高墩整体式外爬架结合翻模施工技术

梁丕东LIANG Pi-dong

（中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆401121）

1 工程概况

云湛高速公路TJ10 标肖河大桥位于广东省阳春市八甲境内，桥梁全长608m，全桥共4 联，桥跨布置为4×40m+4×40m+4×40m+3×40m 先简支后连续T 梁，下构结构为空心薄壁墩，结构尺寸为：280cm×650cm，墩高35～52m。为了确保墩柱混凝土外观质量，采用大块定型钢模板施工。

2 方案确定

根据施工组织设计，肖河大桥位于关键线路，肖河大桥高墩的施工进度对总工期起着至关重要的影响。为了满足施工质量，确保工期，项目部决定采用翻模法施工，但传统翻模法施工工艺操作平台附于模板，施工操作空间限制大，钢筋绑扎及模板安装、拆除安全风险大，易发生安全事故；并且墩柱局部个别地方修补难度大，混凝土养生系统难以保证持续养生；塔吊使用频率大，易发生机械事故和物体打击事故。

通过技术改进，本项目高墩采用了整体式外爬架结合翻模施工方案，其参照自提升式操作系统，加工整体式外挂爬架，整体式外爬架系统由支承系统、底座及脚手架系统组成。在塔吊及安全爬梯的配合下，墩柱周围安装一套整体式爬架，爬架与模板之间预留50～80cm 间距，整体式外爬架可以作为墩柱模板安装的操作平台和墩柱混凝土浇筑的施工平台，还可作为墩柱施工时作业人员的全封闭安全防护装置。

3 施工工艺方法

3.1 底座制作安装 爬架底座横桥向采用2 根I36b工字钢，与墩柱净距为10cm，上部依次顺桥向4 根I22 工字钢及横桥向4 根I22b 工字钢，组成爬架底座，爬架底座支承在钢棒上用以支承上部脚手架系统，为了方便钢棒的安装与拆除，在爬架底支承点的下面安装吊篮。

制作时先把底座8 根I22 工字钢按照墩柱截面尺寸每边加宽70cm 焊接并栓接牢固，同时在底座I22 工字钢顶面上按照钢管架立杆间距钻Φ14 孔，用于螺栓连接钢管立杆。

安装时，先把2 根I36b 工字钢与墩柱间预留模板安拆距离（约30cm）用方木支垫固定好，即可用吊车吊装已经焊好的I22 工字钢骨架。定位后为保证底座稳定，先把I36b 工字钢和I22 工字钢骨架接触的4 个点临时焊接。待墩柱第一节混凝土浇筑模板拆除后，将36b 工字钢向内移至与墩柱混凝土距离10cm 位置，再与I22 工字钢骨架焊接牢固，做成底座骨架。另外，在底层工字钢面上铺满3cm厚木板，作为操作平台，外侧喷涂黄黑相间油漆。底座骨架尺寸示意图见图1 所示。

图1 底座骨架尺寸示意图

3.2 底部第一节墩柱钢筋及模板安装 底座骨架完成后，即可进行第一节墩柱钢筋的绑扎。应严格控制钢筋保护层厚度，可用胎架对主筋进行准确定位，在合理选择混凝土垫块，保证保护层厚度满足设计及规范要求，胎架采用15mm 钢板机械加工成梳齿板。钢筋主筋接头采用镦粗螺纹套筒连接，钢筋的材料、加工、接头和安装均应符合要求。

钢筋绑扎工序完成并验收合格后，对墩柱模板进行除锈、打磨及试拼，模板试拼合格后对其进行编号，进行墩柱首节模板的安装，模板打磨清理干净后，涂抹脱模剂，涂刷时要轻、薄、均匀，以保证混凝土表面颜色一致。内模安装使用塔吊人工辅助，模板安装前应对基础混凝土面进行凿毛处理并采用压力水冲洗干净，模板采用塔吊分块吊装，按照试拼编号依次安装内模，做好内模支撑，拧紧模板间连接螺栓。外模安装同内模。模板安装完后对模板安装质量进行检查，模板的尺寸、接缝及错台及模板顺直度、垂直度均应满足相关规范及施工图设计要求。模板安装质量检查项不合格时，采取相关措施及时调整，偏差较大时，采用手拉葫芦结合千斤顶进行纵向及横向调整。每节模板安装后，用水准仪和全站仪测量并复核模板顶面标高、平面位置及平面尺寸。若误差超过规范及施工图设计要求时及时调整，直至符合标准。

