高墩爬模清水混凝土施工技術(shù)應(yīng)用分析

劉 偉

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 太原 030032）

在我國(guó)，隨著跨河、跨海、山區(qū)等橋梁工程的建設(shè)實(shí)施，橋梁工程高墩施工技術(shù)已基本穩(wěn)定、成熟[1]，主要有各種腳手架、爬升模板、翻轉(zhuǎn)模板、滑升模板等工藝工法。根據(jù)工程特點(diǎn)及施工條件的不同，選擇最大限度地滿足工程項(xiàng)目具體需求的施工工法，以達(dá)到保證質(zhì)量、保證安全、保證進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)高效的目的。清水混凝土技術(shù)在我國(guó)一直以來在各種橋梁、建筑、水利水電等工程中廣泛應(yīng)用，而高墩爬模施工技術(shù)在橋梁工程施工過程中，對(duì)清水混凝土施工質(zhì)量控制是一個(gè)值得深入研究的課題。

1 工程概況

運(yùn)三高速連接線窯頭特大橋位于山西省運(yùn)城市平陸縣張村鎮(zhèn)窯頭村，全長(zhǎng)1402m，共34 孔，橋墩大多采用空心橋墩結(jié)構(gòu)形式，全橋左右幅共有58 個(gè)等截面空心墩，墩高35.3m～67.7m，50m 以上的墩占比86%，墩底2.0m 和墩頂1.5m 為實(shí)心截面，其余部分為空心截面，墩柱尺寸為2.5×7.0m、3.0×7.0m、3.5×7.0m三種形式，橫向壁厚60cm、縱向壁厚80cm。項(xiàng)目共投入了6 套爬模和4 套翻模模板，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，總結(jié)其中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

2 總體技術(shù)方案

液壓爬模的頂升通過液壓油缸控制導(dǎo)軌和爬架兩者之間的交替頂升來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)軌和爬架兩者之間相互獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)，其進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)[2]。主平臺(tái)上模板退模后在預(yù)埋的爬錐上安裝掛座體，通過調(diào)整換向盒來頂升導(dǎo)軌，導(dǎo)軌就位，固定掛座，調(diào)整換向盒，頂升爬模架體,通過導(dǎo)軌和爬架之間交替附墻，相互提升，爬架即可沿著墻體上預(yù)留爬錐逐層提升。采用爬模施工技術(shù)進(jìn)行高墩施工安全質(zhì)量可靠，施工速度快。

液壓爬模系統(tǒng)施工主要包括爬模安裝階段和正常使用階段[3]，爬模安裝階段主要工藝流程：第一節(jié)墩柱安裝爬錐預(yù)埋件及掛座、安裝主平臺(tái)和液壓系統(tǒng)、安裝模板架體和模板、安裝爬錐預(yù)埋件后混凝土澆筑、拆模安裝墩身爬模掛座、安裝導(dǎo)軌、爬升架體；正常使用階段主要工藝流程：下一節(jié)鋼筋綁扎、爬升架體后合模、節(jié)段混凝土澆筑、墩柱安裝爬錐預(yù)埋件及掛座、安裝主平臺(tái)和液壓系統(tǒng)、安裝模板架體和模板、拆模安裝墩身爬模掛座、導(dǎo)軌爬升、爬升架體[4]。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 爬模施工技術(shù)

爬模完成安裝需澆筑3 次混凝土，首節(jié)墩身混凝土施工除安裝預(yù)埋件外均與翻模相同，第二節(jié)墩身施工時(shí)安裝主平臺(tái)、液壓系統(tǒng)和拆模裝置，第三節(jié)墩身施工前安裝軌道，爬升到位后澆筑混凝土，完成預(yù)埋件周轉(zhuǎn)平臺(tái)即可按步驟循環(huán)施工。

3.1.1 預(yù)埋件安裝及首節(jié)混凝土施工

墩身首節(jié)高度為4.6m，最下面2m 為實(shí)心段。首節(jié)施工主要用于滿足爬模系統(tǒng)的安裝條件。

1.支架搭設(shè)：支架采用10#角鋼焊接，分上下兩層，主要用以主筋連接及箍筋綁扎。

2.鋼筋安裝：墩身縱向主筋長(zhǎng)9m，通過直螺紋套筒連接，同一斷界面鋼筋接頭數(shù)量≤50%總數(shù)接頭，上、下接頭斷界面錯(cuò)開1.3 倍最小搭接長(zhǎng)度。鋼筋安裝時(shí)先接長(zhǎng)內(nèi)、外層主筋，主筋接長(zhǎng)完成后，再進(jìn)行環(huán)向水平鋼筋綁扎，形成整體鋼筋骨架。在箍筋外側(cè)靠?jī)?nèi)、外模板綁扎混凝土墊塊，墊塊相互錯(cuò)開梅花形布置，墊塊厚度4cm，布設(shè)數(shù)量應(yīng)不少于4 個(gè)/m2。

