特大橋高墩爬模施工質量安全控制探討

岳蕓

（昆明建設管理有限公司，昆明 650034）

1 引言

隨著我國公路工程的發展，大橋、特大橋日益增多，橋梁墩高已超百米，其施工難度相應增加，特別是地勢險要地區更為突出。爬升模板具備自爬的能力，無須起重機械調運，減少施工中運輸機械的工作量，節約施工中外腳手架，加快施工進度等優點，在橋梁高墩施工中發揮著重要作用，其應用結果優點突出，表面平整光潔，轉角接縫平順，整體機構緊湊，均勻爬升，操作方便安全[1]。本文以某特大橋主墩施工為例，根據設計圖紙、現場地形條件、氣象情況及工期要求，針對特大橋高墩施工采用自動液壓爬模施工方法，有針對性地介紹了橋梁高墩爬模施工質量安全控制要點。

2 項目背景

某特大橋工程，處于山嶺重丘區，地質條件復雜。大橋全長748 m，主跨為103 m+190 m+103 m 跨徑連續剛構的結構形式，4 跨為30 m 結構連續T 形梁，8 跨為29 m 結構連續T形梁。其中5#、6#墩為特大橋主墩，各位于兩側的半山坡上，主墩根部離河谷60 m 左右高，主墩高104 m，為等截面薄壁空心雙肢墩（除墩頂和墩底2 m 是實心外），單肢外形尺寸為8.5 m×3.5 m，空心尺寸為6.5 m×2.3 m。水文、氣象條件：特大橋所在位置為亞熱帶高原季風氣候，年最高氣溫31.2 ℃，最低氣溫-7.8 ℃，平均氣溫14.6 ℃；多年平均降雨量1 027.2 mm，雨季集中在5~10 月，季風期一般在3~4 月，最大風力可達10 級。該工程的實施由于受現場地形、氣候、工期的限制，特大橋主墩的施工采用自動液壓爬模施工方法施工。

3 液壓爬模施工體系的構成、原理及工藝

該系統根據大橋主塔塔身施工的具體要求及相關技術條件，采用HF-ACS 100 型液壓自動爬模系統，標準施工節段高4.5 m，主墩共設23 個施工節段。爬模系統除自動爬升整個外模系統外，還為墩身的鋼筋、混凝土施工提供一個全封閉的安全操作平臺。

墩身內模系統通過一臺80 t·m 塔吊將懸掛于內模提升架的內模整體一次性提升就位；墩身主筋采用鐓粗直螺紋連接，起重設備采用80 t·m 塔吊，混凝土采用HSZ90 強制式集中拌和站攪拌（實際攪拌能力為50 m3/h），混凝土的運輸采用4 輛10 m3混凝土罐車運輸，混凝土的入模采用IPF85B 車載高壓混凝土輸送泵（最大輸送量85 m3/h，最大垂直泵送高度120 m，泵管通過腳手管井字架固定于塔吊標準節上）輸送。因墩身高度達104 m，墩身施工人員上下采用SC200/200 的雙籠式施工升降機完成。

3.1 構成

液壓爬模施工設備由液壓系統、爬架系統及大面積模板系統3 大系統組成。液壓系統為整個系統爬升提供動力，由液壓動力站、快換管路、液壓缸和電控及其操作系統等幾個主要部分組成。爬架系統為整個墩身的鋼筋、模板、混凝土施工提供操作平臺，爬架系統包括預埋件、爬升裝置、外爬架、液壓系統通用部件及部分“非標準件”組成。大面積模板系統通過鋼梁結構與爬升主體相連，液壓自動爬架設6 層工作平臺。單個爬升裝置的承載力為130 kN。爬升裝置由油缸驅動，操作十分方便快捷，液壓頂升系統依靠多臺液壓油缸、相關的控制部件組成，方便地完成提升工作。單個油缸通過控制調節器相互協調同步工作。整個5#、6#墩爬模系統共有32 套爬升裝置。在墩身施工過程中，設置在四周的爬升裝置均同步爬升，帶動大面板模板共同均勻上升。

