公路橋梁高墩施工爬模技術(shù)

朱可慶

（上饒市德興公路事業(yè)發(fā)展中心，江西德興 334200）

0 引言

公路橋梁高墩施工是橋梁建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)之一，爬模施工技術(shù)作為一種常用的施工方法，在橋梁高墩施工中有重要的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)爬模施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，有助于提高高墩施工效率、降低施工風(fēng)險(xiǎn)，保證橋梁高墩施工質(zhì)量。

1 公路橋梁高墩施工爬模技術(shù)概述

公路橋梁高墩施工爬模技術(shù)是一種先進(jìn)的橋梁施工方法，是指在橋梁高墩的建造過程中使用專用的爬升裝置和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模板自動(dòng)升降和定位，從而提高施工效率和質(zhì)量。在傳統(tǒng)的橋梁施工中，模板需要通過人工拆裝和移動(dòng)來適應(yīng)不同墩高的需求，既耗時(shí)又費(fèi)力，且容易造成施工誤差。

而高墩施工爬模技術(shù)可大幅減少人工工作量和降低人為誤差。公路橋梁高墩施工爬模技術(shù)的核心是爬升裝置和控制系統(tǒng)。爬升裝置由支撐結(jié)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)組成，支撐結(jié)構(gòu)用于承載模板和混凝土澆筑時(shí)的壓力，升降機(jī)構(gòu)則能控制模板的升降運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制爬升裝置的運(yùn)行，包括升降速度、位置控制、安全保護(hù)等。通過控制系統(tǒng)的精確控制，可以準(zhǔn)確調(diào)整模板的位置和形狀，提高施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性[1]。

2 工程概況

某公路橋梁跨越當(dāng)?shù)氐闹匾恿鳎菢O為關(guān)鍵的交通基礎(chǔ)設(shè)施，影響整個(gè)區(qū)域的交通通行情況，也關(guān)系到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。該項(xiàng)目上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T 梁，下部采用薄壁空心墩和柱式墩結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)形式。

該項(xiàng)目處于“V”字形山谷地帶，現(xiàn)場(chǎng)地形條件非常復(fù)雜。橋梁的左幅5 號(hào)墩高度為65m，施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速較大，缺少堆放模板的合適場(chǎng)地，建設(shè)作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)難度較高，且不具備施工便道建設(shè)條件，施工難度較高，施工影響因素較多。因此，需要結(jié)合工程建設(shè)要求，使用合理的施工技術(shù)，加強(qiáng)施工控制，以滿足該項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要[2]。

3 選擇公路橋梁施工方案

為保證公路橋梁建設(shè)順利進(jìn)行，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，縮短項(xiàng)目建設(shè)工期，提高工程質(zhì)量，需從人員、質(zhì)量、工期、安全等各個(gè)方面要素出發(fā)，考慮工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇最佳的公路橋梁建設(shè)施工方案，滿足建設(shè)需要，為整個(gè)項(xiàng)目的正常運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

在方案選擇的過程中，技術(shù)人員主要對(duì)比爬模法和翻模法。以左幅5 號(hào)墩為例進(jìn)行分析，該橋墩使用爬模法進(jìn)行施工，建設(shè)成本為37 萬元左右；應(yīng)用翻模法施工，施工費(fèi)用可降低至25 萬元。從費(fèi)用的角度出發(fā)，翻模法具有明顯優(yōu)勢(shì)。從應(yīng)用效果來看，雖然爬模法的施工成本相對(duì)較高，但優(yōu)勢(shì)更大。

首先，爬模法施工速度較快，施工過程中不需要將模板吊裝到地面，同時(shí)能夠使用大塊模板，可在短時(shí)間內(nèi)完成調(diào)整模板安裝，爬模法工期約為60 天，而翻模法工期約為95 天。

其次，爬模法施工起重次數(shù)較少，塔吊的使用數(shù)量相對(duì)較少，模板不需要落地即可完成施工，占據(jù)空間較小，能夠節(jié)約施工場(chǎng)地。

最后，爬模法施工過程中，可以為施工人員提供較多的操作平臺(tái)，具備較高的穩(wěn)定性，且有利于提高抗風(fēng)水平。因此，經(jīng)過多方面的綜合分析，該工程最終選用爬模法施工技術(shù)進(jìn)行空心薄壁墩施工[3]。

4 爬模系統(tǒng)選擇

結(jié)合該工程建設(shè)要求，爬模系統(tǒng)選擇ZPM100 型（見圖1），該系統(tǒng)具體組成如下：

圖1 爬模系統(tǒng)

