滑模施工在高墩身橋梁施工中的應用技術探討

谷莉薇

(山西省交通開發投資集團有限公司，山西太原 030006)

0 引言

山西省高陵高速公路全線長63 km，地處山嶺重丘區，溝壑縱橫，山巒連綿，全線共設大橋22座，中橋5座，由于特殊的地形地貌使得橋梁設計多為高墩身的預應力T梁結構，從施工工期、工程質量、安全施工、經濟效益等幾方面綜合考慮，墩身超過30 m的高墩身結構均采用滑模技術進行施工。下面以平頭河大橋為例探討一下橋梁高墩身的滑模施工技術:平頭河大橋位于高陵高速公路K15+905處，橋梁全長528 m，橋面寬24.5 m，左右幅分離式設計。下部結構為實體墩、空心墩，灌注樁基礎，上部為13孔40 m裝配式預應力混凝土連續梁。大橋墩身共有24個，其中空心墩14個，實體墩10個。其中18個為30 m以上的高橋墩，總延米825 m，墩身截面尺寸:實心墩截面尺寸為5 m×2.2 m，薄壁墩截面尺寸為5 m×2.5 m，薄壁厚度80 cm×50 cm。根據設計要求，墩身采用滑模施工。

1 橋梁高墩身采用滑模施工技術的優勢

滑模施工作為一種先進的工程技術，近年來在橋梁高墩身施工中被廣泛應用。滑模施工高墩身結構的優勢如下。

1.1 安全性好

由于墩身均為30 m以上的高墩結構，采用滑模施工，避免了常規現澆鋼筋混凝土施工頻繁的模板支設及拆卸工作，降低了高空安拆模板所致的安全風險，整個滑模裝置的荷載由支承桿承擔，并通過整個提升機具系統的工作將其傳至已澆筑的墩身混凝土，結構穩定，施工安全性好。

1.2 提高工效

滑模施工機械化程度高、施工速度快，正常情況下，4 h～6 h為一個循環，可提升1.2 m左右，每天能澆筑混凝土約4 m～6 m，與傳統的翻模施工比較，工效可提高2倍。

1.3 節約成本

高墩身采用滑模施工技術，整個滑模裝置簡單，一個橋墩可以一次組裝滑升，節省了大量的墩旁支架、模板投入和起吊設備的投入，而且能節省大量的拉筋、腳手架及鋼模板。材料消耗少，資金投入小，可大大節約成本。與傳統施工方法比較可降低成本約15%～20%。

1.4 提高施工質量

滑模構造簡單、表面光滑、無施工縫、施工進度快，一次組裝1 m多高模板，即可連續澆筑混凝土，不間斷滑升模板，連續成型，直至達到設計標高。加強了混凝土結構的整體性，使工程質量得以顯著提高。

2 高墩身滑模結構體系

高墩身滑模結構體系包括四大系統:模板系統、操作平臺系統、液壓提升系統、垂直運輸系統。

2.1 模板系統

高墩身模板系統包括模板、圍圈、提升架及其他附屬配件。模板是按照設計成型混凝土的主要裝置，在平頭河大橋的高墩滑模施工中，模板采用2 mm厚的鋼模板，單塊截面為1.0 m×1.25 m。為防止混凝土在澆筑過程中由于側壓力過大而導致模板側向變位，在鋼模板上下各設一道圍圈，并通過由兩根12號槽鋼焊成的提升架連成一體，組成模板系統，共同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、糾偏等產生的附加荷載，并將全部荷載傳遞給提升機具系統。

2.2 操作平臺系統

操作平臺系統是施工人員的空間作業平臺，同時也是材料、工具、設備的堆放場所。操作平臺系統由輻射平臺、步板、欄桿和吊腳手架等組成。輻射平臺采用∠60×5角鋼焊接三角架，步板為厚30 cm寬1 m的木板，要安放平穩、牢靠，步板外側設防護欄桿。吊腳手架掛在提升架的外挑三角架上，包括吊桿、橫梁、腳手板、防護欄桿，主要用于檢查混凝土質量和對混凝土表面進行修飾、模板的檢修和拆卸、測量軸線、高程等工作。

