橋梁高墩施工中爬模技術的應用分析

中鐵十局集團有限公司城市軌道交通工程分公司

摘要：本文主要針對橋梁高墩施工中爬模技術的應用展開了分析，通過結合具體的工程實例，對模板工藝選擇、液壓爬模系統的組成等九個方面的要點作了詳細的闡述，以期能為爬模技術更好的應用提供幫助。

關鍵詞：爬模技術；橋梁高墩施工；應用

所謂的爬模技術，是指應用爬升模板進行施工的一種技術，合理的運用爬模技術能減少起重機械數量、加快施工速度，在橋梁高墩的施工中有著廣泛應用。為了進一步促進爬模技術在橋梁高墩施工中的發展應用，我們就需要在施工過程中采取有效措施保障爬模技術的施工，并解決施工過程遇到的間題。

1 工程概況

某橋全長862米。全橋孔跨布置4×50米簡支T梁+1×39米簡支T梁+（120+230+120）米連續剛構+3×39米簡支T梁+1×20米現澆箱梁。主橋為大跨度高墩結構，6號主墩為75米、7號主墩為82米的空心薄壁高橋墩，墩身截面尺寸為縱橋向10米、橫橋向8.55米，墩頂和墩底各15米，墩身內側為漏斗形，壁厚由2.5米漸變至隔板處1.5米，中間標準段壁厚為1.5米。主墩C40混凝土14899.5平方米，鋼筋2283噸，其他鋼材290.8噸。

2 主墩模板工藝選擇

本工程工期緊任務重，前期樁基及承臺施工受金沙江洪水影響較大，而后期連續剛構的掛籃施工時間又相對固定，因此徵身施工時長對整個工程的工期控制至關重要。由于墩身較高、施工安全保證、混凝土澆筑質量、高墩界面尺寸及軸線偏位的控制等方面又有較高的要求。所以，模板施工工藝選擇極為關鍵。綜合考慮到工程安全、工程質量、施工進度、成本費用等問題，對于目前工程上常用的大面積組合模板翻模施工，拼裝和拆卸較為麻煩和費時，并且施工質量不易控制，故不宜采用。經過對橋墩的特點和要求進行充分研究，決定外模采用定型液壓爬升模板系統，內模采用大塊組合鋼模板、倒角等異型部位模板由項目部自行加工。

3 液壓爬模系統的組成

爬模系統由液壓爬升體系、鋼模板體系和工作平臺體系組成，如圖1所示。該系統每節混凝土澆筑高度為4.5m。

圖1 液壓自爬模裝配圖

（1）液壓爬升體系：包括千斤頂、油栗、錐形套、爬軌懸掛件、爬軌、自鎖液壓提升桿和專用預埋螺母板，后者為所有模板系統的支撐著力處。

（2）鋼模板體系：分外模和內模。

外模由鋼模板、調節支撐桿，滑動平車組成，外模面板為6mm鋼板，次背肋用L100×63×8不等邊角鋼（用于墩身時豎向，用于箱梁時縱向），主背肋用2×12槽鋼；外模由2.5m×5.1m模板及轉角模組成，內模按標準段配制，非標準段工地結合內模自備材料散拆散裝，內模標準板墩身使用后用于箱梁。

（3）工作平臺體系工作平臺共分5層，兩個上部工作平臺、一個主工作平臺、兩個下部工作平臺。主工作平臺用于調節和支立外側模，2號、1號平臺用于綁扎鋼筋和澆筑混凝土，一1號平臺用于爬升操作，一2號平臺用于預應力施工，包括穿束、張拉、壓漿、封錨。

4 液壓爬模施工基本工作原理及工藝流程

（1）工作原理

爬架和導軌互為支撐、相互頂升，模板隨爬架就位，并依靠爬架進行操作。即導軌依靠附在爬架上的液壓油缸進行提升，到位后固定于已經澆好混凝土段的預埋件上，并與上部爬架懸掛件連接，爬架與模板系統通過頂升液壓油缸沿著導軌進行爬升定位，形成墩柱各節段施工工序循環。

（2）工藝流程

液壓爬模總體施工工藝流程見圖2。

圖2 液壓爬模總體施工工藝流程圖

5 爬模系統安裝及應用

5.1 爬模系統安裝

（1）模板拼裝

爬模可利用單構件直接在起步段上拼裝，也可在地面上拼裝成幾組大件，然后在起步段上進行組拼。組裝過程中，應注意各大部件的精度要求和組裝順序，確保各連接件的緊固、各運動部位的潤滑防塵效果良好。模板拼裝前，在4個側模的上下面標記出模板中心點，就位時使模板中心線與墩柱中軸線對齊，模板接縫處貼海綿條平順封閉處理。在模板上放出對拉拉桿位置并鉆孔，孔壁內涂刷油漆。起步段模板用塔吊分塊起吊安裝，模板拼裝高度為4.6m。