4.1 模板系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)為連接件、背楞、工字木梁及WISA 模板。在爬模施工過程中，使用工字木梁體系組成的大模板結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段有6m 的澆筑高度，模板高度設(shè)計(jì)為7m，施工速度較快，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率較高。在施工過程中應(yīng)用4 個(gè)角模和4 個(gè)大模板，能夠節(jié)約模板用量。為確保澆筑質(zhì)量達(dá)到要求，在混凝土面澆筑過程中，需將厚度控制在100mm 左右，并采用外挑模板的方式，厚度為80mm，以免水泥漿溢出。在外模板施工過程中，應(yīng)用WISA 面板結(jié)構(gòu)，厚度為18mm，使用自攻螺絲將工字梁和該面板穩(wěn)固連接。相同模板采用芯帶銷進(jìn)行連接，形成整體結(jié)構(gòu)，使模板滿足整體性要求，確保結(jié)構(gòu)可靠、安全、穩(wěn)定[4-5]。

4.2 支架系統(tǒng)

爬模系統(tǒng)是公路橋梁施工中常用的支模系統(tǒng)，其主要由下架體和上架體組成。下架體是支撐整個(gè)爬模系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，上架體則負(fù)責(zé)承載和支撐模板、鋼筋等構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)橋梁墩身的逐層施工。在該工程中，架體結(jié)構(gòu)的高度設(shè)定為14m。同時(shí)，在爬模系統(tǒng)中將平臺(tái)1（也稱為上平臺(tái)）的寬度設(shè)計(jì)為2.7m。除平臺(tái)1 外，還有平臺(tái)2 和平臺(tái)3，這2 個(gè)平臺(tái)的寬度為1.1m，相對(duì)較窄。最后是平臺(tái)4，設(shè)計(jì)寬度為2.8m。主平臺(tái)位于爬模系統(tǒng)的底部，是整個(gè)系統(tǒng)的承重平臺(tái)，用于支撐和傳遞橋墩的重量和荷載，通過主平臺(tái)，施工人員可以將重要的施工材料和設(shè)備運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫阌陂_展施工。

4.3 埋件系統(tǒng)

埋件系統(tǒng)包括爬錐、定位螺栓和高強(qiáng)螺栓等組成部分。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，施工人員需要精確安裝這些結(jié)構(gòu)部件，安裝完成后，及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑施工。澆筑結(jié)束后，拆除所有模板定位螺栓，組成符合要求的施工系統(tǒng)，以避免影響施工效果和質(zhì)量[6]。

4.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)（見圖2）是爬模系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)為各個(gè)部分提供動(dòng)力，進(jìn)行各項(xiàng)動(dòng)作的控制，滿足施工需求。該系統(tǒng)主要由配電裝置、膠管、液壓油缸、液壓閥、調(diào)速閥等組成。施工時(shí)，按照工程施工要求，將液壓站安裝在規(guī)定位置，安裝時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各個(gè)位置的檢測(cè)和控制，保證安裝精度合格。從現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全性的角度出發(fā)，鋼絲網(wǎng)板應(yīng)設(shè)置架體防護(hù)設(shè)施，擋風(fēng)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.16。為避免架體在爬升過程中和主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突，還需要在墻面和爬模平臺(tái)之間保留100～200mm的間隙。此外，為預(yù)防高空墜落現(xiàn)象，需要將翻板設(shè)置在墻面和液壓平臺(tái)的縫隙之內(nèi)。在提升架體時(shí)，施工人員將翻板翻開，將其提升到規(guī)定高度，便可及時(shí)進(jìn)行翻板鋪設(shè)[7-8]。

圖2 液壓系統(tǒng)

5 爬模施工步驟和注意事項(xiàng)

5.1 爬模施工步驟

第一，在墩身結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，采取分節(jié)段施工方式，單個(gè)節(jié)段的長(zhǎng)度為6m。結(jié)合墩身高度設(shè)置橫隔板，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，施工人員從各個(gè)節(jié)段底部開始進(jìn)行橫隔板設(shè)置，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)位置的精確性控制，保證安裝精度合格，每個(gè)部位穩(wěn)固連接，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性，并根據(jù)需要進(jìn)行橫隔板高度調(diào)節(jié)。墩頂實(shí)心段是整個(gè)結(jié)構(gòu)施工的最后部分，該部分可采取單獨(dú)施工的方式。墩身的內(nèi)模結(jié)構(gòu)在地面拆除，且要做好打磨處理工作，避免給現(xiàn)場(chǎng)施工造成影響[9]。