2.3 提升機具系統

提升機具系統是整個滑模結構體系的主要承重系統，并在施工過程中根據施工需要不斷向上提升。它由支承桿、液壓千斤頂、液壓控制裝置組成。支承桿承受滑模裝置的全部荷載，又是液壓千斤頂向上爬升的軌道。本滑模裝置采用加套管的工具式支承桿，套管上端與提升架橫梁的底部固定，下端與模板底平，支承桿底部由鋼靴支撐，支承桿的接長采用剖口焊接的方法。液壓千斤頂采用穿心式，其中心穿過支承桿，在給千斤頂供油和回油的周期性作用下向上滑升。液壓控制裝置包括能量轉換裝置(電動機、高壓泵等)、能量控制和調節裝置(換向閥、溢流閥、分油器等)、輔助裝置(油箱、油管等)，是提升機具系統的核心部件，保證整個提升系統向上提升的能量供應。

2.4 垂直運輸系統

垂直運輸系統是高墩橋梁的施工人員、材料、機具上下的通道，由卷揚機、吊籠、井字架、獨腳扒桿等組成。由于墩身截面大，施工時每套滑模系統配備四套卷揚系統，于墩前后方向各設一吊籠，一個主要供人員上下使用，另一個用于運送混凝土。獨腳扒桿設在墩身橫向位置，用于吊裝鋼筋。

3 滑模施工主要施工階段

3.1 滑模組裝階段

在樁基及承臺混凝土具備一定的強度后，首先要進行滑模的組裝工作，由于各組成構件重量較輕，組裝時由人工配合簡易提吊設備，在承臺上按鋼筋焊接、模板就位、提升架就位加固、模板安裝、圍圈加固、搭設操作平臺、安裝液壓提升系統的順序進行。

3.2 初滑階段

初滑的目的是對整個滑模系統進行帶負荷檢測，通過觀察混凝土凝結情況，判斷能否脫模，確定混凝土出模時間和模板滑升速度，避免粘模。初滑要在滑模拼裝驗收合格后首次灌注混凝土時進行，初澆混凝土高度為60 cm～70 cm，澆筑時要根據灌注時間、速度和混凝土強度等情況，考慮是否提升，一般情況下提升時混凝土出模強度宜控制在0.2 MPa～0.4 MPa，此時將千斤頂提升1個～2個行程(每行程3 cm)。

3.3 正?；A段

完成初滑并經檢驗調整后，即可進入正常滑升階段:鋼筋綁扎經檢驗合格后進行混凝土澆筑，在混凝土強度達到0.2 MPa～0.4 MPa時，滑升模板，進入下一個循環。每次澆筑混凝土高度20 cm～30 cm，并按初滑階段的數據嚴格控制滑升速度(一般為20 cm/h左右)。每次滑升的間隔時間不能大于1 h，而且要保證在澆筑上層混凝土時下層混凝土尚未初凝，應在保持一定的滑升速度下相應滑升8個～14個行程，滑升速度和出模強度要相協調。

3.4 終升階段

當模板滑升至離墩頂1 m左右時，進入滑模終升階段。此時應放慢滑升速度，并用儀器進行準確的抄平和墩位找正工作，保證墩頂混凝土的灌注質量及墩頂標高及位置準確。

3.5 滑模拆除階段

橋墩施工至墩頂后，即可拆除滑模。拆除按與滑模組裝相反的順序進行，要先清理平臺上堆放的各種設備和器材，然后拆除液壓提升設備、模板，再拆除內外平臺與吊籃吊架，原則上先裝的后拆，后裝的先拆。拆除工作要由塔吊配合人工進行，所有的拆除人員須系好安全帶，在有霧、雷雨或六級大風天氣不得進行拆除作業。

4 滑模施工的技術要點

4.1 出模強度的控制

混凝土的出模強度是指混凝土凝結到一定程度開始模板滑升的節點，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 MPa～0.4 MPa，它是確保墩身混凝土施工質量的重要控制因素。出模強度達不到規范要求，墩身混凝土會出現流漿現象，嚴重時導致混凝土坍塌;出模強度超出規范要求，則會導致混凝土與模板粘結，不易提升而出現明顯劃痕，如提升力過大，還會拉裂混凝土，直接影響墩身強度。在實際施工中出模強度的控制首先要做好混凝土配合比的設計與控制，正確使用外加劑，控制好施工坍落度;還要考慮模板安裝的嚴密性、脫模劑的使用、氣溫對滑模施工的影響、養護條件等因素。根據初滑階段對滑模施工強度的判斷和檢驗，結合以往的施工經驗，當用大拇指按壓混凝土時，浮漿不沾手，混凝土表面有指痕印但不下陷的時候，此時混凝土的強度基本在規范要求的范圍內，即可開始滑升模板。

