滑模施工在高墩身桥梁施工中的应用技术探讨

谷莉薇

(山西省交通开发投资集团有限公司，山西太原 030006)

0 引言

山西省高陵高速公路全线长63 km，地处山岭重丘区，沟壑纵横，山峦连绵，全线共设大桥22座，中桥5座，由于特殊的地形地貌使得桥梁设计多为高墩身的预应力T梁结构，从施工工期、工程质量、安全施工、经济效益等几方面综合考虑，墩身超过30 m的高墩身结构均采用滑模技术进行施工。下面以平头河大桥为例探讨一下桥梁高墩身的滑模施工技术:平头河大桥位于高陵高速公路K15+905处，桥梁全长528 m，桥面宽24.5 m，左右幅分离式设计。下部结构为实体墩、空心墩，灌注桩基础，上部为13孔40 m装配式预应力混凝土连续梁。大桥墩身共有24个，其中空心墩14个，实体墩10个。其中18个为30 m以上的高桥墩，总延米825 m，墩身截面尺寸:实心墩截面尺寸为5 m×2.2 m，薄壁墩截面尺寸为5 m×2.5 m，薄壁厚度80 cm×50 cm。根据设计要求，墩身采用滑模施工。

1 桥梁高墩身采用滑模施工技术的优势

滑模施工作为一种先进的工程技术，近年来在桥梁高墩身施工中被广泛应用。滑模施工高墩身结构的优势如下。

1.1 安全性好

由于墩身均为30 m以上的高墩结构，采用滑模施工，避免了常规现浇钢筋混凝土施工频繁的模板支设及拆卸工作，降低了高空安拆模板所致的安全风险，整个滑模装置的荷载由支承杆承担，并通过整个提升机具系统的工作将其传至已浇筑的墩身混凝土，结构稳定，施工安全性好。

1.2 提高工效

滑模施工机械化程度高、施工速度快，正常情况下，4 h～6 h为一个循环，可提升1.2 m左右，每天能浇筑混凝土约4 m～6 m，与传统的翻模施工比较，工效可提高2倍。

1.3 节约成本

高墩身采用滑模施工技术，整个滑模装置简单，一个桥墩可以一次组装滑升，节省了大量的墩旁支架、模板投入和起吊设备的投入，而且能节省大量的拉筋、脚手架及钢模板。材料消耗少，资金投入小，可大大节约成本。与传统施工方法比较可降低成本约15%～20%。

1.4 提高施工质量

滑模构造简单、表面光滑、无施工缝、施工进度快，一次组装1 m多高模板，即可连续浇筑混凝土，不间断滑升模板，连续成型，直至达到设计标高。加强了混凝土结构的整体性，使工程质量得以显著提高。

2 高墩身滑模结构体系

高墩身滑模结构体系包括四大系统:模板系统、操作平台系统、液压提升系统、垂直运输系统。

2.1 模板系统

高墩身模板系统包括模板、围圈、提升架及其他附属配件。模板是按照设计成型混凝土的主要装置，在平头河大桥的高墩滑模施工中，模板采用2 mm厚的钢模板，单块截面为1.0 m×1.25 m。为防止混凝土在浇筑过程中由于侧压力过大而导致模板侧向变位，在钢模板上下各设一道围圈，并通过由两根12号槽钢焊成的提升架连成一体，组成模板系统，共同承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力及模板滑空、纠偏等产生的附加荷载，并将全部荷载传递给提升机具系统。

2.2 操作平台系统

操作平台系统是施工人员的空间作业平台，同时也是材料、工具、设备的堆放场所。操作平台系统由辐射平台、步板、栏杆和吊脚手架等组成。辐射平台采用∠60×5角钢焊接三角架，步板为厚30 cm宽1 m的木板，要安放平稳、牢靠，步板外侧设防护栏杆。吊脚手架挂在提升架的外挑三角架上，包括吊杆、横梁、脚手板、防护栏杆，主要用于检查混凝土质量和对混凝土表面进行修饰、模板的检修和拆卸、测量轴线、高程等工作。

