公路橋梁建設中高墩爬模施工技術分析

摘要 文章以論述公路橋梁高墩爬模施工技術的具體應用為研究目的，結合S308線眉山市洪雅縣袁坪至瓦屋山鎮段新建公路工程沿線高墩橋梁實例，探討了高墩爬模施工技術的具體應用。結果顯示，案例工程各高墩樁均如期完工，并都達到了驗收要求標準，且在施工期間未出現安全事故，取得了理想的施工效果。由此可見，對于大型高墩橋梁可采用爬模施工法，能夠有效保障施工質量，在保工期、提高安全性等方面也具有一定的積極作用，可供同類工程參考借鑒。

關鍵詞 公路橋梁；高墩；爬模技術；施工技術；爬模系統

中圖分類號 U445.559 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0055-03

0 引言

高墩爬模施工技術作為一項高效、安全、經濟的新型施工技術，在解決高墩混凝土澆筑難題上展現出了顯著優勢，近年來被廣泛應用到大型公路橋梁工程中。該文系統地闡述和探討了高墩爬模施工技術的基本原理、關鍵技術環節，結合工程實例，對高墩爬模施工技術在高墩橋梁工程中的具體應用及其實際應用效果展開討論，并重點分析了爬模安裝、爬升等關鍵工序，具體內容如下。

1 高墩爬模施工技術概述

1.1 高墩爬模技術定義與分類

1.1.1 爬模技術的定義

爬模技術，即爬升模板技術，是一種在高層建筑、橋梁等工程中廣泛應用的施工技術，其核心在于利用自爬升設備，使模板體系在施工過程中能夠隨著工程結構的升高而逐層爬升。

1.1.2 高墩爬模技術的分類及特點

（1）按照模板的構造形式，高墩爬模技術可以分為固定式爬模和移動式爬模。固定式爬模在施工過程中，模板的位置相對固定，通過爬升機構實現模板的逐層爬升。而移動式爬模則可以在施工過程中實現模板的水平和垂直移動，以適應不同形狀和尺寸的高墩施工。

（2）根據爬升方式的不同，高墩爬模技術可以分為液壓爬模和電動爬模。液壓爬模利用液壓傳動原理，通過液壓油缸驅動模板體系的爬升，具有爬升速度快、穩定性好的特點。而電動爬模則采用電動驅動方式，通過電機和傳動機構實現模板體系的爬升。

1.2 高墩爬模技術的適用范圍及優勢

1.2.1 高墩爬模技術的適用范圍

高墩爬模技術主要適用于高度較大、形狀規則的高墩施工。在大型橋梁、高速公路、城市軌道交通等基礎設施建設中，經常面對高墩施工的問題。高墩爬模技術以其高效、安全、靈活的特點，成為這些工程中解決高墩施工難題的理想選擇。同時，高墩爬模技術還可以根據不同的工程需求進行定制和優化，以適應各種復雜的建筑形式。

1.2.2 高墩爬模技術的優勢

高墩爬模技術的優勢主要體現在以下幾個方面[1]：

（1）施工效率高。高墩爬模技術采用自爬升設備，能夠實現模板體系的快速爬升和拆卸，從而大幅度提高施工效率。相比傳統的模板施工方法，高墩爬模技術可以顯著縮短工期，降低施工成本。

（2）施工質量好。高墩爬模技術采用預制模板，可以實現高精度的施工。同時，模板體系在逐層爬升和拆卸過程中，可以及時發現和糾正施工中出現的質量問題，從而確保施工質量的穩定和可靠。

（3）施工安全性高。高墩爬模技術在施工過程中，模板體系始終處于穩定狀態，可以有效防止模板倒塌、傾覆等安全事故的發生。此外，高墩爬模技術還配備了完善的安全防護設施和操作規范，以確保施工人員的安全。

（4）環保節能。高墩爬模技術采用預制模板和自爬升設備，減少了現場濕作業和廢棄物產生，有利于環保和節能。同時，高墩爬模技術在施工過程中的噪聲和振動較小，對周邊環境的影響較小。

2 高墩爬模施工技術原理與流程

2.1 項目概況

S308線眉山市洪雅縣袁坪至瓦屋山鎮段新建工程起訖樁號為K0+430.973～K21+746.313，全長21.311 km，采用二級公路技術標準，路基寬度為12 m，設計速度60 km/h，橋梁與路基同寬，設計荷載等級為公路-?級；全線共24座橋梁，其中特大橋3座、大橋13座、中橋8座，總橋長4 757.61 m；高墩柱均采用群樁基礎、矩形承臺，其中特大橋主墩承臺為大體積混凝土；墩高超過40 m的橋梁有4座，超過40 m高墩有10座，最高墩柱高達93.70 m。

