滑模施工在山區高墩的應用

馬春雷

【摘要】隨著“一帶一路”國家級頂級戰略的確定，國家西部大開發深入開展，越來越多的基礎建設向西部地區推進。由于我國地形的獨特性，向西向北多高山深壑、高原低谷，在公路及鐵路線路設計中跨越高山深谷逐漸增多，高墩大跨成為經常采用的結構形式；又由于西北地區高原往往伴隨高寒，留給我們有效的施工同期較短，采用傳統的施工工藝常常滿足不了工期需要。而常用于地下巷道、水壩、煙囪施工的滑模施工工藝施工具有周期短、安全質量有保證等優點，能很好的滿足山區高墩的施工。又滑模施工占用場地較少，配套設備要求不高，很好的解決了山區地方狹小的矛盾。

【關鍵詞】滑模 高墩 技術工藝 安全 質量保障措施

一、施工方案概述

滑模施工連續性強，混凝土質量好，施工進度快，節約原材料消等優點。結合地形施工特點，在同一軸線上的兩個空心薄壁橋墩可采用雙墩連體滑模施工，不在一個軸線上的空心橋墩采用單墩滑模。滑模模板可根據施工圖結構尺寸可自己加工，采用加工制作桁架桿件焊接鋼板在承臺上進行組裝，組裝完后開始滑模。設置垂線來控制墩身偏差。首先施工墩身實心段和漸變段混凝土，當施工至變漸段時再把內模體行架按結構尺寸要求安裝。對于設置隔板的空心墩在滑到隔板底部斜面時，安施工圖紙設計進行預埋鋼筋，滑脫后要及時鑿出預埋鋼筋，采用散模板支撐斜面及隔板后邦扎鋼筋澆筑混凝土。隔板底部支撐模板不再進行拆除。然后繼續滑升至蓋梁底變漸段處停滑，拆除內模行架，安裝制作好的變漸段木模板，滑升至蓋梁底停盤。蓋梁以行架作為支撐體，采用定型模板施工。

對變截面墩身滑模模體可設計為收分模體，短邊模體桁架設計為可穿于長邊模體內進行收分，采用槽鋼焊接后作為短邊模體桁架的運行軌道。邊模體面板按設計的坡比安裝，滑動時短邊桁架面板緊貼長邊面板邊緣滑動確保坡比。長邊模體兩端采用兩臺5T導鏈拉緊或者在桁架兩端加裝絲杠、千斤頂等，確保模體整體性。

二、滑模結構設計

滑模模體設計為液壓調平內爬式，整個模體設計為鋼結構，模體桁架桿件滿足柔性、強度及穩定性要求。整個模體裝置由桁架系統、滑動面板、支撐桿、液壓系統、操作平臺等部分組成。桁架與面板、提升架等構件間均由焊接連接，支撐桿與滑架通過液壓系統連為一體。

（1）鋼面板：為保證混凝土成型質量，面板是通常采用高速強度不銹鋼板，其表面光滑度、平整度、板體強度直接影響著混凝土的塑膠和表觀質量。為了保證質量，面板采用8mm厚鋼板制作，用 63×6角鋼作筋肋，模板高度1260mm。

（2）桁架：桁架主要由角鐵或槽鋼、工字鋼焊接構成，使模體成為一個整體，保證壓力及側壓力，模體桁架常采用矩形梁設計，截面尺寸1000mm×1000mm、1500mm×1200mm斷面，主桁梁采用100×10槽鋼，主肋采用80×8角鋼，斜肋均采用63×6角鋼，桁架梁與鋼面板采用點焊，保證焊接質量。

（3）提升架：提升架是滑體桁架與鋼面板的的聯系構件，使之成為一個主體受力結構，使整個滑模模板桁架、工作盤、鋼面板成為一個整體。通過安裝在其橫梁上的千斤頂夾固于支撐爬桿上，整個滑升系統由提升架傳遞到支撐桿上。支撐桿通常采用ф48×3.5mm無縫鋼管。提升架常用形式有“F”型或“開”字型提升架。提升架主梁通常采用[18a槽鋼，千斤頂底座為14mm鋼板，筋板為15mm鋼板。

