林敏

（龍巖交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 龍巖 361000）

0 引言

隨著公路建設(shè)不斷推進(jìn)，尤其是丘陵間溝谷地貌，地形起伏較大，橋梁下部結(jié)構(gòu)墩柱設(shè)計(jì)經(jīng)常采用空心薄壁墩，而且墩柱高度較高，如何在保證施工質(zhì)量、施工安全和合同約定工期的情況下，順利地完成高墩柱施工成為該類橋墩施工的主要研究課題。液壓爬模施工技術(shù)具有墩身混凝土外觀質(zhì)量較好、安全系數(shù)較高和施工效率高等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)液壓自爬模功能，減少對(duì)塔吊的依賴，加快施工進(jìn)度，以爬錐和拉桿作為承重結(jié)構(gòu)，平臺(tái)四周設(shè)置安全護(hù)欄，確保施工安全性，液壓爬模施工技術(shù)在橋梁高墩施工中具有良好的應(yīng)用前景。

1 工程概況

X123 東廷線閩清北站至東橋朱山段公路工程項(xiàng)目位于閩清縣東橋鎮(zhèn)，路線全長7.871km，起點(diǎn)于閩清北站大箬村，由南往北延伸，終點(diǎn)于義由村，按三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，設(shè)計(jì)車速為30km/h，路基寬度為8.5m。該工程共有3 座橋梁，全長435m。其中，大安大橋全長218m，位于閩清縣大箬村北側(cè)，起訖樁號(hào)為K1+019.000—K1+237.000，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制預(yù)應(yīng)力連續(xù)T 梁，分3 聯(lián)橋跨進(jìn)行布置：2×30m+3×30m+2×30m，T 梁高度為2m。下部結(jié)構(gòu)箱式墩+鉆孔灌注樁，橋臺(tái)為U 形重力式橋臺(tái)，其中0#臺(tái)后面設(shè)置搭板長度為5m，7#臺(tái)后面設(shè)置搭板長度為8m，橋臺(tái)設(shè)置D-80 伸縮縫1 道。箱式墩的截面尺寸為6.0m×3.2m，該墩屬于矩形空心薄壁墩，墩高為43～50m，壁厚為0.55m，橋墩設(shè)置1 道橫隔板，混凝土強(qiáng)度為C40。該工程沿線地貌為丘陵間溝谷地貌，地形起伏大，溝谷上游呈V 形，溝谷縱橫，地形坡度為25～35°，地形十分復(fù)雜，因此，墩柱施工存在施工平臺(tái)搭建難度大、風(fēng)力較大、施工場(chǎng)地狹小和模板堆放場(chǎng)地設(shè)置難度大等問題，箱式墩施工方案的選擇顯得十分重要。

2 箱式墩施工方案優(yōu)選

2.1 翻模

翻模是橋梁工程最常見的模板方案，常用于變截面的空心墩或者實(shí)心墩，模板采用鋼模時(shí)，其所需的螺栓數(shù)量較多、翻升模板數(shù)量較多、安拆所需人員數(shù)量較多、每段翻模需要10～12 人。模板拆除后采用塔吊吊運(yùn)到地面上進(jìn)行水泥漿清理和涂刷脫模劑，吊裝量較大，所需投入的塔吊數(shù)量較多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，翻模的工效為1.0～1.5m/d，翻模施工的墩身混凝土外觀質(zhì)量較好，對(duì)施工時(shí)風(fēng)力要求較高，高空作業(yè)安全系數(shù)較低，容易出現(xiàn)安全事故[1]。由于該工程場(chǎng)地狹小，地形起伏較大，施工場(chǎng)地?zé)o法滿足翻模所需的大量周轉(zhuǎn)模板的場(chǎng)地需求，而且墩柱高度較高，超過40m，翻模安全風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高，因此，翻模方案不予采納。

2.2 滑模

滑模主要以千斤頂對(duì)鋼模進(jìn)行提升，適用于外形尺寸變化較小的橋墩。滑模方案不需要對(duì)模板進(jìn)行拆除，利用支撐桿和千斤頂將模板不斷向上提升，對(duì)施工場(chǎng)地要求低，能夠24h 不間斷連續(xù)施工，工效為2.0～2.5m/d，施工速度快。雖然滑模方案滿足該工程場(chǎng)地實(shí)際情況和工期要求，但是滑模施工的墩身混凝土外觀質(zhì)量較差，混凝土缺陷處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)微裂紋，而且一旦出現(xiàn)垂直度偏差較大，糾偏難度會(huì)增大。采用滑模方案進(jìn)行橋墩施工時(shí)，需要晝夜連續(xù)作業(yè)，遇到降雨時(shí)，墩身混凝土質(zhì)量難以保證，連續(xù)施工的管理難度較大，因此，滑模方案不予采納。