2.2 爬模系統的組成與工作原理

2.2.1 爬模系統的組成

爬模系統的核心組成部分主要包括模板體系、爬升機構、工作平臺以及安全控制系統[2]。

（1）模板體系是爬模系統的基本框架，通常由面板、支撐結構和連接件等組成。模板體系的主要功能是提供施工所需的穩定工作面和準確的形狀尺寸，確保施工質量。

（2）爬升機構是爬模系統的動力來源，負責驅動模板體系的逐層爬升。爬升機構通常由液壓或電動驅動裝置、傳動機構和爬升裝置等組成，其設計需要確保爬升過程的平穩性和安全性。

（3）工作平臺位于模板體系之上，為施工人員提供作業空間。工作平臺通常配備有安全的防護設施，以確保施工人員的安全。

（4）安全控制系統是爬模系統的安全保障，負責監控和管理整個系統的運行狀態。安全控制系統通常包括傳感器、監控設備和預警系統等，以確保施工過程的安全。

2.2.2 爬模系統工作原理

爬模系統的工作原理主要基于模板體系的逐層爬升和工作平臺的穩定支撐。在施工過程中，首先通過爬升機構將模板體系提升到預定高度，然后進行模板的安裝和固定。隨后，施工人員在工作平臺上進行鋼筋骨架的綁扎、混凝土的澆筑和養護等作業。當一層施工完成后，爬升機構再次啟動，將模板體系和工作平臺提升至下一層，繼續下一輪的施工。

2.3 高墩爬模施工流程

結合該項目特點，制定的高墩爬模施工流程圖如圖1所示[3]。

3 高墩爬模施工技術關鍵問題分析

3.1 主墩爬模施工總體設計思路

（1）最高墩身的混凝土澆筑共分為21節，每節澆筑4.5 m。

（2）支架采用重型液壓自爬模ZPM100，單支共10榀下架體，其中順橋向一個面2榀，橫橋向一個面3榀。

（3）模板配置高度為4 650 mm，最大澆筑高度為4 500 mm，下包100 mm，上挑50 mm；MBB及NMB2模板由多個小塊模板組成，澆筑2～4模后需拆卸1塊小模板。

3.2 模板設計

3.2.1 主墩外模板設計

墩身大模板采用鋼模板體系。面板為5 mm厚鋼板，邊肋為12 mm厚鋼板；豎直方向的加強筋使用單根10號槽形鋼，其間隔保持在400 mm以下；而在橫向上，加強筋則選用了雙層14號槽形鋼，豎向間距不超過1 350 mm；中間增加橫向梅花芯料，采用8 mm鋼板。

3.2.2 主墩內模板設計

順橋向：由于該側結構尺寸不變，模板采用鋼模板體系。面板為5 mm厚鋼板，邊肋為12 mm厚鋼板；豎直方向的加強筋使用單根10號槽形鋼，其間隔保持在400 mm以下；而在橫向上，加強筋則選用了雙層14號槽形鋼，豎向間距不超過1 350 mm；中間增加橫向梅花芯料，采用8 mm鋼板。

橫橋向：由于該側結構尺寸變化，模板采用木模板。面板為15 mm膠合板；豎向龍骨為100×100號槽鋼，布置間距不超過250 mm；橫向背楞采用雙10號槽鋼，豎向間距不超過1 350 mm。

3.2.3 模板節點設計

模板之間通過邊肋上的螺栓孔用螺栓連接，陽角處設陽角斜拉桿。內外模板之間采用D20型高強度螺栓實現相互拉緊，螺栓的抗拉應力達到255 kN。在橫向上，螺栓的布置間隔保持在1 200 mm以內，在豎直方向上，則安裝了四根拉桿，拉桿使用D20型蝶形螺母和墊圈進行固定。

D20型高強度螺栓的拉伸能力達到255 kN，經過實際計算，當拉桿在橫向上的布置間隔不超過1 200 mm時，便可有效承受混凝土澆筑時的側向壓力。

3.2.4 架體平面設計

（1）主墩墩身采用液壓爬模體系，并在主墩上設置了10個爬模位置，這些位置之間的最大距離為5.0 m。

（2）爬模的架設采取雙層桁架平臺設計，采用后移技術進行模板的后移，這種后移裝置與架體設計為一體化，確保模板能夠后移500 mm，以便為附墻掛座的安裝提供足夠的施工空間。

3.3 爬模安裝

3.3.1 爬模安裝流程

爬模的安裝步驟包括：開始安裝前的準備工作、搭建三腳架、構建三腳架結構、三腳架的起吊、上支架與模板的組裝和吊裝、安裝液壓缸和防墜裝置、導軌的設置、液壓系統的部署以及爬模結構的安全保護設施（包括但不限于安全網、防墜網、消防器材、照明燈具等）的安裝，最后進行安裝質量的驗收[4]。