（4）工作盤：工作盤是滑體是的承載受力構件，也是工人操作的主要工作場地，不僅要求足強度要求之外，還必需具備足夠的剛度。工作盤與模板連接成一體，支撐在提升架的主體支撐桿上，同時，通過提升架對模板起橫向支撐的作用。工作盤在桁架平面多層面設置，盤面采用40mm厚木板或鋼板平鋪，鋼板要作防滑處理。為防止盤面墜物，四周設置高20cm護腳擋板。

（5）輔助盤：為隨時檢查滑脫面模后的混凝土表面質量、便于施工人員修補而設置，可用于修補混凝土表面缺陷或橫隔板停滑時清理埋件鋼筋之用，也可設置噴淋裝置不間隔對混凝土表面灑水養且。通常為在工作盤下處懸掛輔助盤，輔助盤角鋼焊接，木板密鋪，鋼帶懸掛于桁架梁和提升架下。

（6）支撐桿：支撐桿是整個模體的承力結構，隨著混凝土的不停澆筑埋于混凝土內，通過穿心液壓千斤頂承受全部滑模上荷載，為保障墩身主筋間距每個支撐杯可代替一根主筋。隨著墩身混凝土的不斷澆筑，要對支撐桿進行焊接，對焊口做磨光處理，隨時校核支撐桿平面位置，確保墩身的豎直度與平面位置的準確。

（7）液壓系統：液壓系統由HM-100型液壓千斤頂、YKT-36型液壓控制臺、油管及其它附件組成，液壓系統對混凝土的連續澆筑起著至關重要的作用，在組裝前必須進行詳細檢查與驗算，確保管路通暢，耐壓件否符合要求，有無漏油，若有異常堅決不有使用。

（8）養生系統：為保障混凝土質量養護至關重要，多水地區可采用管道噴淋系統，對整個墩身進行養護；如果是缺水地區可采用薄膜養生；多風地區考慮涂刷養護劑。

三、滑模荷載分析計算

（1）滑模結構自重。鋼結構：32T；木板：8m3×0.8=6.4T；G1=38.4T。

（2）施工荷載。工作人員：40×75kg/人=3T；一般工具：1T；鋼筋及支撐桿：3T；G2=3T+1T+3T =7T。

（3）滑升摩阻力。G3=1.5×1.26m×72m×200kg/m2=27.2T （經驗數據）。

（4）豎向荷載。W=G1+G2+G3=38.4+7+27.2=72.6T。

（5）混凝土對模板的測壓力。采用插入式振搗，考慮混凝土對模板側壓力為：P=r（h+0.05）；r——混凝土容重 2500kg/m3；h——混凝土厚度，取0.3m；P1=2500（0.3+0.05）=875kg/m2。

混凝土澆筑時要考慮動荷載對模體的側壓力：P2=200kg/m2；P=P1+P2=1075kg/m2；側壓力：P=1075kg/m2×72m×0.7m= 54.18T；桁架梁剛度強度驗算略。endprint

（6）支撐桿（爬桿）計算。允許承載能力：P=3.142EI/K（ul）2；E-支撐桿彈性模量，E=2.1×106kg/cm2；I-支撐桿的截面慣性矩，I=11.35cm2；K-安全系數， K=2；ul-計算長度，按Ul=1.20m；P=3.142×2.1×106×11.35/[2×（1.2）2]=8159.85kg/cm2。

因此支撐桿數量（千斤頂數量）：n=w/cp；P-支撐桿承載能力，取P=6T；C-載荷不均衡系數，取C=0.8；N=72.6T/0.8/6T=15.125（臺）；取千斤頂 24 臺，可滿足要求。