3.3 支架搭设 支架采用钢管制作的脚手架系统，即用直径φ=48mm，壁厚t=3.5mm 的钢管通过扣件或焊接联结成脚手架系统。墩柱每次浇筑高度为4.5m，基模预留2m，爬架高度为6.76m。水平方向：横桥向单边均布置两排间距为142cm；垂直方向：3×2m，共3 排。首先将立杆钢管焊接法兰盘，安装时分层拼装钢管脚手架系统。钢管脚手架的拼装顺序：立杆→纵横杆→水平小横杆→外侧钢管加固。采用螺栓把立杆和底座连接牢固，十字扣作为立、纵水平杆钢管的连接件，连接时要采用扭力扳手拧紧，要求扣件的抗滑力达8.5kN。

每层操作平台铺设木板；相邻层工作平台之间设置上、下人梯。框架外侧用同规格钢管拉剪刀撑进行加固，框架外侧及底座下设防坠安全网，框架四面贯通，为施工人员提供一个整体式操作空间。考虑到模板厚度，设计时在内层脚手框架与墩柱间预留50～80cm 距离。

钢管架搭设图完成示意图见图2。

3.4 四周围挡及底部防落网安装 四周挡板由密目网组成，主要阻止杂物水平方向自由溅落，同时把挡住的杂物引导入平台上。密目网采用网孔小于2cm 的浸塑网等阻燃材料，防止电焊火花引起火灾。底部在底座型钢之间安装2～3 层防坠网，防坠网和型钢之间采用尼龙绳绑扎牢固。阻止高空坠物直接掉落。在防坠网下缘设置带喷头的PVC 管道，均匀喷洒墩柱表面，确保墩柱混凝土养护。

3.5 检测验收 为检验外挂架系统安全性能，使用前对其进行细致检查，观察底座等焊缝是否正常。钢管架立杆需逐一检查底部与纵梁横梁的焊接质量，上下爬梯是否焊接牢固，扣件检查其螺栓是否栓紧。平台木板是否铺满并固定好，密目网与平台木板间孔隙不得大于2cm。提升葫芦吊点是否焊接牢固等。

图2 钢管架搭设图完成示意图

3.6 第一节墩柱混凝土浇筑 将安装钢筋、模板过程中产生的杂物等垃圾清扫干净，先采用压力水冲洗，第一节墩柱浇筑混凝土前，采用与墩柱同等级水泥净浆对墩柱与基础凿毛面进行粘结处理。混凝土采用集中厂拌以满足施工要求，根据混凝土用量、拌合站与施工点的距离，选择混凝土运输车数量。混凝土现场浇筑采用输送泵送入，采用插入式振捣器与附着式振捣器相结合的方式进行振捣墩柱混凝土，严格控制插入式振捣器及附着式振捣器的配合振捣时间，防止混凝土漏振、过振。墩柱混凝土分层、对称浇筑，层厚控制在30～40cm 范围。控制最后一层混凝土顶面距模板顶标高在10～15cm 范围，浇注完毕后，人工找平混凝土顶面，保证上、下两段墩柱接缝平整、顺直，提高墩柱混凝土外观质量。振捣时注意减少对预留牛腿钢棒孔洞预埋管的扰动，避免位置移动或PVC 管破裂混凝土流入堵塞预留孔。