2.3 爬模

爬模利用液壓頂升系統(tǒng)將鋼?；蛘吣灸Ｑ刂兰芟到y(tǒng)向上爬升，適用于豎直或者傾斜的橋墩，爬模方案拼裝簡(jiǎn)單，四周封閉性防護(hù)，安全系數(shù)高。模板安拆速度快，安拆人員只需3～5 人。爬模采用整體式液壓爬升，墩身混凝土的平整度和垂直度控制較好，外觀質(zhì)量較好，施工質(zhì)量可控性較高。爬模對(duì)施工場(chǎng)地要求較低，模板拼裝后即可實(shí)現(xiàn)多次爬升，施工效率高，工效為1.0～1.5m/d，模板整體穩(wěn)定性較好。爬模模板可以采用木模，模板切割和拼裝較為靈活，施工成本降低，墩柱施工完成后，模板可以回收簡(jiǎn)單處理后，投入其他墩柱模板使用[2]。綜合考慮該工程箱式墩墩高較高、施工場(chǎng)地受限和工期緊張等因素，為了提升箱式墩施工質(zhì)量，降低安全施工風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)研究決定，該工程箱式墩施工方案為爬模。

3 爬模構(gòu)造及工作原理

3.1 爬模構(gòu)造

爬模系統(tǒng)由液壓頂升系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、預(yù)埋件系統(tǒng)和爬架系統(tǒng)等組成，爬模系統(tǒng)采用ZPM-100 型自爬模體系，模板系統(tǒng)由工字木梁、維薩板、連接件和背楞等組成，模板設(shè)計(jì)高度為4.65m，混凝土澆筑高度為4.5m，模板下包10cm，上挑5cm，從而防止跑漿和保證混凝土底口質(zhì)量。外模厚度為21mm，選用維薩板，內(nèi)模厚度為18mm，選用竹膠板。豎楞選用型號(hào)為H20 的工字木梁，安裝間距為30cm，翼緣厚度和寬度分別為4cm 和8cm，木梁高度為20cm。橫楞選用雙根14#槽鋼，安裝間距為1.3m，連接件選用D20 高強(qiáng)螺桿，橫向安裝間距為1.3m，縱向安裝間距為1.2m。采用地板釘及自攻螺絲將維薩板和工字木梁在豎肋方向上進(jìn)行連接，相鄰兩塊維薩板之間采用芯帶進(jìn)行連接。在工字木梁兩側(cè)設(shè)置吊鉤，槽鋼與工字木梁之間采用連接爪進(jìn)行固定[3]，從而確保大模板體系整體性。主平臺(tái)寬度為2.9m，模板平臺(tái)和澆筑平臺(tái)的寬度均為1.3m，懸掛平臺(tái)寬度為1.8m，液壓控制平臺(tái)寬度為2.7m，平臺(tái)四周均布置防護(hù)欄桿，平臺(tái)鋪設(shè)防滑模板。爬模構(gòu)造如圖1 所示。

圖1 爬模構(gòu)造圖

3.2 工作原理

爬模的頂升通過液壓油缸分別對(duì)爬架和導(dǎo)軌進(jìn)行交替升降來實(shí)現(xiàn)，待爬架處于工作狀態(tài)時(shí)，爬架和導(dǎo)軌均作用在預(yù)埋件支座上，兩者互不關(guān)聯(lián)。模板與墩身混凝土脫開后，在爬錐上安裝預(yù)埋件支座、掛座體和受力螺栓，對(duì)換向箱內(nèi)的棘爪方向進(jìn)行調(diào)整，使導(dǎo)軌向上頂升至預(yù)埋件支座上。將導(dǎo)軌提升后露出的爬錐、預(yù)埋件支座及爬架上拉桿全部拆除后，對(duì)換向箱內(nèi)的棘爪上下方向再次調(diào)整后啟動(dòng)液壓油缸，導(dǎo)軌保持靜止不動(dòng)，而爬架向上頂升至預(yù)埋件支座上。因此，爬架和導(dǎo)軌是利用墩身上預(yù)埋的爬錐實(shí)現(xiàn)交替附墩和逐層提升，從而實(shí)現(xiàn)液壓自爬逐層頂升。