四、滑模施工

（一）鋼筋綁扎

由于滑升速度較快，及時進行鋼筋綁扎跟上混凝土澆筑速度，保證滑模滑升平行作業是關鍵環節。為加快鋼筋綁扎速度，可采用機械連接或渣壓力焊接。現在多地質檢單位要求∮25以上主筋普遍使用機械套筒連接。初滑模板定位檢查之后，即可進行鋼筋的綁扎施工。鋼筋下料在地面鋼筋加工廠進行，為便于工作盤上工人操作主筋通常以4.5m為段，套絲完成后一端擰緊直螺紋，另一端擰進防護套。運到墩身現場從模板底部一直綁扎至提升架橫梁下部。起滑過程中采用邊滑升邊綁扎鋼筋平行作業方式，鋼筋的垂直運輸，依靠模體上的龍門加起吊設備吊至工作面，若吊高不夠，可在工作盤上設置拔桿利用卷揚機提升。為確保模體安全運行，要求爬桿平整無銹皮，當千斤頂滑升至距爬桿頂端時，應及時接長支撐桿，不平處用角磨機磨平，支撐桿要同環筋相連焊接加固。

（二）混凝土入倉方式及人員上下工作盤

混凝土通過集中拌合罐車運輸至施工現場，由模體是卷揚機提升至澆筑混凝土面人工配合倒入倉內。操作人員由工作盤下掛設的筒型爬梯上下。

（三）滑模體滑升

根據天氣情況控制滑體升降速度初次澆筑，混凝土初次澆筑和初次模體滑升，可按以下六個步驟進行控制，第一次澆筑20cm厚，混凝土或砂漿按分層厚度不大于25cm澆筑第二層，澆筑厚度達到70cm左右時開始滑升3～6cm。根據經驗檢查脫開混凝土的凝固是否合適，來調節澆筑速度。澆筑完第四層后再滑升6cm，繼續澆筑第五層再滑升10cm～15cm，第六層澆筑后滑升15cm若無異常現象，可進行正常澆筑和滑升。入模砼澆筑采用對稱分層連續澆筑，嚴格分層厚度小于30cm。

滑升模板要根據氣候情況有針對性的進行，初次滑動此過程中要對液壓裝置、模板結構以及配套附近設施的運轉，在滿負載情況下進行統一全面檢查，發現問題及時處理糾正，通過不斷總結施工正常后方可連續正常滑升。

施工應盡量保持連續作業，轉入正常滑升時，由專人負責觀察入模與脫模時砼的質量，隨時高速滑升時間和滑升速度。空心薄壁墩可保證日正常滑升在4.0m左右。

混凝土拌合出鍋要在現場進行坍落度試驗，運至施工現場是要重復核驗，了解坍落度損失情況。澆筑墩身砼前要做混凝土的初凝試驗，控制其終凝時間在6～8小時之內，初凝3-5小時。要求混凝土和易性、流動性要好保障砼的入倉質量，坍落度盡量控制在15cm～18cm之間。混凝土脫模時表面應無流淌和拉裂現象按有硬的感覺并能壓出1mm左右的指印，并能用抹子抹平。如果脫模后的砼表面平整光滑可不再做表面壓光處理。如出再缺陷或坍落局部要及時進行修補，確保砼表面的顏色統一，用找經驗豐富人工用抹子在砼表面用原漿壓平。為了保障砼初凝時間的要求首要選擇好外加劑，通過試驗數據來控制摻加量，以入模后的砼不產生膠狀，不粘模，能正常滑進為宜。為保證脫模砼的表面具有合適的硬化條件，防止裂縫發生，在輔助盤上設灑水管或用養護劑，及時對脫模砼進行養護。

（四）測量控制

對墩身滑模的測量控制分為豎直與扭轉監測，可根據規范要求采用懸掛垂球的方式進行。在模體四邊各設一至兩根重垂線，從不同方向來監測模體的偏移及扭轉保障墩身豎直。可利用千斤頂同步器監測水平方向以保障墩身的垂直，利用模體穿心千斤頂來進行整個模體糾偏。關鍵是隨時監控及時調整偏差而不能讓其積累。