3.7 拆模及爬架提升 墩柱第一次砼浇筑完毕强度达到15MPa 后，即可拆除下面两节模板，首次提升外爬架。外爬架由4 根钢棒组成支承系统，每根钢棒长1.1m，钢棒直径为8cm，插在墩柱预留孔内，钢棒两端设限位螺母装置，使其与墩柱锁定。每次浇筑均须在翻模下40cm 设置预留孔。外爬架共设4 个提升吊点，下吊点设在底座型钢上，提升动力采用4 个5t 的手拉葫芦，手拉葫芦下方通过钢丝绳与外爬架的底座吊点连接，上方挂钩通过千斤绳挂在基模的横向背肋上。为防止外爬架在提升过程中因速度不一而出现偏移、倾斜等意外情况，在底座的4 根工字钢顶面上安装6 个导向防偏滑轮。外爬架在提升过程中由专人负责、统一指挥，确保提升过程中葫芦均匀受力，外爬架匀速上升。外爬架在接近支承钢棒位置时宜适当放缓上升速度，当外爬架上升到位后，先稳住外爬架，然后安装支承钢棒，轻轻放下外爬架，使其平稳地落在安装好的钢棒上，然后在外爬架的水平层与模板之间设水平横杆临时约束固定外爬架。

图3 牛腿位置图

3.8 循环施工墩柱节段 爬架提升后，以爬架为施工平台，继续接长竖向主筋并安装箍筋，钢筋安装检查完毕后，安装薄壁空心墩内模，最后安装外模并校正。按照绑扎钢筋→安装内外模板→浇筑混凝土→拆除模板→修补拉筋孔洞→提升爬架的顺序逐节施工至墩柱顶部。

每浇注一段完毕之后，将掉入平台上及底部防落网内杂物及时清除，检查提升葫芦、立杆、扣件是否正常，发现问题及时处理。

3.9 拆除 盖梁施工拆模后，为确保拆除安全采用对爬架整体下放至地面落地后拆除的方法，整体下落方法采用两台卷扬机结合滑轮组方法，卷扬机一端用钢丝绳及钢筋固定在相邻桥墩的承台上，在爬架墩顶安装定滑轮，滑轮吊钩采用钢丝绳与三根以上主筋连接。卷扬机另一端固定在底座型钢骨架上。启动卷扬机将外爬架徐徐下放至地面，注意两台卷扬机必须同步进行，发现不同步及时调整，避免爬架出现倾斜现象。到地面后将外爬架及时拆除循环利用至下一墩柱翻模施工。拆除顺序与安装相反，先拆除四周围挡和钢管，最后拆除底座型钢。

4 经济、社会效益分析

4.1 经济效益 ①传统翻模方法施工速度为0.8～1.0m/d，根据工程应用情况统计，采用整体式外爬架结合翻模施工技术方法正常施工时，平均每3～4d 可完成一次高墩混凝土浇筑（4.5m）作业，施工速度可达到1.3m/d。以30m 高墩施工为例，一般工期要33d，采用整体式外爬架结合翻模施工技术方法施工则工期至少可以缩短10d，施工速度提高显著。②本施工技术对高墩施工速度的显著提高，使人、材、机的充分利用，大幅节省机械设备费用及人工费用。高墩柱施工一般位于工程关键线路，施工进度直接影响工程总进度，采用本施工技术缩短了总工期，减少施工管理费用，节约成本。

4.2 社会效益 ①本施工技术提高了高墩施工进度，缩短总工期，同时，在施工过程中确保作业人员人身安全，提高高墩施工质量，都将为建设工程增值。②本施工技术基于高墩传统翻模施工方法改进，仅增加整体式外爬架，结构简单明了，便于操作，易于施工，结构整体安全性有很大提高，可重复利用，施工作业人员生命和财产安全得以保障。

5 结束语

实践证明，高墩整体式外爬架结合翻模施工技术相较与传统翻模施工技术有很大的优越性。首先，模、架分离使得模板与爬架施工中相互干扰小，避免了传统翻模施工中工作平台依附于模板上造成的安全隐患。其次，整体式爬架与翻模联合使用，在施工过程中又具有良好的整体性，整体式爬架为高墩作业人员提供可靠的工作平台和安全防护措施，有利于提高高墩整体施工质量。最后，整体式外爬架的提升托架结构设计合理，传力形式简单，结构整体稳定性能好，易于操作，支架材料投入少，性价比优于传统翻模施工。肖河大桥高墩施工中采用本施工技术，其经济效益和社会效益明显优于传统翻模施工，受到建设单位及监理单位的一致认可。本施工技术在高墩标准化、规范化施工中具有极其广泛的应用前景。