（2）爬架安裝

爬架安裝的一般順序為：主工作平臺（0號）→下部1號（一1）平臺→下部2號（一2）平臺→上部1號（+1）平臺→上部2號（+2）平臺。

架體安裝的主要方法為：先將0號與一1號平臺搭設完成并連成整體，將其懸掛在墩柱墻面上的預埋件上；其余平臺可以利用這兩個平臺為工作面進行搭設；也可以先組拼好再用塔吊整體吊裝。

架體安裝的關鍵構件就是0號平臺的掛設，施工要點如下（圖3）：

用軸銷將爬架頭與爬架進行連接；將懸掛靴固定在混凝土結構面上；安裝嵌人式掛靴，并將其鎖定；將懸掛銷插人嵌人式掛靴，旋轉固定到位；用吊車將已預拼好的爬架系統懸掛在嵌入式掛靴的懸掛銷上；插人安全銷，將爬架鎖緊在嵌入式掛靴上。調節承壓絲桿，調節爬架與結構物之間的垂直度，直至設計位置。

圖3 主平臺懸掛點示意圖

5.2 液壓系統的安裝與調試

液壓系統的安裝調試程序為：將液壓動力柜布置固定在爬架設計位置—安裝主管—安裝分支器—在分支器上接分支管—液壓油缸安裝并與分支管連接—接通電源一按操作規程進行液壓系統調試。

5.3 預埋件埋設及導軌安裝

預埋件嚴格安裝模板設計圖紙所示位置進行埋設，由于預埋件系統是整個爬架的受力支撐點，一定要認真檢查是否上好上正，必須確保構件的可靠性。當發現有移動變位現象要立即糾正。

5.4爬模系統的操作和使用

當新澆節段混凝土的強度到達爬升要求值（一般不小于1OMPa，本工程控制為不小于15MPa）時，即可導軌爬升，導軌爬升的主要步驟及要點為：

（1）導軌爬升準備

安裝上部爬升懸掛件；清潔爬升導軌，導軌表面涂上潤滑油；液壓油缸上、下頂升彈簧裝置方向一致向上；將所有的承壓絲桿頂緊混凝土面。

經確認爬升條件具備后，打開液壓油缸的進油閥門、啟動液壓控制柜，拆除導軌頂部楔形插銷，開始導軌的爬升。當液壓油缸完成一個行程的頂升后，經確認其上、下頂升裝置到位后，再開始下一個行程的頂升。

當導軌頂升到位后，按從右往左插上爬升導軌頂部楔形插銷，以確保插銷鎖定裝置到位。下降導軌使頂部楔形插銷與懸掛件完全接觸。

導軌爬升完成后，關閉油缸進油閥門、關閉控制柜、切斷電源。

（2）爬架架體及模板的爬升

導軌爬升到位后，方可進行爬架架體及模板的爬升，其爬升的主要步驟及要點為：

清理爬架上荷載；改變液壓油缸上下頂升彈簧裝置狀態，使其一致向下；解除墩柱與爬架的連接件；松開承壓絲桿，取下鎖緊板，后退承壓絲桿；完成前節段混凝土螺栓孔修補。

經確認爬升條件具備后，打開液壓油缸的進油閥門，啟動液壓控制柜，拔去安全插銷，開始爬架架體的爬升。當爬升兩三個行程后，拔除懸掛插銷。當爬架架體頂升到位后，及時插上懸掛插銷及安全插銷，調節承壓絲桿頂緊混凝土面。關閉油缸進油閥門，關閉控制柜，切斷電源。整體提升過程中，派專人檢查爬升是否同步平穩或有異常情況。

（3）模板脫模和就位

脫模時，先解除所有的連接和固定裝置，然后利用設置在模板肋帶與爬架之間的傳動裝置將模板緩慢脫開。

模板就位：用液壓桿將模板架頂回并校正，測量調整和定位后，進行本節段混凝土的澆筑。

（4）爬模系統爬升檢查

在墩身施工中，每次液壓爬模系統的軌道、爬架爬升前和爬升過程中以及爬升到位后，都應進行嚴格而細致的檢查，在確定該步操作完全符合規程或要求時，才能進行下一步的操作。其主要檢查內容包括：混凝土強度是否滿足爬升要求；預埋錨錐是否精確到位；爬升懸掛件的安裝、高強螺栓的緊固是否到位；限位銷是否固定住錨靴；爬架是否與混凝土還有連接；自鎖提升件的換向開關是否回歸到位；液壓系統各部件和控制系統技術狀況是否處于良好狀態等。

