滑模施工在山区高墩的应用

马春雷

【摘要】随着“一带一路”国家级顶级战略的确定，国家西部大开发深入开展，越来越多的基础建设向西部地区推进。由于我国地形的独特性，向西向北多高山深壑、高原低谷，在公路及铁路线路设计中跨越高山深谷逐渐增多，高墩大跨成为经常采用的结构形式；又由于西北地区高原往往伴随高寒，留给我们有效的施工同期较短，采用传统的施工工艺常常满足不了工期需要。而常用于地下巷道、水坝、烟囱施工的滑模施工工艺施工具有周期短、安全质量有保证等优点，能很好的满足山区高墩的施工。又滑模施工占用场地较少，配套设备要求不高，很好的解决了山区地方狭小的矛盾。

【关键词】滑模 高墩 技术工艺 安全 质量保障措施

一、施工方案概述

滑模施工连续性强，混凝土质量好，施工进度快，节约原材料消等优点。结合地形施工特点，在同一轴线上的兩个空心薄壁桥墩可采用双墩连体滑模施工，不在一个轴线上的空心桥墩采用单墩滑模。滑模模板可根据施工图结构尺寸可自己加工，采用加工制作桁架杆件焊接钢板在承台上进行组装，组装完后开始滑模。设置垂线来控制墩身偏差。首先施工墩身实心段和渐变段混凝土，当施工至变渐段时再把内模体行架按结构尺寸要求安装。对于设置隔板的空心墩在滑到隔板底部斜面时，安施工图纸设计进行预埋钢筋，滑脱后要及时凿出预埋钢筋，采用散模板支撑斜面及隔板后邦扎钢筋浇筑混凝土。隔板底部支撑模板不再进行拆除。然后继续滑升至盖梁底变渐段处停滑，拆除内模行架，安装制作好的变渐段木模板，滑升至盖梁底停盘。盖梁以行架作为支撑体，采用定型模板施工。

对变截面墩身滑模模体可设计为收分模体，短边模体桁架设计为可穿于长边模体内进行收分，采用槽钢焊接后作为短边模体桁架的运行轨道。边模体面板按设计的坡比安装，滑动时短边桁架面板紧贴长边面板边缘滑动确保坡比。长边模体两端采用两台5T导链拉紧或者在桁架两端加装丝杠、千斤顶等，确保模体整体性。

二、滑模结构设计

滑模模体设计为液压调平内爬式，整个模体设计为钢结构，模体桁架杆件满足柔性、强度及稳定性要求。整个模体装置由桁架系统、滑动面板、支撑杆、液压系统、操作平台等部分组成。桁架与面板、提升架等构件间均由焊接连接，支撑杆与滑架通过液压系统连为一体。

（1）钢面板：为保证混凝土成型质量，面板是通常采用高速强度不锈钢板，其表面光滑度、平整度、板体强度直接影响着混凝土的塑胶和表观质量。为了保证质量，面板采用8mm厚钢板制作，用 63×6角钢作筋肋，模板高度1260mm。

（2）桁架：桁架主要由角铁或槽钢、工字钢焊接构成，使模体成为一个整体，保证压力及侧压力，模体桁架常采用矩形梁设计，截面尺寸1000mm×1000mm、1500mm×1200mm断面，主桁梁采用100×10槽钢，主肋采用80×8角钢，斜肋均采用63×6角钢，桁架梁与钢面板采用点焊，保证焊接质量。

（3）提升架：提升架是滑体桁架与钢面板的的联系构件，使之成为一个主体受力结构，使整个滑模模板桁架、工作盘、钢面板成为一个整体。通过安装在其横梁上的千斤顶夹固于支撑爬杆上，整个滑升系统由提升架传递到支撑杆上。支撑杆通常采用ф48×3.5mm无缝钢管。提升架常用形式有“F”型或“开”字型提升架。提升架主梁通常采用[18a槽钢，千斤顶底座为14mm钢板，筋板为15mm钢板。

（4）工作盘：工作盘是滑体是的承载受力构件，也是工人操作的主要工作场地，不仅要求足强度要求之外，还必需具备足够的刚度。工作盘与模板连接成一体，支撑在提升架的主体支撑杆上，同时，通过提升架对模板起横向支撑的作用。工作盘在桁架平面多层面设置，盘面采用40mm厚木板或钢板平铺，钢板要作防滑处理。为防止盘面坠物，四周设置高20cm护脚挡板。

（5）辅助盘：为随时检查滑脱面模后的混凝土表面质量、便于施工人员修补而设置，可用于修补混凝土表面缺陷或横隔板停滑时清理埋件钢筋之用，也可设置喷淋装置不间隔对混凝土表面洒水养且。通常为在工作盘下处悬挂辅助盘，辅助盘角钢焊接，木板密铺，钢带悬挂于桁架梁和提升架下。