2.3 提升机具系统

提升机具系统是整个滑模结构体系的主要承重系统，并在施工过程中根据施工需要不断向上提升。它由支承杆、液压千斤顶、液压控制装置组成。支承杆承受滑模装置的全部荷载，又是液压千斤顶向上爬升的轨道。本滑模装置采用加套管的工具式支承杆，套管上端与提升架横梁的底部固定，下端与模板底平，支承杆底部由钢靴支撑，支承杆的接长采用剖口焊接的方法。液压千斤顶采用穿心式，其中心穿过支承杆，在给千斤顶供油和回油的周期性作用下向上滑升。液压控制装置包括能量转换装置(电动机、高压泵等)、能量控制和调节装置(换向阀、溢流阀、分油器等)、辅助装置(油箱、油管等)，是提升机具系统的核心部件，保证整个提升系统向上提升的能量供应。

2.4 垂直运输系统

垂直运输系统是高墩桥梁的施工人员、材料、机具上下的通道，由卷扬机、吊笼、井字架、独脚扒杆等组成。由于墩身截面大，施工时每套滑模系统配备四套卷扬系统，于墩前后方向各设一吊笼，一个主要供人员上下使用，另一个用于运送混凝土。独脚扒杆设在墩身横向位置，用于吊装钢筋。

3 滑模施工主要施工阶段

3.1 滑模组装阶段

在桩基及承台混凝土具备一定的强度后，首先要进行滑模的组装工作，由于各组成构件重量较轻，组装时由人工配合简易提吊设备，在承台上按钢筋焊接、模板就位、提升架就位加固、模板安装、围圈加固、搭设操作平台、安装液压提升系统的顺序进行。

3.2 初滑阶段

初滑的目的是对整个滑模系统进行带负荷检测，通过观察混凝土凝结情况，判断能否脱模，确定混凝土出模时间和模板滑升速度，避免粘模。初滑要在滑模拼装验收合格后首次灌注混凝土时进行，初浇混凝土高度为60 cm～70 cm，浇筑时要根据灌注时间、速度和混凝土强度等情况，考虑是否提升，一般情况下提升时混凝土出模强度宜控制在0.2 MPa～0.4 MPa，此时将千斤顶提升1个～2个行程(每行程3 cm)。

3.3 正常滑升阶段

完成初滑并经检验调整后，即可进入正常滑升阶段:钢筋绑扎经检验合格后进行混凝土浇筑，在混凝土强度达到0.2 MPa～0.4 MPa时，滑升模板，进入下一个循环。每次浇筑混凝土高度20 cm～30 cm，并按初滑阶段的数据严格控制滑升速度(一般为20 cm/h左右)。每次滑升的间隔时间不能大于1 h，而且要保证在浇筑上层混凝土时下层混凝土尚未初凝，应在保持一定的滑升速度下相应滑升8个～14个行程，滑升速度和出模强度要相协调。

3.4 终升阶段

当模板滑升至离墩顶1 m左右时，进入滑模终升阶段。此时应放慢滑升速度，并用仪器进行准确的抄平和墩位找正工作，保证墩顶混凝土的灌注质量及墩顶标高及位置准确。

3.5 滑模拆除阶段

桥墩施工至墩顶后，即可拆除滑模。拆除按与滑模组装相反的顺序进行，要先清理平台上堆放的各种设备和器材，然后拆除液压提升设备、模板，再拆除内外平台与吊篮吊架，原则上先装的后拆，后装的先拆。拆除工作要由塔吊配合人工进行，所有的拆除人员须系好安全带，在有雾、雷雨或六级大风天气不得进行拆除作业。

4 滑模施工的技术要点

4.1 出模强度的控制

混凝土的出模强度是指混凝土凝结到一定程度开始模板滑升的节点，根据《液压滑动模板施工技术规范》要求，混凝土出模强度宜控制在0.2 MPa～0.4 MPa，它是确保墩身混凝土施工质量的重要控制因素。出模强度达不到规范要求，墩身混凝土会出现流浆现象，严重时导致混凝土坍塌;出模强度超出规范要求，则会导致混凝土与模板粘结，不易提升而出现明显划痕，如提升力过大，还会拉裂混凝土，直接影响墩身强度。在实际施工中出模强度的控制首先要做好混凝土配合比的设计与控制，正确使用外加剂，控制好施工坍落度;还要考虑模板安装的严密性、脱模剂的使用、气温对滑模施工的影响、养护条件等因素。根据初滑阶段对滑模施工强度的判断和检验，结合以往的施工经验，当用大拇指按压混凝土时，浮浆不沾手，混凝土表面有指痕印但不下陷的时候，此时混凝土的强度基本在规范要求的范围内，即可开始滑升模板。