3.模板施工：首節(jié)外模采用爬模外模施工，內(nèi)模為組合鋼模板。實(shí)心段與空心段交接面采用竹膠板封堵，模板采用φ20 對(duì)拉螺桿套PVC 管加固。

4.預(yù)埋件施工：預(yù)埋件是爬模施工的重要環(huán)節(jié)，由埋件板、受力螺、爬錐、高強(qiáng)螺桿栓等組成，高強(qiáng)螺桿與墩身鋼筋焊接后與爬錐埋入混凝土中，如果預(yù)埋件和鋼筋有沖突，可適當(dāng)移動(dòng)鋼筋保證預(yù)埋件位置。受力螺栓將掛座與預(yù)埋件相連，掛座固定導(dǎo)軌和爬架模板，爬錐和受力螺栓可循環(huán)使用，每節(jié)墩模板爬升面平行預(yù)埋2 對(duì)爬錐[5]。預(yù)埋螺栓及掛座見圖1。

圖1 預(yù)埋螺栓及掛座

5.混凝土澆筑：澆筑應(yīng)分段、分層進(jìn)行，每層厚度控制在30cm 左右[6]，在振搗操作中,避免振搗棒與模板、預(yù)埋件接觸，搗實(shí)混凝土以后1.5h 到初凝之前禁止振動(dòng)。

3.1.2 主平臺(tái)安裝及第二節(jié)混凝土施工

1.主平臺(tái)及模板安裝：安裝主平臺(tái)及模板前需將第二層鋼筋綁扎完成，將主平臺(tái)通過預(yù)埋件安裝在預(yù)定位置，然后在主平臺(tái)上安裝模板和退模設(shè)施，最后安裝液壓系統(tǒng)。

2.混凝土澆筑：模板合模前對(duì)混凝土接茬面進(jìn)行鑿毛并涂刷界面劑，安裝預(yù)埋件，內(nèi)模采用塔吊進(jìn)行安裝到位，外模利用退模絲桿進(jìn)行合模，在模板底口貼止?jié){帶，防止漏漿，對(duì)拉桿配PVC管加固，澆筑混凝土。

3.1.3 模板爬升及第三節(jié)混凝土施工

1.爬升準(zhǔn)備。混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后利用主平臺(tái)上的退模絲桿進(jìn)行拆模，并清理模板及平臺(tái)，第三節(jié)鋼筋綁扎完成后，安裝預(yù)埋件、爬模掛座及導(dǎo)軌。

2.爬升流程。

（1）爬升導(dǎo)軌：當(dāng)墩身混凝土達(dá)到10Mpa 后，進(jìn)行導(dǎo)軌爬升[7]，安裝導(dǎo)軌上部掛座，將所有換向盒同時(shí)設(shè)置向上，換向裝置的上端頂住導(dǎo)軌卡槽上部后，依靠伸縮液壓桿來提升導(dǎo)軌，循環(huán)操作將導(dǎo)軌提升至新安裝的爬模掛座位置插銷固定。

（2）提升爬架及模板：爬架及模板提升需4 個(gè)液壓系統(tǒng)同時(shí)將四面爬架和模板同步提升，將所有換向盒同時(shí)設(shè)置向下，換向裝置頂住卡槽的下部后，伸縮液壓桿，反復(fù)循環(huán)操作使架體及模板爬升到位后固定。導(dǎo)軌提升就位后即可拆除最下面的一套爬錐及附墻裝置，周轉(zhuǎn)利用。爬升控制由一個(gè)人操作，爬升速度約為10min/m。每根導(dǎo)軌設(shè)有3 套爬錐及附墻裝置，其中2 套作為工作使用，1 套周轉(zhuǎn)循環(huán)利用。爬升過程換向盒調(diào)整示意見圖2。