（6）支撑杆：支撑杆是整个模体的承力结构，随着混凝土的不停浇筑埋于混凝土内，通过穿心液压千斤顶承受全部滑模上荷载，为保障墩身主筋间距每个支撑杯可代替一根主筋。随着墩身混凝土的不断浇筑，要对支撑杆进行焊接，对焊口做磨光处理，随时校核支撑杆平面位置，确保墩身的竖直度与平面位置的准确。

（7）液压系统：液压系统由HM-100型液压千斤顶、YKT-36型液压控制台、油管及其它附件组成，液压系统对混凝土的连续浇筑起着至关重要的作用，在组装前必须进行详细检查与验算，确保管路通畅，耐压件否符合要求，有无漏油，若有异常坚决不有使用。

（8）养生系统：为保障混凝土质量养护至关重要，多水地区可采用管道喷淋系统，对整个墩身进行养护；如果是缺水地区可采用薄膜养生；多风地区考虑涂刷养护剂。

三、滑模荷载分析计算

（1）滑模结构自重。钢结构：32T；木板：8m3×0.8=6.4T；G1=38.4T。

（2）施工荷载。工作人员：40×75kg/人=3T；一般工具：1T；钢筋及支撑杆：3T；G2=3T+1T+3T =7T。

（3）滑升摩阻力。G3=1.5×1.26m×72m×200kg/m2=27.2T （经验数据）。

（4）竖向荷载。W=G1+G2+G3=38.4+7+27.2=72.6T。

（5）混凝土对模板的测压力。采用插入式振捣，考虑混凝土对模板侧压力为：P=r（h+0.05）；r——混凝土容重 2500kg/m3；h——混凝土厚度，取0.3m；P1=2500（0.3+0.05）=875kg/m2。

混凝土浇筑时要考虑动荷载对模体的侧压力：P2=200kg/m2；P=P1+P2=1075kg/m2；侧压力：P=1075kg/m2×72m×0.7m= 54.18T；桁架梁刚度强度验算略。endprint

（6）支撑杆（爬杆）计算。允许承载能力：P=3.142EI/K（ul）2；E-支撑杆弹性模量，E=2.1×106kg/cm2；I-支撑杆的截面惯性矩，I=11.35cm2；K-安全系数， K=2；ul-计算长度，按Ul=1.20m；P=3.142×2.1×106×11.35/[2×（1.2）2]=8159.85kg/cm2。

因此支撑杆数量（千斤顶数量）：n=w/cp；P-支撑杆承载能力，取P=6T；C-载荷不均衡系数，取C=0.8；N=72.6T/0.8/6T=15.125（台）；取千斤顶 24 台，可满足要求。

四、滑模施工

（一）钢筋绑扎

由于滑升速度较快，及时进行钢筋绑扎跟上混凝土浇筑速度，保证滑模滑升平行作业是关键环节。为加快钢筋绑扎速度，可采用机械连接或渣压力焊接。现在多地质检单位要求∮25以上主筋普遍使用机械套筒连接。初滑模板定位检查之后，即可进行钢筋的绑扎施工。钢筋下料在地面钢筋加工厂进行，为便于工作盘上工人操作主筋通常以4.5m为段，套丝完成后一端拧紧直螺纹，另一端拧进防护套。运到墩身现场从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部。起滑过程中采用边滑升边绑扎钢筋平行作业方式，钢筋的垂直运输，依靠模体上的龙门加起吊设备吊至工作面，若吊高不够，可在工作盘上设置拔杆利用卷扬机提升。为确保模体安全运行，要求爬杆平整无锈皮，当千斤顶滑升至距爬杆顶端时，应及时接长支撑杆，不平处用角磨机磨平，支撑杆要同环筋相连焊接加固。

（二）混凝土入仓方式及人员上下工作盘

混凝土通过集中拌合罐车运输至施工现场，由模体是卷扬机提升至浇筑混凝土面人工配合倒入仓内。操作人员由工作盘下挂设的筒型爬梯上下。

（三）滑模体滑升

根据天气情况控制滑体升降速度初次浇筑，混凝土初次浇筑和初次模体滑升，可按以下六个步骤进行控制，第一次浇筑20cm厚，混凝土或砂浆按分层厚度不大于25cm浇筑第二层，浇筑厚度达到70cm左右时开始滑升3～6cm。根据经验检查脱开混凝土的凝固是否合适，来调节浇筑速度。浇筑完第四层后再滑升6cm，继续浇筑第五层再滑升10cm～15cm，第六层浇筑后滑升15cm若无异常现象，可进行正常浇筑和滑升。入模砼浇筑采用对称分层连续浇筑，严格分层厚度小于30cm。

滑升模板要根据气候情况有针对性的进行，初次滑动此过程中要对液压装置、模板结构以及配套附近设施的运转，在满负载情况下进行统一全面检查，发现问题及时处理纠正，通过不断总结施工正常后方可连续正常滑升。