第二，液壓頂升系統(tǒng)是整個(gè)爬模施工的動(dòng)力來源，由換向盒、液壓油缸等部分組成。使用液壓系統(tǒng)開展施工作業(yè)，導(dǎo)軌、模板架體等可以同時(shí)進(jìn)行爬升作業(yè)，使現(xiàn)場(chǎng)施工更具安全性。墩身的第一節(jié)通常采取常規(guī)方式開展施工，先進(jìn)行該結(jié)構(gòu)的澆筑施工，結(jié)束之后將第一節(jié)模板拆除，然后安裝第二節(jié)鋼筋和勁性骨架，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)位置的安裝強(qiáng)度合格，使用對(duì)拉螺桿進(jìn)行連接固定。上述工作結(jié)束后進(jìn)行第二節(jié)的澆筑施工，澆筑時(shí)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)的性能合格，避免出現(xiàn)漏漿問題。為使橋墩施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，施工過程中可設(shè)置四層爬模操作平臺(tái)，整個(gè)平臺(tái)的高度為8.5m，使用鋼筋綁扎的方式，以提供足夠的空間，不需要額外設(shè)置其他操作平臺(tái)即可完成現(xiàn)場(chǎng)施工。

第三，在墩身第三節(jié)鋼筋和勁性骨架的安裝環(huán)節(jié)，將模板拆除并向后移動(dòng)，同時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)導(dǎo)軌等進(jìn)行安裝，確保各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果和質(zhì)量合格。開啟液壓閥門、電源，使液壓系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)，然后進(jìn)行下架體、上架體的提升作業(yè)，再進(jìn)行其他部位的安裝。將模板調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行各個(gè)結(jié)構(gòu)位置的加固處理，之后施工人員即可進(jìn)行第三節(jié)的混凝土澆筑施工。在第四節(jié)鋼筋和勁性骨架的安裝環(huán)節(jié)，進(jìn)行模板拆除并移動(dòng)，使液壓系統(tǒng)保持啟動(dòng)狀態(tài)，然后進(jìn)行導(dǎo)軌提升[10]。

第四，關(guān)閉電源和液壓閥門，并拆除下部的支座及爬錐結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的施工作業(yè)提供便利，然后重新開啟閥門和電源，使液壓系統(tǒng)保持啟動(dòng)狀態(tài)。將爬升架體移動(dòng)到規(guī)定的施工位置。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行模板調(diào)整及加固處理，之后進(jìn)行第四節(jié)混凝土澆筑施工。

從爬模施工標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程來看，各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)最終的施工效果都有直接影響，所以施工人員需加強(qiáng)施工分析和細(xì)節(jié)控制，使每個(gè)環(huán)節(jié)都處于可控范圍內(nèi)，進(jìn)而規(guī)范化地完成整個(gè)施工流程，提高施工質(zhì)量。

5.2 爬模法施工注意事項(xiàng)

由于該公路橋梁的橋墩高度較高，最高達(dá)到65m，為確保施工順利進(jìn)行，需要采取分解施工的方式。

第一，為保證澆筑施工順利完成，可以使用泵車進(jìn)行混凝土輸送工作。將泵車的壓力調(diào)整至18MPa，可以滿足混凝土材料的輸送要求，提高施工的質(zhì)量和效率。同時(shí)，為保證橋墩墩身的外觀效果和混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置四個(gè)卸料點(diǎn)。這些卸料點(diǎn)分別布置在橫向橋墩的兩個(gè)面以及橋墩的順向面，以確保混凝土材料在施工過程中能夠均勻地填充和分布，滿足施工要求。

第二，考慮到該工程項(xiàng)目供應(yīng)河砂的難度較大，可采用機(jī)制砂制作混凝土。根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的砂料源，遵循因地制宜原則，有效降低施工成本。需要注意的是，為提高施工質(zhì)量水平，應(yīng)加強(qiáng)混凝土材料的配比試驗(yàn)檢測(cè)工作。通過細(xì)致的配比試驗(yàn)，確保混凝土材料的成本處于合理范圍內(nèi)，且滿足項(xiàng)目的技術(shù)要求。

總的來說，在公路橋梁高墩施工中，尤其是在較高高度的情況下，采取分解施工、合適的混凝土材料輸送方式、設(shè)置多個(gè)卸料點(diǎn)以及加強(qiáng)混凝土材料配比試驗(yàn)等措施，能夠保證施工質(zhì)量、安全和效率，確保橋梁工程順利完成。

6 結(jié)語

爬模技術(shù)在公路橋梁高墩施工中有重要作用。在實(shí)際的施工過程中，施工人員需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，合理安排施工計(jì)劃，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理也十分重要，必須采取相應(yīng)的安全措施，防范施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和意外，進(jìn)而有效提高施工質(zhì)量與安全，為公路橋梁高墩施工提供有力保障。