K8+600大橋高墩滑模施工技術總結

王保彥

（中鐵二十三局三公司，四川樂山 614000）

1 項目概況

迪那2氣田是我國西氣東輸項目工程中主力氣田之一，地面建設道路工程K8+600大橋是全線31座橋梁中高度最高，施工難度最大的一座橋，同時也是全線工期控制工程，它的建成使用直接影響著迪那2氣田能否按時投產。

大橋位于塔里木盆地北部，天山南部邊緣，為跨越山間溝谷而設。大橋全長186 m，為4×45 m裝配式部分預應力混凝土T型連續剛構，采用多片T梁單獨預制，簡支安裝，現澆連續接頭的先簡支后連續剛構。

大橋下部設計為矩形薄壁空心墩，1號墩與2號墩高79 m，3號墩高73 m。墩柱橫向為直坡，寬度7.5 m；順橋向坡比120∶1，墩底截面尺寸為7.5 m×4.117 m，非變截面處壁厚為0.6 m。底部2 m、頂部1 m為實心段，每墩設4道隔板。綜合考慮技術、經濟、安全和工期等各項指標，高墩采用收分式液壓滑模施工。

2 工藝原理及結構體系組成

2.1 工藝原理

滑模施工就是預先在墩身混凝土結構中埋置鋼管（稱之為支承桿），利用千斤頂與提升架將滑升模板的全部施工荷載轉至支承桿上，待混凝土初凝后，通過自身液壓提升系統將整個裝置沿支承桿上滑，模板定位后又繼續澆筑混凝土并不斷循環的一種施工工藝。由于其具有工業化程度高、施工進度快、結構整體性好、安全系數高、效益可觀等特點，近年來在橋梁高墩施工中得到廣泛應用。

2.2 結構體系組成

滑模裝置由模板系統、操作平臺系統、液壓提升系統和垂直運輸系統等四大系統組成。其主要結構如圖1所示。

2.2.1 模板系統

模板系統由面板、桁架、提升架及其他附屬配件組成，在施工中主要承受混凝土的側壓力、沖擊力和滑升時的摩阻力及模板滑空、糾偏時產生的附加荷載。

面板作為混凝土成型的模具，其質量（剛度、表面平整度）的好壞直接影響脫模混凝土的成型及表觀質量。為了保證質量，面板采用5 mm鋼板制作，用50×5角鋼作筋肋，高度1.26 m。

桁架主要用來支撐和加固模板，使其形成一個整體。根據經驗及測壓力計算，桁架采用矩形桁架梁（截面尺寸100 cm×100 cm、140 cm×110 cm），桁架梁主筋采用100×10角鋼，主肋采用63×6角鋼，斜肋均采用50×5角鋼。

桁架與面板的連接采用50×5角鋼焊接，焊接時必須保證擺放桁架的地面水平，面板錐度嚴格按120∶1控制，面板上口與下口尺寸相差1 cm。

提升架是安裝千斤頂、并與內外桁架、模板連接成整體的聯系構件。主要用于支撐模板體、桁架、操作平臺，加固桁架梁，避免變形。并通過安裝在其橫梁上的千斤頂支撐在爬桿上，整個系統荷載通過提升架傳遞給爬桿。根據施工經驗和常規設計，采用“F”型和“開”型提升架。“F”型提升架主梁采用[18a槽鋼，高2 m，千斤頂底座為14 mm鋼板，筋板為10 mm鋼板；“開”型提升架采用[18a槽鋼作為主梁，頂部橫梁采用[12a槽鋼，中間橫梁[12a槽鋼2根，高度為4 m（見圖 2）。

整套滑模裝置設提升架6個，其中F架左右對稱各1個，開字架共4個。位置如圖3所示。

2.2.2 操作平臺系統

操作平臺系統主要包括操作平臺（工作盤）和輔助盤,是供材料、工具、設備堆放，施工人員進行操作的主要場所。操作平臺采用桁架上平面代替，分內外兩部分,外側設置安全防護欄桿,滿掛安全網。內側主要供綁扎鋼筋和澆筑混凝土用。盤面采用50 mm厚木板滿鋪，盤面必須密實、平整并保持清潔。

