合下放至地面。選擇經(jīng)過培訓合格的專業(yè)人員進行指揮和拆除作業(yè)。液壓爬模拆除順序:后移模板并吊走模板→整體拆除后移支架，落地后拆分→提升導軌并吊走→拆除液壓配件→將爬架三腳架按單元整體吊下，落地后拆分。

3.3 爬模施工優(yōu)缺點

1)優(yōu)點:a.模板爬升較吊車翻模提升、就位易控制中心線，安全、可靠(特別是大風季節(jié))。由于模板能自爬，減少了施工中的起重運輸機械的工作量。b.混凝土平整、密實、外觀質(zhì)量好。模板便于及時清理、整修。c.模板提升就位時間短，節(jié)約工時，提高工效?？梢钥刂苾啥諏ΨQ、同步爬升。d.可以配置4個工作平臺，安全、高效。節(jié)省了施工腳手架，帶來較好的經(jīng)濟效益。

2)缺點:爬模施工工藝較為復雜，所用設備較多，模板系統(tǒng)造價較高。目前，國內(nèi)高墩施工主要采用以上三種施工工藝，三種方法各有利弊，適用范圍也各不相同。墩柱較低時，采用翻模施工較為合理，墩柱高時，可采用滑?；蚺滥Ｊ┕?。墩高100 m以上時，采用爬模施工較為適宜。