4.2 施工控制与纠偏

滑模的施工控制主要包括标高控制、墩身截面控制、墩身中心线控制、桥墩平面扭角控制、桥墩侧向偏移、操作平台平整度控制等方面:

1)标高控制:首先用水准仪将基准标高引测到支承杆上，在每根支承杆上标注出一个控制性的等高面，然后按一次提升30 cm在支承杆上标出相应的提升等高线，以此作为标高控制的标准。千斤顶不能同步达到同一水平面时，要及时用水准仪抄平，对千斤顶个别调整，使误差控制在允许范围内。

2)墩身截面控制:由于该桥墩均为等截面桥墩，在施工中要严格控制桥墩截面，每提升30 mm都要对墩身截面进行测量，出现误差及时调整。

3)桥墩中心线控制:首先用全站仪放出桥墩的中心线位置，然后在提升架的中心点挂线锤，在提升滑模体系前要确保线锤投影点与桥墩中心重合，以后每提升1个行程都要观测线锤投影。需要注意的是观测线锤投影时，必须结合操作平台水平度来进行，并且滑模每提升4 m～6 m都要用激光垂度仪校核纵横轴线，确保墩身垂直。

4)操作平台的水平度控制:模板每次滑升前用水平仪观察各千斤顶高差，同一水平面上的千斤顶高差不大于20 mm，相邻千斤顶高差不大于10 mm，出现偏差要逐个对千斤顶进行调整。

5)桥墩平面扭角控制:根据规范要求，墩身平面扭角允许误差α＜2°，出现误差时，将模板扭转方向一侧的千斤顶多提升一点，陆续纠正，或采用对角线提高千斤顶纠正扭转的方法。

6)桥墩侧向偏移控制:侧向偏移的允许误差为20 mm，出现偏移时，将偏移一侧的模板，加大螺丝杆推力及液压千斤顶的提升量，使滑模向发生偏移的相反方向移动，要分成若干次进行逐渐调整，使模板各点相对高差不能太大，否则会造成滑升阻力增加，拉裂一侧混凝土。

4.3 安全施工注意事项

由于高墩滑模施工为高空作业，安全隐患多，危险性大，安全施工一直是工程施工的重中之重:

1)滑模施工必须遵守国标(GB 608-83，GB S725-85)高空作业安全防护及安全网保护等规范。

2)根据工程的特点，编制针对性强、切实可行的施工专项技术方案和安全保障措施，并在施工之前对施工人员进行安全技术交底。

3)滑模施工人员必须具备安全证书，而且上岗前经过安全教育培训。

4)混凝土浇筑，不得用大罐漏斗直接灌入，不得冲击模板。振捣时，不得振动支架杆、钢筋及模板。提升模板时不得进行振捣。

5)模板每次提升前，应进行检查，排除故障，观察偏斜数值。

6)对千斤顶等进行检查，在提升时，千斤顶应同步作业。

7)施工中发现撑杆有弯曲变形时，应及时加固。

8)墩上操作平台按规定限定人数和堆放材料，不得多人聚集一处，施工人员必须系好安全带。

9)雨季施工须做好河道防洪工作;冬季施工采取合理可行的保温措施，加强混凝土的养护工作。

5 结语

高陵高速公路是山西省“三纵十一横十一环”的第十横，桥隧比例达40%以上，2009年开工，路基工程有效工期仅14个月，工期紧，任务重，高桥墩的施工进度对整个工程进展影响很大，我们大胆引进“四新”技术，针对高桥墩采用了滑模施工技术，优质高效地完成了各项工程目标。随着滑模施工技术越来越广泛的使用，需要我们在工作中不断总结经验，使该项技术在桥梁施工中发挥更突出的优势。