3.2 簡要工作原理

1）起始澆筑段中，按照設計位置埋設錨錐，并保證其位置準確。

2）混凝土達到強度要求后拆模，以起始段中預埋的錨錐為支點拼裝系統。

3）調整模板位置，保證定位精度，進行澆筑工作并埋設錨錐。

4）拆模，操作動力裝置控制器爬升軌道，使其上部與掛在預埋錨錐上的懸掛件固接，固定爬升軌道。

5）操作動力裝置控制器爬升爬架，帶動系統爬升至下一工作節段。

6）支模，并重復上述工作流程。

3.3 施工工藝

施工準備—墩身鋼筋綁—預埋件施工—上一節段模板拆除、安裝爬模懸掛件—導軌爬升—爬架爬升—模板安裝加固—墩身混凝土澆筑、鑿毛、養護—施工升降機安裝—爬架拆除。

工期計劃：液壓爬模系統正常施工每節段時間為3~4 d，5#、6#施工期間屬于冬季，混凝土強度上升較慢，爬模系統爬升混凝土強度不低于20 MPa。第一節段施工10 d，爬模拼裝調試時間7 d，爬架拆除時間3 d。

4 高墩爬模施工質量控制要點

4.1 鋼筋施工質量控制

鋼筋數量滿足圖紙要求；主筋鐓粗直螺紋套筒連接質量滿足要求；達到抽檢實驗頻率；套筒上下主筋旋入長度相同并且旋緊；鋼筋接頭錯開間距大于35 倍鋼筋直徑，并且不允許兩個及以上接頭連續出現，同一截面內的接頭數量不得大于總數量的50%；焊接鋼筋焊縫長度及焊接質量必須滿足規范要求；鋼筋間距誤差在規范允許范圍內；鋼筋保護層厚度在誤差允許范圍內。

4.2 混凝土質量控制

1）混凝土的強度必須達到設計要求值。

2）混凝土的外觀質量控制，包括混凝土的顏色應一致，表面應光滑順直，蜂窩、麻面面積不得超過所在面面積的0.5%，不允許露筋等質量缺陷，分節混凝土的錯臺應在規范允許范圍內，修補的拉桿孔等應平整，顏色與墩身混凝土顏色一致，不允許有裂紋或裂縫出現。

3）混凝土的斷面尺寸、豎直度、軸線偏位、頂面高程應在規范允許范圍內。

4.3 測量控制

對于高橋墩來說，截面相對面積小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，施工時軸線很難精確控制，因此，高墩施工定位控制是關鍵環節。

4.3.1 控制測量

該特大橋控制網進行獨立布網，采用GPS 靜態測量，從布設到施測嚴格按照國家測量規范進行，控制網測量成果分析上報批準后使用。墩位主要利用控制網中的M3、M4、M5 這3個控制點進行控制測量。

4.3.2 施測組織

由項目專業技術部組成測量小組，根據圖紙計算精確坐標，進行工程定位，按照規定程序進行檢查驗收，所有施測進度逐日安排，由組長按照項目總體進度計劃進行安排。

4.3.3 施測措施

1）組建精干的精測小組專門負責墩身的測量工作，配備先進的測量儀器，確保墩身的線性控制。該項目所用的是徠卡TS Ultra-2 全站儀。

2）為了防止儀器誤差導致墩身偏斜，每一模必須用全站儀測設中心與鉛垂儀校核一次。并對墩身尺寸進行一次復測以確保墩身線形控制。

3）堅持墩身中線的復測和墩身截面尺寸的測量檢查制度。

4）實行測量換手復核制度，對同一部位測量堅持兩個人獨立測量復核。

5）建立測量內業復核制度，測量資料復核無誤后，報監理工程師審查認可，方可用于施工。

6）堅持相對恒溫、恒壓測量制度。

4.3.4 高墩控制測量與監控

從墩中心定位、墩高程測量、垂直度測量3 個方面加以考慮。因此，必須精確測量放線，同時施工前復核好墩身軸線位置和標高。標高測量至每層模板的底口，根據不同的標高計算出對應的墩身截面尺寸，用以檢驗和控制模板的截面尺寸及坡度。其中空心墩的測量、監控：