輔助盤主要用于人員隨時檢查脫模后的混凝土質量，即時修補混凝土表面缺陷，扒出預埋件，以及即時對混凝土表面進行灑水養護，調整和拆除模板等工作。在工作盤下方3 m處懸掛一輔助盤，輔助盤采用50×5角鋼組成，寬0.7 m，用50 mm厚木板鋪密實，利用Φ16鋼筋焊接懸掛于桁架梁下。

2.2.3 液壓提升系統

液壓提升系統由支承桿、HM—100型液壓千斤頂、YKT36型液壓控制臺、油管等附件組成,它承擔著滑模系統全部的施工荷載。該系統的工作原理是:由電動機帶動高壓油泵,將油液通過換向閥、分油器、截上閥及管路,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,將全部滑模裝置向上提升到需要高度。

支承桿是千斤頂向上爬升的軌道,又是滑升模板裝置的承重支柱,承受著施工過程中的全部荷載。該滑模裝置采用Φ48×3.5 mm鋼管作為支承桿,其長度一般為3～4 m,當千斤頂爬升至距支承桿頂端小于350 mm時，應及時接長。

液壓千斤頂屬單向作用楔塊式千斤頂,具有加工簡單、卡頭下滑小、用4瓣楔塊卡緊支承桿,為多條線接觸（避免接觸處出現應力集中），鎖緊能力強,無“回降”現象等優點。

2.2.4 垂直運輸系統

垂直運輸系統是鋼筋、混凝土等材料上下的通道,它由卷揚機、料斗、門字架、滑輪等組成。卷揚機采用JK5B型建筑卷揚機，配備啟動—調整型電阻器，用于控制卷揚機的提升速度。

3 施工方案

以K8+600大橋3#墩為例說明如下。

3.1 工藝流程（見圖4）

3.2 方案概述

根據滑模施工特點，墩柱滑模從承臺頂面起滑，在承臺頂面直接組裝滑模體，并在桁架外側設置6根垂線，其中長邊每側設2根，短邊只在一側設2根，以控制偏差，直至混凝土澆筑到蓋梁底部后停滑。

根據橋墩結構形式，該模體設計為收分式滑模。短邊模體為1 m×1 m桁架，面板高度為1.26 m，可穿在長邊模體中進行收分。

長邊模體設計為1.42 m×1.1 m桁架，長邊模體內方孔為1.26 m×1.07 m，采用12號槽鋼作短邊模體桁架在長邊模體內的運行軌道。

短邊桁架面板緊貼長邊面板邊緣滑動。長邊模體面板安裝時按120∶1的坡比，主要靠該坡比收分。為了確保坡比為120∶1，模板位置調整好之后，長邊模體兩端再各用兩臺5 t手拉葫蘆把桁架上口和下口拉緊。

內模設計采用懸掛面板施工，在內長邊桁架兩端各加兩塊1.5 m×0.3 m×1 m活動塊，懸掛面板掛在該活動塊上，活動塊面板和懸掛面板緊貼滑動，滑升到一定高度時將活動塊取出，滑升到頂時活動塊全部取出。為表觀不留面板交錯臺階，可襯100 cm×20 cm×0.05 cm白鐵皮過渡，同時減少砂漿進入兩面板之間，避免兩面板不能緊貼，該白鐵皮在滑升時進行交遞循環。

內模尺寸和活動塊尺寸，應根據墩身非變截面起點處位置（利用內模開始起滑處）及墩頂尺寸確定。如K8+600橋3#墩，墩底尺寸為7.5 m×4.017 m，非變截面起點位于墩身11.3 m處。根據墩身收分尺寸計算可知，內模長邊尺寸為6.3 m，短邊起滑尺寸為2.629 m。

在滑升墩身時，提升龍門架設在兩短邊上，澆筑蓋梁時設計在長邊上，但在模體地面組裝時長邊龍門架同時裝上，橫梁和立柱的連接可設為活動，臨時用鐵絲扎緊，不影響滑升墩身時收分。蓋梁澆筑時先將短邊龍門架拆除。