4 箱式墩液壓爬模施工技術(shù)

4.1 利用BIM 軟件深化爬模系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用BIM 軟件建立箱式墩爬模系統(tǒng)模型，利用BIM 軟件先進(jìn)的碰撞檢查與3D 施工模擬等技術(shù)，對(duì)爬模系統(tǒng)與施工電梯、塔吊和附墻裝置等布設(shè)位置提前進(jìn)行碰撞檢查，從而避免出現(xiàn)沖突現(xiàn)象，確保施工電梯、塔吊和附墻裝置的平面位置的準(zhǔn)確性，附墻裝置的穩(wěn)定性和承載力驗(yàn)算合格即可形成實(shí)施方案。由于墩柱高度較高，最高達(dá)50m，附墻裝置安裝時(shí)容易出現(xiàn)因臨空面較高難以提供安全的操作平臺(tái)現(xiàn)象，通過BIM 軟件對(duì)爬模系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，在懸掛平臺(tái)下方設(shè)計(jì)由鋼板、角鋼和鋼筋等焊接而成的吊籠，吊籠焊接于懸掛平臺(tái)的主梁上，從而有效地解決附墻裝置安裝的安全隱患。

4.2 墩身首節(jié)施工

4.2.1 施工準(zhǔn)備

采用全站儀測(cè)量定位墩身的軸線，采用墨斗彈出墩身輪廓線，并在距離墩身輪廓線30cm 位置設(shè)置模板檢查線，為后續(xù)模板安裝提供定位和垂直度調(diào)整使用。采用風(fēng)鎬對(duì)墩身與承臺(tái)交界位置混凝土進(jìn)行鑿毛，使該處混凝土露出粗骨料，再用高壓水沖洗干凈。

4.2.2 支架搭設(shè)

為了更好地進(jìn)行鋼筋和模板安裝，首先應(yīng)搭設(shè)落地腳手架，立桿縱向和橫向間距均為1m，步距為1.5m，按照規(guī)定掛設(shè)安全網(wǎng)。

4.2.3 鋼筋綁扎

兩根墩柱鋼筋之間采用鐓粗直螺紋套筒連接，屬于機(jī)械連接方式，主筋為9m 定尺，同一水平面上鋼筋接頭數(shù)量應(yīng)≤50%鋼筋總數(shù)，水平和環(huán)向鋼筋則采用單面焊接形式，搭接長度為10d。鋼筋安裝順序?yàn)橄蓉Q向后水平和環(huán)向、先外層后內(nèi)層，鋼筋焊接應(yīng)牢固可靠，確保鋼筋骨架的整體性。

4.2.4 合模

將拼裝好的大模板采用塔吊吊運(yùn)到模板邊線上，采用拉桿進(jìn)行對(duì)拉加固，墩柱四個(gè)邊角位置模板采用45°的斜拉桿進(jìn)行加固，模板的垂直度和平整度檢查合格后，擰緊螺母，模板拼縫位置應(yīng)采用膠帶封堵密實(shí)，確保混凝土澆筑質(zhì)量。

4.2.5 預(yù)埋件安裝

爬模的預(yù)埋件主要為爬錐、定位螺栓和高強(qiáng)螺桿，采用定位螺栓在模板外側(cè)將爬錐和高強(qiáng)螺桿固定牢固，混凝土澆筑完成后，拆除模板和定位螺栓，在爬錐上安裝受力螺栓和掛座體，從而形成爬模系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)。

4.3 液壓爬模施工

4.3.1 爬模架體安裝

在墩身爬錐地面投影線上分別鋪設(shè)規(guī)格為300mm×2440mm 的木板，使其與爬錐中線相互垂直，將三腳架安裝在木板的軸線上，操作要求其對(duì)角線偏差≤2mm。將平臺(tái)板安裝在三腳架上，平臺(tái)應(yīng)安裝平整與牢固，并校正三腳架軸線定位的準(zhǔn)確性。采用塔吊將三腳架吊運(yùn)到掛座體，調(diào)整就位后采用安全插銷進(jìn)行固定。在模板下安裝4 根木梁，接著安裝背楞和挑架，拼裝桁架和操作平臺(tái)，所有構(gòu)件應(yīng)安裝牢固可靠[4]。采用塔吊將桁架和模板吊運(yùn)到第一次預(yù)埋的掛座體上，檢查模板的軸線與垂直度等偏差，偏差值采用調(diào)整斜撐角度進(jìn)行糾偏。