1）在大體積嵌巖基礎施工前，首先放出墩身十字線，做好型鋼支架，將墩身預埋鋼筋準確定位并確保在整個施工過程中墩身鋼筋不位移、不偏斜。

2）在第一次立墩身模板時，采用平面坐標法（與導線點聯測）準確放出模板4 個控制點的平面位置，采用三角高程法測放出模板的頂面高程，然后利用鉛垂線測量模板的傾斜。

3） 以后每節段立模時均與第一次一樣測量控制放樣，而且還要對前一段進行竣工檢查（傾斜、平面偏差及兩柱之間的相對位置關系檢查）。

4）平面位置控制。將全站儀架于控制點，用極坐標法通過控制模板位置來控制墩柱平面位置。由于溫度對模板、儀器影響較大，每次固定觀測時間定為溫度變化不大的早上7:00 左右。測量時先觀測大氣壓、溫度計讀數，輸入全站儀，通過儀器自動改正。

5）高程控制。每升模一次檢驗一次高程，其高程誤差應符合規范要求，特別是墩頂最后一次必須控制好。

4.3.5 控制溫度及風速對橋墩偏移影響的控制措施

當地晝夜溫差大，且春季風力較大，考慮到溫度及風力對墩柱的影響，混凝土隨溫度的變化而膨脹及收縮，墩柱因風力影響的擺動這些情況，為保證施工放樣的精確，特在承臺及墩身部布設控制點，監控外界因素對墩柱的影響，找出規律，加以糾正。

以承臺上控制點來控制墩身的垂直度，利用鉛垂儀法控制。利用墩身上的控制點來檢測和控制墩身因外界影響的偏移量，理論上，同型控制點平面坐標X、Y 是一致的，只是高程不相等，通過不同時間，不同溫度對控制點進行測量監測，根據平面坐標X、Y 隨高度、溫度、風速的變化，經過長期觀測，得出偏移量與高度、溫度、風速的關系，在測量放樣時候加以糾正。

4.4 雨季、冬期施工質量控制

1）雨季施工質量控制：在雨季澆筑混凝土時，準確測出砂、石料的含水率，及時對配合比進行調整，以保證混凝土的強度；在澆筑混凝土過程中如遇下雨，應及時在上爬架頂的主筋定位架上鋪設彩條布或帆布，將整個澆筑范圍遮蓋，防止混凝土“洗澡”。

2）冬期施工質量控制：如果連續5 d 室外日平均氣溫低于5 ℃時，應采用冬期施工措施保證墩身施工質量，結合本工程的實際情況，采用整個爬架覆蓋夾有保溫棉的帆布然后再用蒸汽養護法養護，養護溫度不低于8 ℃。蒸汽是通過在每層爬架上放置電爐，然后再在電爐上安放水桶的方式獲取。使用電爐時所有電爐應安裝漏電、短路保護器，并在爬架上配備足夠的干粉滅火器，以防止火災發生。蒸汽養護的墩身混凝土強度達到設計強度的50%后即可停止蒸汽養護。