3.3 滑模施工

3.3.1 滑模拼裝

滑模拼裝是在已完成的承臺頂面進行，注意模內各部尺寸。為保證模板收分錐度，可在承臺頂面制作水平托架，模板放在托架上拼裝。

滑模安裝順序是先形成骨架后完善細部。當模板滑升到一定高度時 (一般5 m左右),再安裝輔助盤和地輪等卷揚設備。

3.3.2 鋼筋綁扎

滑模施工的特點是鋼筋綁扎、混凝土澆筑與模板滑升平行作業，循環進行。模板定位檢查完成后，即可進行鋼筋的安裝。前期鋼筋綁扎從模板底部一直綁扎至提升架橫梁底。起滑后，采用邊滑升邊綁扎鋼筋的平行作業方式，鋼筋綁扎超前混凝土30 cm左右。鋼筋綁扎的位置，數量，間距嚴格按照圖紙設計要求進行，并且同一截面內鋼筋接頭數量不超過鋼筋總數的50%，相鄰鋼筋接頭錯開1.3 m。主筋采用剝肋滾軋直螺紋連接，為操作方便與安全，主筋每節按4.5 m接長，每根支撐桿代替一根豎向筋。

鋼筋加工在后場進行，利用滑模自身的卷揚設備，把鋼筋吊至工作平臺上。

3.3.3 混凝土澆筑

滑模施工對混凝土配合比有特殊要求，施工前要根據氣溫及使用部位選定。為保證混凝土順利入倉和出模，要求混凝土和易性、流動性好，入倉坍落度為15 cm～17 cm，自身凝固時間6～8 h,初凝13～15 h，并可根據需要摻入高效緩凝減水劑和粉煤灰。混凝土采用集中拌合，罐車運輸至現場，用料斗通過卷揚機提升至工作面入倉。墩柱表面混凝土養護采用混凝土專用養生劑，內側采用蓄水養生。

3.3.4 滑模滑升

在滑模施工的整個過程中，模板的滑升可分為初升、正常滑升和終滑3個階段。

3.3.4.1 初次滑升

混凝土初次澆筑和模體的初次滑升，嚴格按以下六個步驟進行，第一次澆筑10 cm厚，接著按分層厚度不大于30 cm澆筑第2層和第3層，厚度達到70 cm時，開始滑升3～6 cm，檢查脫模混凝土的強度是否合適，第4層澆筑后滑升6 cm，繼續澆筑第5層又滑升12 cm～15 cm，第6層澆筑后滑升20 cm，若無異常現象，便可進行正常澆筑和滑升。混凝土澆筑采用分層交圈對稱澆筑，分層厚度不大于30 cm。

滑模的初次滑升要緩慢進行，檢查提升架的垂直度和水平度是否滿足要求，圍圈的連接是否可靠，系統的變形是否在允許范圍內，模板接縫是否嚴密，千斤頂工作是否正常，支撐桿有無彎曲現象等。發現問題及時修正與完善，待一切正常后方可進入正常滑升。

脫模后的混凝土表面應無流淌和拉裂現象，手按有硬的感覺并能壓出1 mm左右的指印，能用抹子抹光。若脫模混凝土面平整，可不做抹光處理。如脫模混凝土面有缺陷，應立即進行混凝土表面修補，一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平。

為使已脫模混凝土面具有適宜的硬化條件，防止發生裂縫，應對脫模后的混凝土面及時涂刷養生液養護。

3.3.4.2 正常滑升

施工轉入正常滑升后，應盡量保持連續作業，由專人控制滑升時間和滑升速度，澆筑混凝土、綁扎鋼筋和滑升模板交替進行。一般混凝土澆筑和模板滑升速度控制在20 cm/h左右，每次連續滑升高度不宜超過30 cm。

混凝土的出模強度控制：根據《液壓滑動模板施工技術規范》要求,混凝土出模強度宜控制在0.2～0.4 MPa。根據對現場混凝土拌合物成型1 h、2 h、3 h、4 h、6 h 后的強度測試,正常氣溫（20±2）℃下,3～4 h后可達到0.25～0.41 MPa的抗壓強度。

3.3.4.3 終滑

當模板滑升至墩頂標高1m左右時，滑模進入終滑階段。此時應放慢滑升速度，并進行準確抄平和找平工作，保證最后澆筑的一層混凝土頂部標高和位置準確。

3.3.5 停滑措施

因結構需要或意外原因停滑時，應采取停滑措施。混凝土停止澆筑后，每隔1 h將模板滑升1～2個行程，經過2～3次提升后可避免混凝土與模板粘接。如停滑時間較長，應將模板滑空，只留10 cm的搭接層。再次施工時，對由于停滑或施工工藝所需造成的施工縫，按水平施工縫處理。同時，對滑模的水平位置、垂直度，以及提升設備的完好狀況進行全面檢查。