4.3.2 爬升流程

爬模的爬升流程如下：墩身混凝土澆筑完成后—模板拆除并后移—受力螺栓和掛座體安裝—導(dǎo)軌頂升—爬架頂升—鋼筋綁扎—預(yù)埋件安裝與固定—合?！丈砘炷翝仓h(huán)作業(yè)。正常情況下，爬錐和附墻裝置應(yīng)配置3 套，1 套周轉(zhuǎn)，2 套壓在導(dǎo)軌下。爬錐安裝時(shí)應(yīng)將黃油抹滿孔內(nèi)再裝入高強(qiáng)螺桿，防止混凝土滲入爬錐內(nèi)。爬錐安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確無誤，與深化設(shè)計(jì)過的爬模系統(tǒng)圖相符。當(dāng)導(dǎo)軌準(zhǔn)備頂升時(shí)，操作人員調(diào)整換向盒內(nèi)的棘爪為向上方向，頂升應(yīng)勻速和緩慢，使導(dǎo)軌在換向裝置上端頂住情況下頂升到上一節(jié)掛座體上。導(dǎo)軌頂升到位后及時(shí)將下節(jié)的爬錐和附墻裝置拆除和回收重新利用。爬架頂升時(shí)，調(diào)整換向裝置的棘爪為向下方向，換向裝置下端牢牢地頂住導(dǎo)軌，使爬架在液壓油缸作用下向上爬升。

4.4 內(nèi)模施工

空心段內(nèi)模采用吊架輔助施工，內(nèi)模選用竹膠板，在墩身上預(yù)埋螺栓，使吊架穩(wěn)定性得到保證，吊架和操作平臺(tái)安裝后即可進(jìn)行內(nèi)模安裝，通過斜撐來調(diào)整內(nèi)模垂直度，待內(nèi)模垂直度調(diào)整到位后采用水平鋼管進(jìn)行固定。橫隔板和墩頂實(shí)心段的模板方案均采用托架法[5]，在模板方案標(biāo)注的位置預(yù)埋鋼板，采用型號(hào)為I28a 的工字鋼進(jìn)行牛腿支架的制作與加工，將支架焊接在鋼板上，支架安裝間距為0.8m，接著在支架上鋪設(shè)方木和竹膠板，綁扎鋼筋和澆筑混凝土。

4.5 墩身混凝土養(yǎng)護(hù)

該工程墩身混凝土養(yǎng)護(hù)采用先進(jìn)的自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，在墩柱旁邊修建蓄水池，安裝水泵、噴淋管道和輸送管道，利用時(shí)間管理軟件對(duì)噴淋開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。養(yǎng)護(hù)水通過水泵泵送到輸送管道內(nèi)，到達(dá)墩柱混凝土表面時(shí)，打開噴淋開關(guān)進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)，根據(jù)氣候情況合理調(diào)整噴淋次數(shù)和時(shí)間，每天至少噴淋3 次，每次噴淋時(shí)間為30min。

5 結(jié)語

大安大橋的箱式墩采用液壓爬模施工技術(shù)進(jìn)行施工，標(biāo)準(zhǔn)段墩身混凝土澆筑高度為4.5m，每個(gè)節(jié)段施工周期為4d。采用BIM 軟件深化設(shè)計(jì)爬模系統(tǒng)，使塔吊、施工電梯、附墻裝置與爬模不發(fā)生沖突。外模采用液壓爬模自動(dòng)爬升，內(nèi)模采用塔吊吊運(yùn)，從而有效解決了模板堆放場(chǎng)地不足的問題，在懸掛平臺(tái)下設(shè)置吊籠來解決高墩附墻裝置安裝難題，采用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)加強(qiáng)墩身混凝土養(yǎng)護(hù)。液壓爬模施工技術(shù)具有穩(wěn)定性好、安裝簡(jiǎn)便、安全性能高和施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，墩柱混凝土外觀質(zhì)量良好，表面光滑，垂直挺拔，施工過程未出現(xiàn)安全事故，施工質(zhì)量良好，施工效果顯著。