5 高墩爬模施工安全控制

1）凡患有高血壓、心臟病、恐高癥等不適合高空作業的人員不得參加高墩爬模施工。

2）參加高墩爬模施工的人員，必須熟知本工種的安全技術操作規程，特種作業人員必須持證上崗并具備相應的技術素質和安全應變技能。

3）參加高墩爬模施工人員應實行統一管理，凡上爬架人員必須持有項目部統一印制的施工作業證掛牌上崗，每天由電梯操作人員負責檢查。

4）規范使用勞動保護用品。進入施工現場必須戴安全帽，進行高空及懸掛作業時應系好安全帶，扣好保險并穿防滑靴。

5）爬架各層操作平臺四周設置安全網，使爬架形成一個繞塔身封閉的高空作業系統。安全網選型時注意不能太密。

6）高空作業所需的工索具及材料等應放在工具箱內或臨時固定，嚴禁上下拋擲工具及物體。

7）各類電器設備必須按三相四線制采取有效可靠的接地和漏電保護裝置。

8）爬架施工實行定員定崗制度，嚴格限制堆在爬架上的設備和材料數量。爬架上的設備及施工用具應堆放整齊。

9）嚴禁在爬架上堆放除鋼筋以外的重物。單邊爬架上一次堆放鋼筋的總質量不得超過1 t。所有堆放物應盡量由多根梁均勻承載，不允許堆置在跨中。不得把工具、扎絲、箍筋等隨意放在腳手板上，以免滑下傷人。

10）電焊機必須設置有獨立的電源開關，禁止多臺電焊機共用一個電源開關。電源控制裝置應安裝在便于操作的位置，周圍設安全通道。電焊機裸露接線柱須設置安全防護罩，其附近不得堆放易燃、易爆物品。

11）在爬架上進行焊接、切割作業時，應根據作業位置和環境定出危險范圍，禁止在作業下方及危險區域內堆放可燃、易爆物品和停留人員。嚴禁把焊接電纜、氣體膠管、鋼絲繩混在一起。嚴禁對掛在吊鉤上的工件和設備進行切割。焊接、切割工作完畢應及時清理現場，徹底消滅火種后，方可離開施工現場。

12）不得在爬架上抽煙。

13）夜間施工應派安全員值班，并經常到爬架上檢查安全情況，及時排除不安全的因素。

14）在爬架處于爬升和非爬升狀態時，都應掛好保險繩。

15）凡進入爬架內的工作人員，均應嚴守規程。上下爬架時應秩序井然，不準爭先恐后、嬉戲打鬧、快跑急跳并應及時關好平臺的門。嚴禁將頭或身體伸出防護欄桿東張西望、拋接物件。

16）保證現場24 h 有人值班。在每次下班前應派專人（安全員）檢查爬架上是否存在火險或其他安全隱患存在。

17）按照“誰施工誰負責安全”的原則，落實各級人員的安全生產責任制，強化現場施工人員的“三不傷害”教育，提高施工人員的自我保護意識。

18）當施工現場風速：小于或等于20 m/s（8 級）時，現場正常作業；大于20 m/s 且小于或等于28 m/s（10 級）時，爬架不能爬升，安裝模板與爬架之間抗風拉桿，其他情況工作正常；大于28 m/s 且小于或等于57 m/s 時，現場暫停施工。根據天氣預報，當惡劣氣候來臨前，將內外模板合攏、安裝好模板與爬架之間的抗風拉桿、撤離轉移臨時設備等，做好施工現場人員及有關設備、設施的撤離、轉移及加固工作，確保人、機、設施的安全

19） 每次爬架爬升前必須按要求填寫液壓爬模系統爬升準備工作檢查表。

20）施工升降機必須專人操作并且持證上崗；經常檢查附著的焊接質量，發現隱患及時排除；嚴格按照《施工升降機安全操作規程》操作。

21）塔吊操作和指揮人員應有專人負責并且持證上崗；定期檢查鋼絲繩完好情況和附著的焊縫，發現隱患及時排除；嚴格按照《塔式起重機安全操作規程》操作。

6 結語

通過以上措施，該特大橋按計劃圓滿完成，未發生安全質量事故。歸納起來主要是嚴格執行相關規范標準，施工前對該特大橋特別是高墩施工質量安全進行全面考慮和布置，尤其是各項安全防護措施應充分到位；施工中專職安全員跟蹤作業，各崗位責任到人，各工序認真檢查復查，及時發現、制止并糾正施工中的安全隱患、違規操作、施工缺陷；施工后，每個節段完成后都進行認真總結，保持好的做法經驗，不足之處及時改正，使現場管理水平不斷提高。