浅谈山区桥梁高墩施工技术

　　摘要：近年来，山区高速公路建设的迅速发展使得高墩桥梁的设计与施工越来越多也越来越重要。山区桥梁高墩施工中由于施工数量多、工作面积小，施工条件差，无法像矮墩一样一次浇筑成型。本文介绍了桥梁高墩施工中常用的三种方法（滑模施工，爬模施工，翻模施工）及施工过程中需注意的问题，并比较了这三种方法各自的特点。
　　关键词：桥梁高墩；施工技术；爬模；滑模；翻模
　　近几年，山区高速公路建设的迅速发展使得高墩桥梁的设计与施工越来越多。山区桥梁高墩施工中由于施工数量多、工作面积小，施工条件差，无法像矮墩一样一次浇筑成型。1966年在成昆线安宁河3号桥，首先使用滑升模板灌筑钢筋混凝土空心墩，获得成功；20世纪80年代后期应用于桥墩的爬升模板；90年代初期采用的翻升模板，这些施工方法都为修建高桥墩开创了新的途径。
　　1.滑模施工
　　1.1滑模施工工艺
　　1.1.1滑模拼装
　　滑模拼装较为简单,由于各组成构件重量较轻,安装时由人工或其自身简易提吊设备配合,在已竣工的承台上安装即可。其安装顺序一般先形成骨架后再完善细部,当模板滑升到一定高度时,安装内外吊脚手架。
　　1.1.2初滑
　　初滑在滑模拼装验收合格后首次灌筑水泥混凝土时进行,按普通水泥混凝土要求依次浇筑至与模板平齐,这期间根据灌注时间、速度和水泥混凝土强度等情况,考虑是否提升1～2次,每次提升1～2个行程,以免造成出模强度偏大,滑升困难。
　　如何控制好水泥混凝土的出模强度是滑模施工的关键技术之一,也是确保结构水泥混凝土质量的必要条件。出模的强度过小,会使结构水泥混凝土流坠、跑浆、坍塌;出模时水泥混凝土强度过高会使结构水泥混凝土出现拉裂、划痕、疏松、不密实、不美观等现象。按照《液压滑动模板施工技术规范》要求,水泥混凝土出模强度宜控制在0.2～0.4MPa根据对现场水泥混凝土拌合物成型后1h、2h、3h、4h、6h的强度测试,正常气温(20℃±2℃)下,3～4h后水泥混凝土强度可达到0.25～0.41MPa，此时,若用大拇指去摁水泥混凝土表面,表面有轻微痕迹但不下陷,水泥混凝土表面砂浆不沾手,滑升时有“沙沙”的摩擦声,在现场施工时,可采用上述经验方法来确定水泥混凝土出模强度。
　　1.1.3滑升
　　完成初滑后,即可进入正常滑升。正常滑升阶段,每次浇筑水泥混凝土高度30cm,每次提升高度不大于30cm,并严格控制滑升速度。正常滑升程序为:浇筑水泥混凝土→水泥混凝土达出模强度→松柔道→提升操作平台→校正→紧柔道→浇筑水泥混凝土→绑扎钢筋。
　　滑模装置通过支承杆上的千斤顶不断向上滑升,滑升过程中,内外模与已浇筑的水泥混凝土表面摩擦,势必会造成水泥混凝土表面粗糙不光滑,有的地方甚至会有划痕,故在模板提升后,出模部分水泥混凝土表面必须再次收浆压光,压光时需要的浆液采用上面水泥混凝土振捣漏流下的水泥混凝土浆体。
　　1.1.4滑模拆除
　　通过不断的滑升循环施工，至墩顶后，即可拆除滑模。因桥墩不设爬梯，滑模拆除后，无上下通道，故滑模拆除前必须慎重，尤其是最后一批人员如何返回地面，尤为重要。
　　滑模装置拆除顺序正好同安装顺序相反，原则上先装后拆后装先拆为便于最后一批人员返回地面，最后采用外挂吊笼的方法进行拆除。事先已在墩顶预留钢管作滑轮，最后结束时，解除吊笼,钢丝绳通过卷扬机收回。
　　1.2滑模施工要点
　　1.2.1滑模在滑升过程中，受各种不均匀动力影响，模体会发生偏移现象，为方便及时地观察模体偏移，在四面中心或四角设4根重锤线，每滑升30cm时检查重锤线相对于初始混凝土或基线的位移，并且每向上滑升2m，使用全站仪或经纬仪观测1次，发现偏差及时纠正，保证变形在2cm内。滑升过程中，通过调整千斤顶高差逐渐完成自身纠偏。
　　1.2.2严格按照分层分片对称浇注混凝土。每次滑升间隔时间≤2h，滑升高度≤30cm。
　　1.2.3因故停止浇注混凝土超过2h，应采取紧急停滑措施，并对停工造成的施工缝认真处理。
　　1.2.4滑升过程中，遵循“分层交圈、均匀浇注、均衡提升、减少停顿”的原则，其他各工序作业均应在限定时间内完成，不得以停滑或减缓滑速来迁就其他作业。
　　1.2.5混凝土浇注时必须有计划均匀地变换浇灌方向，出模强度必须控制在0.2～0.4MPa。