5.5 液壓爬模系統的維護

（1）爬架及液壓系統系統維護

產品抵達工地后，爬架系統（包括爬架頭、提升裝置、支撐裝置和所有的液壓部件）必須合理儲存，盡可能避免天氣對其造成損壞。

爬升前，檢查提升機構、液壓油缸和液壓軟管是否有損壞現象；檢查爬架頭、提升機構是否干凈（沒有混凝土渣、鋼筋和雜物等）以保證設備運行正常。

對于提升裝置轉換桿、爬架懸掛處導軌、支撐結構上的承壓絲桿和滾輪、液壓千斤頂上的鉸接頭等運動部件，特別注意經常上潤滑油。

（2）模板系統的維修、保養

模板表面應避免重物碰撞和敲擊，嚴禁用尖利的硬物刮刻模板表面。

模板面板在儲存時，要避免暴曬雨淋。切割和鉆孔后用防水油漆封邊。

施工完一個節段后，及時清理模板表面。

發現模板表面有損傷時，及時進行修補。

吊運模板時注意不能碰壞模板，特別是板面。

6 液壓爬模施工的質量與安全控制

（1）建立健全完善的質量安全管理體系；

（2）做好施工技術和安全技術交底工作；

（3）嚴格按照操作規程進行導軌和爬架的爬升；

（4）爬模作業按前述工藝和程序組織分工，安排專業施工班組，做到定崗、定位、定責；

（5）技術人員按照規范及設計要求對施工全過程進行控制，安全部門派專人檢查提升過程中的各項安全措施。

7 液壓爬模的特點及與常規滑模、翻模施工的比較

液壓爬模是當前較為先進的施工方法，它集工作平臺、支架、模板、提升設備為一體，無須塔吊輔助而只靠自身液壓傳動系統進行爬升。其施工效率高、安全有保障，雖然前期施工設備一次性投人可能比傳統施工工藝略高，但在降低工人作業強度，減少其他輔助設施、增加工程進度方面效果顯著。

液壓爬模的主要優點包括：爬架結構輕巧簡便，提升系統操作方便，分體拆裝，減少模板上下起吊組裝作業，吊裝方便，施工安全可靠。一次完整的爬升過程僅需要3?4h，可大大加快施工進度，并且不依賴外部設備的輔助。其導軌和爬升架都是固定在預先預埋在前一節墩柱的預埋件上，模板架的液壓微調系統可以很精確地校中，中線及墩身線形易控制，施工精度更易達到。利用多層支架平臺，可提供數個工作面，同時為鋼筋制安、預應力張拉和柱面裝飾提供了工作平臺，從而縮短工期a省掉了施工承重支架，大大簡化了施工腳手架，節省了成本和時間；爬架模板隨墩柱各節段混凝土澆筑交替提升，簡化了施工程序，形成了循環作業，使施工進度加快。

（1）液壓爬模與翻模相比，模板就位更容易、更可靠、更好控制；減少了施工縫，外觀質量更好；自身不需要借助外力（塔吊等）就能爬升，減少機械使用量；模板提升速度快并節省勞動力。

（2）液壓爬模與滑模板相比，保留了滑模自身不用腳手架的優點，但不像滑模那樣必須連續作業及需要大型專用起重設備，從而使施工更安全，墩身線形也容易控制，并且減少了受力鋼材用量。

8 施工過程中的幾個問題

（1）模板變形的處理。爬模模板一次拼裝成型后，隨著使用時間過長、次數過多，容易從模板中間和倒角相鄰處產生變形，影響墩柱截面尺寸及外觀。本工程采用增加背方以增強模板整體剛度、用精軋螺紋鋼代替普通圓鋼作為對拉拉桿及連接螺栓、必要時加密等方式，較好地預防和控制了這一問題。

（2）爬模施工上下節段施工縫的處理。施工縫處理得當與否，嚴重影響墩柱的質量和外觀，除做好常規的鑿毛、清渣等措施外，本工程在爬模爬升時，爬模扣住已澆節段不小于5cm，并盡量與混凝土接觸密實，局部細小縫隙采用貼雙面膠、海綿條、泡沫膠等方式進行填充找平，澆完模板后移后，如有瑕疵應及時修飾。通過努力，使節段間連接光滑平順。

（3）高墩位混凝土養護一直是個難點，本工程利用爬架平臺布置φ20鍍鋅鋼管作為養護水管，水管間隔50cm鉆φ5孔，布置上下兩層。在平臺固定地方放置水箱與水管連接，通水后以噴灌方式對混凝土進行養護。與傳統人工灑水養護相比，方便高效連續，混凝土無開裂現象。

9結語

綜上所述，爬模是當前高橋墩較為理想的模架，它集工作平臺、支架、模板、提升設備為一體，具有著能升、能降和施工循環周期短的優點。在橋梁高墩的施工中，合理有效的運用爬模技術，可以為工程施工帶來極大的益處，相信經過不斷的完善，爬模技術會有更廣泛的應用。