施工应尽量保持连续作业，转入正常滑升时，由专人负责观察入模与脱模时砼的质量，随时高速滑升时间和滑升速度。空心薄壁墩可保证日正常滑升在4.0m左右。

混凝土拌合出锅要在现场进行坍落度试验，运至施工现场是要重复核验，了解坍落度损失情况。浇筑墩身砼前要做混凝土的初凝试验，控制其终凝时间在6～8小时之内，初凝3-5小时。要求混凝土和易性、流动性要好保障砼的入仓质量，坍落度尽量控制在15cm～18cm之间。混凝土脱模时表面应无流淌和拉裂现象按有硬的感觉并能压出1mm左右的指印，并能用抹子抹平。如果脱模后的砼表面平整光滑可不再做表面压光处理。如出再缺陷或坍落局部要及时进行修补，确保砼表面的颜色统一，用找经验丰富人工用抹子在砼表面用原浆压平。为了保障砼初凝时间的要求首要选择好外加剂，通过试验数据来控制掺加量，以入模后的砼不产生胶状，不粘模，能正常滑进为宜。为保证脱模砼的表面具有合适的硬化条件，防止裂缝发生，在辅助盘上设洒水管或用养护剂，及时对脱模砼进行养护。

（四）测量控制

对墩身滑模的测量控制分为竖直与扭转监测，可根据规范要求采用悬挂垂球的方式进行。在模体四边各设一至两根重垂线，从不同方向来监测模体的偏移及扭转保障墩身竖直。可利用千斤顶同步器监测水平方向以保障墩身的垂直，利用模体穿心千斤顶来进行整个模体纠偏。关键是随时监控及时调整偏差而不能让其积累。

（五）施工缝处理

采用滑模施工正常要求连续不断施工，如因工序要求、天气等外部原因被迫停滑时要及时停滑措施，砼停止浇筑后根据现场情况控制滑升时间，直至砼与模板不再粘结。由于停滑或施工工艺所需造成的工作缝按照规范要求处理。

（六）滑模施工中出现问题及处理

滑模施工中常出现的质量问题有：模体倾斜、扭转、变形、墩身砼表观缺陷、支撑杆弯曲等。

（1）墩身纠偏：利用千斤顶自身高差可施加一定的外力给予纠偏，但操作时不能操之过急，避免造成砼表面拉裂，死弯，滑模变形，爬杆弯曲等更严重的事故发生。

（2）支撑杆弯曲：计算出全部荷载受力情况，确保保险系数。出现弯曲首先采用加焊钢筋或斜支撑加强；如果弯曲较严重可切断弯曲支撑杆，重新接长后再与下部爬杆焊接开滑。

（3）面板变形：较小变形采用撑杆加压复原；变形严重拆除修复。

（4）砼表观缺陷处理：表面细缝、泌水、麻面可让技术工人抹平；空鼓、掉专、局部坍塌可采用局部立模修补，利用比原标号高一级的膨胀细骨料砼挖补并用抹子抹平，施工时要及时，注意时效。

（七）滑模拆除

滑模滑升至设计位置时等砼强度达到设计要求时，可利用自制龙门架将滑模拆除，滑模体拆除注意事项：

（1）必须在编制专项拆除方案，制定安全措施并经专家认证后组织实施。

（2）拆除现场要有专业人员指挥，实操工作必须配戴安全带戴安全帽等安全防护用品。

（3）拆除时注意定向观测，对不能满足拆除条件时严禁强行操作，保证对分割块体能安全拆除。

（八）劳动组织及工期

（1）劳动力组织配置。采用两班二十四小时不间断作业方式，每个班级管理人员加技术工人不少于45人；如果采用双休滑体时，另每班组增加10人。

（2）施工工期计算。模体制作7天（制作可不占直线工期）模体安装4天，每天按3米计算，盖梁10天，拆除2天。

五、保障措施

（1）做好安全技术交底，编制各项安全专项方案，做好临时用电设计，做好电气设备管理工作，防止漏电事故发生。

（2）模体做好临边防护，可在作盘和辅助盘焊接防护栏杆设护栏，下挂防坠网；护栏高度要符合安全规章要求不能少于1.5m；每个盘面保持清洁，材料堆放分门别类，及时捆绑堆放整齐防止坠物。

（3）特种设备要有专业人员验收安装，并经专业部门验收合格后再投入使用；经常检查液压系统，发现破损即时更换防止高压油管爆裂修成事故。

（4）加强日常巡视，安全员随时检查各种悬吊装置要牢固可靠，发再音量必须进行检修，确保无安全隐患不发生安全事故。

（5）滑板支撑杆要及时灌注砂浆或细石混凝土填实，防止水份集于支撑杆内，冬季出再冻害。

（6）建立安全与质量的保障体系，制定预防措施，编制应急预案，开展应急演练，确保发生突发事件时处置方案。

（7）加强一线工人的教育与培训，特种作业人员持证上岗，进场工作做好体检，严防身体缺陷人员带病上岗作业。

（8）关注天气预报，预防大风、暴雨等极端气候发生。通过以上措施，滑模施工工艺安全与质量得到很好的的控制。目前，該施工方案在山西太佳高速、河北G95张涿高速、贵州沿德高速等工程中所采用，取得了良好的经济效益及运行效果。endprint