　　1.3滑模施工的特点
　　1.3.1高墩身采用滑模施工技术,节省了大量的墩旁支架、模板和起吊设备的投入,整个滑模装置简单,投入小,可大大节约成本。
　　1.3.2与其他高墩施工方法相比,滑模施工最大特点就是安全。因其减少了高空安装和拆除模板作业,整个滑模装置荷载由提升架、支承杆等传至已浇注墩身混凝土,安全稳固。
　　1.3.3简化了立模、拆模等工序,能使混凝土连续作业,加快了施工进度,缩短了工期。
　　1.3.4因滑模是连续作业,减少了结构施工接缝,加强了混凝土的整体性,提高了混凝土质量。
　　1.3.5滑模施工适用于施工场地狭小、混凝土结构设计高度较大的工程施工。
　　2.爬模施工
　　2.1爬模施工工艺
　　2.1.1爬架组装前准备工作
　　1）爬架各分段构件在工厂加工并现场进行试拼;经过质检和安全部门按设计要求对焊缝、外形尺寸、配件等逐一进行检查验收,合格后方可投入使用。
　　2）模板:按大模板制作要求进行加工验收,复核螺栓孔位置是否准确,吊点是否符合要求。特别检查吊环制作和焊接是否符合要求。
　　3）检查提升设备、节点板拼接螺栓等配件是否配齐,混凝土墙体上的预留孔位置是否与爬架孔位一致。
　　2.1.2爬架的组装与安装
　　1）架体运至施工现场后,由技术和安全部门进行技术安全交底由专业组装人员进行组装。
　　2）安装爬升模板前,应检查混凝土结构上预埋螺栓的孔径和位置是否正确,如有偏差,必须纠正后方可安装爬升模板。
　　3）由于缆索吊机的起重能力有限,爬架应分段进行组装,主要分为附墙段和工作段2部分。根据爬架结构进行分块,并按图编号。在地面上将承力架段组合成一组组爬升架,仔细检查2个承力架段中间隔尺寸的正确性。爬架孔与孔之间的尺寸误差应满足要求,并检查组合架的稳定性和牢固性。
　　4）首先吊装导轨至安装层墙体上,并用专用螺栓固定于墙体上,然后吊运附墙段至导轨上安装。
　　5）吊装采用四点吊,靠近墙体后根据倾斜方向临时固定壁体一端的螺栓,再移位固定另一端的螺栓,最后同时拧紧。
　　6）附墙架就位固定后,然后起吊工作架至附墙段上部,交叉固定上下拼接点与斜节点,螺栓必须全部拧紧,不得漏拧和少拧。
　　7）调整和固定上下架体的脚手架连杆,安装完毕后的爬架的误差不得超过规定要求。
　　8）安装过程由专人负责,必须经质检和安全部门验收合格后才能正式投入使用。
　　9）组装完成后,铺置海底笼,外周边兜底封闭布设安全网。
　　2.1.3爬架升降工艺流程
　　爬升前,应再次检查爬升设备,确认符合要求后方可正式爬升。爬架升降工艺流程为:清理杂物和检查设备固定情况→提升装置就位→拆除固定螺栓→调节限位机构→爬升导轨→均匀提升就位→固定附墙螺栓→爬升架体→就位后上紧螺栓→检查验收→投入使用。
　　2.1.4导轨的爬升
　　1）混凝土强度达到10MPa以上；上部爬升悬挂件安装完成；清洁爬升导轨,导轨表面涂上润滑油；液压油缸上、下顶升弹簧装置方向一致向上。
　　2）经确认爬升条件具备后,打开液压油缸的进油阀门,启动液压控制柜,拆除导轨顶部楔形插销,开始导轨的爬升。当液压油缸完成一个行程的顶升后,经确认其上、下顶升装置到位后,再开始下一个行程的顶升。
　　3）当导轨顶升到位后,按从右到左插上爬升导轨顶部楔形插销,以确保插销锁定装置到位。下降导轨顶部楔形插销与悬挂件完全接触。
　　4）导轨爬升完成后,关闭油缸进油阀门、关闭控制柜、切断电源。
　　2.1.5爬架架体及模板爬升
　　1）清理爬架上的荷载；改变液压油缸上下顶升弹簧装置状态，使其一致向下；解除墩身与爬架的连接件；完成前节段同螺栓孔的修补。
　　2）经确认爬架爬升条件具备后，打开液压油缸的进油阀门，启动液压控制柜，拔去安全插销，开始爬架爬升。
　　3）当爬架爬升2个行程后,拔除悬挂插销。
　　4）当爬架顶升到位后,应及时插上悬挂插销及安全插销。关闭油缸进油阀门控制柜,切断电源。
　　2.1.6模板的现场安装
　　安装模板前,先确定爬架悬挂预埋件位置,然后按测量所放出的理论位置安装模板,通过爬架系统上设置的纵、横向模板可滑动调节系统,在较短的时间内即可完成模板的安装。
　　2.2爬模施工特点
　　2.2.1爬模与滑模比较。
　　1）节省钢材，特别是墩的上端，不需穿心顶受力增加粗钢筋；