圖2 換向盒調(diào)整示意圖

（3）澆筑第三節(jié)混凝土：架體和模板爬升到位后，調(diào)整合模絲桿進(jìn)行合模，最后安裝最下層的預(yù)埋件周轉(zhuǎn)平臺(tái)，整個(gè)爬模系統(tǒng)安裝完成，澆筑第三節(jié)段混凝土。

（4）模板拆除：最后一節(jié)混凝土滿足模板拆除條件后，先拆除對(duì)拉桿、拔出后移模板插銷，將模板后移到位，用塔吊將模板拆除并吊至地面，再拆除主平臺(tái)以上的支架系統(tǒng)，然后用塔吊吊出導(dǎo)軌，拆除液壓、配電裝置，最后拆附墻裝置，主平臺(tái)。

3.2 消除墩柱混凝土表面氣泡施工技術(shù)

混凝土的外觀質(zhì)量與施工工藝和原材料有很大關(guān)系，施工工藝方面主要是攪拌和振搗方法，這些可以通過人為操作來解決，控制原材料是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，墩柱C35 混凝土砂子是機(jī)制砂，機(jī)制砂的廠家要選擇沖擊式制砂機(jī)制備的砂子，顆粒級(jí)配也要滿足生產(chǎn)要求。粗骨料選用了5mm～10mm、10mm～20mm、16mm～31.5mm，3 個(gè)級(jí)配的石子，由于原材料進(jìn)場(chǎng)有差別，進(jìn)場(chǎng)的原材料發(fā)生改變時(shí)，及時(shí)進(jìn)行篩分試驗(yàn)調(diào)整砂石級(jí)配，確定最優(yōu)的配合比。混凝土脫模劑選用了水溶性脫模劑，使用簡(jiǎn)單、環(huán)保。

在其他相同的條件下（模板、振搗方式），油性脫模劑容易產(chǎn)生大氣泡，混凝土色差大，水性脫模劑利用噴霧器均勻噴灑在清潔的模板表面，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。墩柱混凝土通過調(diào)整砂石級(jí)配，并采用水溶性脫模劑，減少混凝土表面氣泡，保持清水混凝土應(yīng)有的效果。

3.3 高墩養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

結(jié)合液壓爬模爬升架體一直隨著墩身混凝土結(jié)構(gòu)逐層升高，施工過程不需要拆除的特點(diǎn)，在爬模主平臺(tái)下布置一圈養(yǎng)護(hù)管道，管道上安裝霧化噴頭，管道采用直徑20mmPE 管，噴頭噴灑直徑為0.5m，現(xiàn)場(chǎng)噴頭間距按0.5m 布置。通過水泵抽水養(yǎng)護(hù)，隨著墩身升高，在中部適當(dāng)位置設(shè)增壓泵，保證水壓。該噴淋養(yǎng)護(hù)裝置用水量小、效果好。

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1.通過控制混凝土原材料、調(diào)整砂石級(jí)配和復(fù)配外加劑優(yōu)化配合比、工藝改進(jìn)三方面措施，消除墩柱混凝土表面氣泡，提高了外觀質(zhì)量。

2.在爬模主平臺(tái)下部布置自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)裝置，隨模板提升接長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)噴淋養(yǎng)護(hù)的自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，解決了高墩養(yǎng)護(hù)困難的問題。

5 效益分析

窯頭特大橋42 個(gè)橋墩采用了爬模施工，平均墩高65m，每個(gè)橋墩需施工15 個(gè)循環(huán)，從第5 個(gè)循環(huán)以后每循環(huán)可節(jié)約1.5 天，共縮短工期105 天。節(jié)約人工成本、施工電梯、塔吊成本等費(fèi)用合計(jì)283.85 萬元，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

窯頭特大橋的完成標(biāo)志著運(yùn)三高速連接線的全線貫通，從而真正地將運(yùn)城、三門峽兩市的高速公路網(wǎng)絡(luò)連接起來，從此，兩市可以不出高速一路通達(dá)，有著重要的社會(huì)效益。

6 結(jié)語

項(xiàng)目窯頭特大橋歷時(shí)13 個(gè)月，施工中采用高墩爬模清水混凝土施工技術(shù)完成了所有空心墩，通過對(duì)爬模工藝進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，解決了高墩混凝土外觀質(zhì)量控制難、養(yǎng)護(hù)難的技術(shù)難題，為高墩施工提供了一種安全、高效的施工方法，該橋梁墩柱施工工法得到了業(yè)主的認(rèn)可，也為高墩清水混凝土研究提供參考。