3.3.6 線型控制

密切注意控制墩身的高程、垂直度和軸線偏位。高程測量是用水準儀將基準標高引測到支承桿上,以后每次用直尺向上引測標高；再用長鋼尺在已完成的墩身上引測；同時，每天早晚利用日出前和日落后的時間用全站儀引測墩柱高程,三種方法相互校核,確保墩頂高程準確無誤。

墩身垂直度的控制是利用千斤頂限位器進行水平控制，以確保整個模體垂直滑升。具體操作是每間隔50 cm，用直尺沿支撐桿向上引高程，然后將限位器調至該高程位置，并用水平管依次檢查相鄰支撐桿上的高程是否一致，再根據需要對限位器做微調。

軸線測量采用懸掛重垂線的方式。在桁架外邊沿各設2根20 kg的垂線,先以操作平臺水平為基準,在提升架的兩條軸線上各引一點到墩身底部作為控制點，并在墩身上用紅漆記錄下垂線到墩控制點的初始距離。滑模每提升30 cm后,量一次垂線到控制點的距離，結合墩柱高度和收分尺寸，計算出模體的偏移和扭轉大小，及時做出調整。控制調整量以免產生明顯的彎曲現象。偏移較小時可利用千斤頂的行程高差進行微調糾偏，偏移扭轉較大時采用多次少量的施加外力與調整局部千斤頂的高差進行糾偏。每糾偏一次，就要及時將長邊模體兩端的手拉葫蘆把桁架上口和下口拉緊。與之同時，墩柱每完成3 m，就用全站儀校核一次縱橫軸線，確保墩身垂直度和中線偏差不積累。

3.3.7 橫隔板施工

為保證墩身整體穩定性,空心墩設計有50 cm厚橫隔板。當施工至橫隔板位置時，在墩身長邊方向混凝土內兩側各預埋6根60 cm長的Φ46鋼管，并將倒角及隔板水平鋼筋制成園弧角埋入墩身體內。待滑過預埋鋼管位置后，扒出鋼管，穿入Φ32鋼筋，作為橫隔板底模的托架，預埋鋼管的孔洞用M40砂漿填塞密實。等預埋鋼筋脫模后及時扒出并鑿毛混凝土面。混凝土面澆至上倒角超出30cm時滑空停滑，采用竹膠板支撐倒角及隔板，綁扎鋼筋、澆筑混凝土。

橫隔板混凝土澆筑采用薄層法，以避免因混凝土澆筑過快對模板產生較大的變形。

3.3.8 滑模拆除

通過不斷的滑升循環施工,至蓋梁澆筑完成后,即可拆除滑模體。

滑模裝置拆除順序同安裝順序相反,原則上先裝后拆,后裝先拆。在蓋梁頂用Φ32鋼筋制作簡易的扒桿，掛滑輪，穿鋼絲繩，然后把模體拆除分解，利用自身的卷揚系統把模體送到地面。

4 滑模施工安全措施

因滑模施工風險較大，因此務必加強安全教育，制定專項安全技術方案并做好技術交底工作。夜間進行滑模作業時，必須有足夠的照明設備。六級以上大風停止高空作業。

卷揚機啟動的信號，應由操作平臺或升降臺停留處發出。司機接受到動作信號后，在啟動前應發出動作回鈴，發告各處作好準備。備用電源功率25 kW以上,防止事故停電造成死模事故。

5 結語

（1）薄壁高墩采用滑模施工技術,節省了大量的墩旁支架、模板和起吊設備的投入,整個滑模裝置簡單,投入小,可大大節約成本。

（2）與其他高墩施工方法相比,滑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，整個滑模裝置荷載由提升架、支承桿傳至已澆注墩身混凝土中,安全穩固。

（3）因滑模是連續作業,減少了結構施工縫,加強了混凝土的整體性,提高了墩身質量。

（4）省去了立模、拆模等工序,能使混凝土連續作業,加快了施工進度,比翻模施工大大縮短了工期。

（5）按墩高為79 m計算,若用翻模施工,一個墩需投入模板30 t,塔吊一臺,工期需要90 d；而采用滑模施工僅需滑模機和卷揚機等小型設備，無需塔吊和混凝土輸送泵，施工工期29 d，投入模板約12 t，同時滑模設備拼裝和拆除速度快,耗時短,耗工少，可提前工期2個月，滑模施工總體施工費用比翻模低，可節省近20%。