　　2）无明显的砼接缝；
　　3）表面无损、擦迹；
　　4）千斤顶用量少。
　　2.2.2爬模与翻模比较
　　1）模板爬升较大块模板吊机提升、位，易控制中心线，安全、可靠（特别是大风季节），外观质量好；
　　2）爬模提升就位时约3～6小时，比翻模少30％～50％工作，节省劳动约60%。
　　3.翻模施工
　　翻模施工是指首先在承台顶面将三层一套的模板安装并加固，浇筑混凝土完成第一次墩身的浇筑；然后从下向上逐层拆除最下面的两层模板，将最上面第三层模板保留不拆，每拆除一层模板翻转至最上面一层模板安装并加固，再次浇筑混凝土，如此循环重复以上过程。
　　常见的翻模施工提升设备可采用手动葫芦、缆索起吊、塔式吊机、液压等方式，以下着重介绍液压提升。液压翻模是指将翻模施工的工作平台支撑于已达一定强度的墩身混凝土面上，以液压千斤顶为动力提升工作平台，达到一定高度后平台上悬挂内外吊架，施工人员在吊架上进行模板的拆卸、提升、安装以及绑扎钢筋等项作业。混凝土的灌注、捣固和中线控制等作业都在平台上进行。
　　3.1液压翻模施工工艺
　　3.1.1工作平台的提升
　　工作平台第一次提升应在混凝土灌注到一定高度后进行，一般不小于0.6m，时间应在初凝后终凝前，提升高度以千斤顶一个行程为限。第二次及以后提升工作平台，每1h或1.5h提升一次，提升高度与第一次相同。提升工作平台的总高度以能满足一节模板组装高度为准，切忌空提过高。提升过程应随时进行纠偏、调整。
　　3.1.2模板翻升
　　工作平台提升到位，并将已浇筑的混凝土凿毛后，用倒链滑车将模板吊升到安装位置上进行组装。
　　3.1.3浇注混凝土
　　浇注混凝土前，应对模板、钢筋及预埋件进行检查。浇注混凝土时，应分层均匀、对称进行，每层厚度不超过30cm，震捣时做到不欠捣、不漏捣和不捣固过深。
　　3.1.4平台的纠偏与调整
　　由于千斤顶爬升的不同步、风力的影响和平台上施工荷载的不均匀分布，都有可能使平台在提升过程中发生偏斜。当平台中心线与墩中心偏差达到2～3cm时应进行纠偏，纠偏的方法是：控制或停止与中线偏向相反部位千斤顶的爬升，而中线偏向部位的千斤顶继续爬升，逐步达到将平台中心调整对中。
　　3.1.5顶杆的抽换倒用
　　施工过程中，当顶杆分接高度达到20m时，应开始逐批抽换倒用。要求每次抽换的顶杆不得超过顶杆总组数的15%，且至少间隔3组，以确保工作平台的稳定性。
　　3.1.6翻模拆除
　　须严格对称进行。拆除顺序为：拆除模板—卸内外吊架—卸液压工作平台—卸千斤顶—拆除套管连接螺栓—抽顶杆—拆除平台步板—平台解体—拆除套管—灌孔。
　　3.2翻模施工的特点
　　3.2.1优点
　　吸取了滑模,爬模的优点,把施工作业平台和模板分成两个独立的体系,克服了滑模施工要求的连续性,不用连续作业，多个墩可以同时流水作业，提高了设备的利用率；解决了滑模施工组织的复杂性和混凝土外观质量不足的问题，墩身表面光滑平顺；配合起重设备和混凝土拌合输送设备，施工速度相对较快；施工中解决了爬模形成施工平台困难等问题。
　　3.2.2缺点
　　塔吊施工过程中必须配备大型起重系统，自身没有起重系统，并且其支架系统原始，且材料比较大，不够经济，使用起来也不是很方便；液压翻模设置在墩内的支承顶杆用量很大，虽然理论上顶杆可以全部回收，但施工中提升工作平台的时机、方法稍有不当，就会导致套管或顶杆与混凝土粘结，以致不能提升或顶杆被埋无法回收；另外翻模提空太高，平台稳定性较差，容易发生偏斜。
　　参考文献：
　　[1]范万祥.高墩身滑模施工技术.公路，2005，（1）
　　[2]朱方荣．爬模是高塔柱工程最优秀的施工方法[J]．湖南交通科技，2001，（1）
　　[3]孙小葵,廖湘虹．爬模体系在南京长江第二大桥主塔施工中的应用[J].中南公路工程，2000，（1）
　　[4]罗其青，邓继华.桥梁高墩爬模施工[J].湖南交通科技，2005，（3）
　　[5]王书良,王宏兴.高墩翻模施工技术及施工测量控制.西北水力发电，2005，（6）
　　[6]梅满朝．滑模工艺在高桥墩施工中的应用[J]．山西建筑，2003，（18）
　　[7]王洪峰，王力杰．对桥梁墩台滑模施工中一些问题的分析[J]．公路，2002（1）