（五）施工縫處理

采用滑模施工正常要求連續不斷施工，如因工序要求、天氣等外部原因被迫停滑時要及時停滑措施，砼停止澆筑后根據現場情況控制滑升時間，直至砼與模板不再粘結。由于停滑或施工工藝所需造成的工作縫按照規范要求處理。

（六）滑模施工中出現問題及處理

滑模施工中常出現的質量問題有：模體傾斜、扭轉、變形、墩身砼表觀缺陷、支撐桿彎曲等。

（1）墩身糾偏：利用千斤頂自身高差可施加一定的外力給予糾偏，但操作時不能操之過急，避免造成砼表面拉裂，死彎，滑模變形，爬桿彎曲等更嚴重的事故發生。

（2）支撐桿彎曲：計算出全部荷載受力情況，確保保險系數。出現彎曲首先采用加焊鋼筋或斜支撐加強；如果彎曲較嚴重可切斷彎曲支撐桿，重新接長后再與下部爬桿焊接開滑。

（3）面板變形：較小變形采用撐桿加壓復原；變形嚴重拆除修復。

（4）砼表觀缺陷處理：表面細縫、泌水、麻面可讓技術工人抹平；空鼓、掉專、局部坍塌可采用局部立模修補，利用比原標號高一級的膨脹細骨料砼挖補并用抹子抹平，施工時要及時，注意時效。

（七）滑模拆除

滑模滑升至設計位置時等砼強度達到設計要求時，可利用自制龍門架將滑模拆除，滑模體拆除注意事項：

（1）必須在編制專項拆除方案，制定安全措施并經專家認證后組織實施。

（2）拆除現場要有專業人員指揮，實操工作必須配戴安全帶戴安全帽等安全防護用品。

（3）拆除時注意定向觀測，對不能滿足拆除條件時嚴禁強行操作，保證對分割塊體能安全拆除。

（八）勞動組織及工期

（1）勞動力組織配置。采用兩班二十四小時不間斷作業方式，每個班級管理人員加技術工人不少于45人；如果采用雙休滑體時，另每班組增加10人。

（2）施工工期計算。模體制作7天（制作可不占直線工期）模體安裝4天，每天按3米計算，蓋梁10天，拆除2天。

五、保障措施

（1）做好安全技術交底，編制各項安全專項方案，做好臨時用電設計，做好電氣設備管理工作，防止漏電事故發生。

（2）模體做好臨邊防護，可在作盤和輔助盤焊接防護欄桿設護欄，下掛防墜網；護欄高度要符合安全規章要求不能少于1.5m；每個盤面保持清潔，材料堆放分門別類，及時捆綁堆放整齊防止墜物。

（3）特種設備要有專業人員驗收安裝，并經專業部門驗收合格后再投入使用；經常檢查液壓系統，發現破損即時更換防止高壓油管爆裂修成事故。

（4）加強日常巡視，安全員隨時檢查各種懸吊裝置要牢固可靠，發再音量必須進行檢修，確保無安全隱患不發生安全事故。

（5）滑板支撐桿要及時灌注砂漿或細石混凝土填實，防止水份集于支撐桿內，冬季出再凍害。

（6）建立安全與質量的保障體系，制定預防措施，編制應急預案，開展應急演練，確保發生突發事件時處置方案。

（7）加強一線工人的教育與培訓，特種作業人員持證上崗，進場工作做好體檢，嚴防身體缺陷人員帶病上崗作業。

（8）關注天氣預報，預防大風、暴雨等極端氣候發生。通過以上措施，滑模施工工藝安全與質量得到很好的的控制。目前，該施工方案在山西太佳高速、河北G95張涿高速、貴州沿德高速等工程中所采用，取得了良好的經濟效益及運行效果。endprint