3.3.2 組裝三腳架及平臺

準備兩片300 mm×2 440 mm的木板，按爬錐中心到中心間距擺放于水平地面，確保兩軸線平行且夾角為90 °，對角線誤差≤2 mm。將三腳架扣放于木板軸線上，確保中心到中心間距與爬錐相同，對角線誤差≤2 mm。安裝平臺立桿，用扣件連接鋼管，三腳架間同樣用鋼管扣件連接，并加設斜拉鋼管以增強穩定性。

3.3.3 安裝平臺板

平臺應平整且穩固，對于與部件沖突的位置需進行開孔以確保架體的正常使用。隨后，需再次校驗兩個三腳架的中心到中心間距是否與首次澆筑的爬錐位置一致。各層平臺梁將架體連接后，各層平臺板需用鋼跳板全面鋪設，并確保縫隙小于5 mm。轉角處及靠墻內側需設置翻板以嚴密封邊，防止墜物傷人。

3.3.4 吊裝三腳架

整個架構組裝完成后，應將其整體提升，并穩妥地懸掛在最初澆筑階段預設的承重螺栓（即掛座體）上，隨后插入防護銷以確保安全。

3.3.5 組裝上桁架及模板

安裝上支架和操作平臺，確保使用鋼管扣件的緊固連接。在模板下方墊設四根木梁，按照拼裝圖逐步組裝模板，并確保模板與上支架緊固，防止吊裝時晃動。平臺應平整且穩固，并在與部件沖突處開設適當孔洞以保障架體功能。

3.3.6 吊裝模板及上桁架

將已拼裝的模板與架體整體吊裝，并平穩掛載于預埋的受力螺栓（掛座體）上，隨后插入安全插銷。通過調節后移拉桿校正模板角度。至此，吊裝過程完畢。

3.4 爬模施工爬升

3.4.1 爬模施工爬升流程

爬模施工爬升流程：混凝土澆筑—拆模后移—鋼筋綁扎—附墻裝置安裝—導軌提升—架體爬升—模板清理涂脫模劑—預埋件固定—合?！炷翝仓?/p>

預埋件安裝：爬錐通過受力螺栓固定在模板上，孔內涂黃油并擰緊高強螺桿，防止混凝土流入螺紋。埋件板擰于螺桿另一端，錐面朝向模板的反方向。

鋼筋與埋件沖突處理：鋼筋與埋件沖突時，需移位鋼筋后合模。

提升導軌操作：上下換向盒內的換向裝置在提升時調整為同時向上，頂住導軌。爬升架體時，換向裝置應調整為向下，同樣頂住導軌。導軌提升后，拆除下層附墻裝置及爬錐以備周轉。附墻裝置及爬錐共3套，其中2套壓在導軌下，1套用于周轉。

3.4.2 爬模施工爬升技術要求

爬模施工爬升技術要求包括以下內容[5]：

（1）合模前需確保模板清潔、脫模劑涂刷均勻、埋件系統安裝妥當。測量模板拉桿孔位置，避免與鋼筋沖突，如遇沖突則需移位鋼筋后合模。

（2）校正模板垂直度，確保套管、拉桿安裝正確并擰緊對拉螺桿。

（3）混凝土振搗時，嚴禁振搗棒與受力螺栓等部件接觸。

（4）上層混凝土強度達10 MPa后，經項目部與生產部門檢查確認架體系統安全無誤后，方可進行提升。提升時需配備臨時電箱。

（5）澆筑混凝土前，需由技術負責人和項目總監確認生產條件，同意后方可澆筑。

（6）爬升架體或導軌時，液壓控制臺需專人操作，確保同步爬升。每爬升50 mm暫停并檢查其同步性，如有不同步現象，需調節液壓閥門以實現同步。

（7）拆模時，先松對拉螺桿，調節后移蝶形螺母，通過后移拉桿以帶動模板后移。

4 結語

高墩爬模施工技術對于公路橋梁建設具有重大價值，不僅能有效提高施工效率，確保工程質量，還能降低施工過程中的安全風險，節省成本投入。然而，該技術在推廣應用過程中仍存在一些亟待解決的問題，如施工初期設備投入較大、適應性有待增強等。因此，未來應結合我國公路橋梁建設的實際需求，加大對高墩爬模施工技術的研發力度，優化設計、強化管理、細化操作，力求實現高墩爬模施工技術的標準化、智能化和綠色化，推動我國公路橋梁建設技術水平邁上新的臺階。

參考文獻

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[3]郭許寧. 橋梁矩形空心高墩液壓爬模施工關鍵技術研究[J]. 工程機械與維修， 2023（2）： 99-101.

[4]房國振. 橋梁高墩液壓爬模施工技術應用研究[J]. 黑龍江交通科技， 2022（2）： 80-81+84.

[5]陳磊， 甘亞云. 橋梁高墩液壓爬模施工技術分析[J]. 智能城市， 2021（1）： 146-147.

收稿日期：2024-02-18

作者簡介：李錦清（1981—），男，本科，工程師，從事公路工程施工項目管理工作。