4.2 施工控制與糾偏

滑模的施工控制主要包括標高控制、墩身截面控制、墩身中心線控制、橋墩平面扭角控制、橋墩側向偏移、操作平臺平整度控制等方面:

1)標高控制:首先用水準儀將基準標高引測到支承桿上，在每根支承桿上標注出一個控制性的等高面，然后按一次提升30 cm在支承桿上標出相應的提升等高線，以此作為標高控制的標準。千斤頂不能同步達到同一水平面時，要及時用水準儀抄平，對千斤頂個別調整，使誤差控制在允許范圍內。

2)墩身截面控制:由于該橋墩均為等截面橋墩，在施工中要嚴格控制橋墩截面，每提升30 mm都要對墩身截面進行測量，出現誤差及時調整。

3)橋墩中心線控制:首先用全站儀放出橋墩的中心線位置，然后在提升架的中心點掛線錘，在提升滑模體系前要確保線錘投影點與橋墩中心重合，以后每提升1個行程都要觀測線錘投影。需要注意的是觀測線錘投影時，必須結合操作平臺水平度來進行，并且滑模每提升4 m～6 m都要用激光垂度儀校核縱橫軸線，確保墩身垂直。

4)操作平臺的水平度控制:模板每次滑升前用水平儀觀察各千斤頂高差，同一水平面上的千斤頂高差不大于20 mm，相鄰千斤頂高差不大于10 mm，出現偏差要逐個對千斤頂進行調整。

5)橋墩平面扭角控制:根據規范要求，墩身平面扭角允許誤差α＜2°，出現誤差時，將模板扭轉方向一側的千斤頂多提升一點，陸續糾正，或采用對角線提高千斤頂糾正扭轉的方法。

6)橋墩側向偏移控制:側向偏移的允許誤差為20 mm，出現偏移時，將偏移一側的模板，加大螺絲桿推力及液壓千斤頂的提升量，使滑模向發生偏移的相反方向移動，要分成若干次進行逐漸調整，使模板各點相對高差不能太大，否則會造成滑升阻力增加，拉裂一側混凝土。

4.3 安全施工注意事項

由于高墩滑模施工為高空作業，安全隱患多，危險性大，安全施工一直是工程施工的重中之重:

1)滑模施工必須遵守國標(GB 608-83，GB S725-85)高空作業安全防護及安全網保護等規范。

2)根據工程的特點，編制針對性強、切實可行的施工專項技術方案和安全保障措施，并在施工之前對施工人員進行安全技術交底。

3)滑模施工人員必須具備安全證書，而且上崗前經過安全教育培訓。

4)混凝土澆筑，不得用大罐漏斗直接灌入，不得沖擊模板。振搗時，不得振動支架桿、鋼筋及模板。提升模板時不得進行振搗。

5)模板每次提升前，應進行檢查，排除故障，觀察偏斜數值。

6)對千斤頂等進行檢查，在提升時，千斤頂應同步作業。

7)施工中發現撐桿有彎曲變形時，應及時加固。

8)墩上操作平臺按規定限定人數和堆放材料，不得多人聚集一處，施工人員必須系好安全帶。

9)雨季施工須做好河道防洪工作;冬季施工采取合理可行的保溫措施，加強混凝土的養護工作。

5 結語

高陵高速公路是山西省“三縱十一橫十一環”的第十橫，橋隧比例達40%以上，2009年開工，路基工程有效工期僅14個月，工期緊，任務重，高橋墩的施工進度對整個工程進展影響很大，我們大膽引進“四新”技術，針對高橋墩采用了滑模施工技術，優質高效地完成了各項工程目標。隨著滑模施工技術越來越廣泛的使用，需要我們在工作中不斷總結經驗，使該項技術在橋梁施工中發揮更突出的優勢。