桥梁空心薄壁高墩柱爬模施工技术研究

高恒

（中铁十六局集团第四工程有限公司，北京 101400）

1 引言

近些年，伴随国内公路的发展尤其是高速公路的迅猛发展，全国各地出现了许多空心薄壁桥梁。其中，高墩柱施工是空心薄壁桥梁不可缺少的重要环节之一，怎样确保空心薄壁桥梁进度、安全和质量逐渐成为施工人员需要解决的重要问题。

2 工程概况

云南省墨江至临沧高速公路三岔河大桥上部结构采用装配式预应力混凝土连续T 梁，先简支后连续；下部结构桥墩采用薄壁空心墩和柱式墩，墩台均采用桩基础。该桥梁有右幅和左幅之分，右幅3 至6 号、左幅4 至6 号的桥墩是空心薄壁墩。该桥梁的右幅3 号墩高度为41 m、4 号墩高度为56 m、5号墩高度为58 m、6 号墩高度为44 m，桥墩横向的宽度为6 m，桥墩顺向的厚度为3.5 m，壁厚为0.5 m。该桥梁的左幅4 号墩高度为53 m、5 号墩高度为65 m、6 号墩高度为52 m，桥墩横向的宽度为7 m，桥墩顺向的厚度为3.5 m，壁厚为0.5 m。

该桥梁项目位于云南省西南部，桥梁所处地形较为复杂，位于V 字形地段，桥梁的左幅5 号墩高度为65 m。该桥梁项目具有施工现场风速大、缺少堆放模板场地、难以搭设修筑平台、不易修建施工便道等多种施工问题。如何科学、有效地运用桥梁施工技术十分重要。

3 选取桥梁施工方案

为了让桥梁工程的造价降低、工期缩短、质量得到保证，应先按照人员因素、质量因素、工期因素、安全因素等施工影响因素来选取桥梁施工方案。在本工程中，重点比选爬模法与翻模法。

以该桥梁的左幅5 号墩为例，该桥墩运用爬模施工技术后，所需费用为37 万元左右，运用翻模施工技术后，所需费用为25 万元。仅从费用方面看，翻模施工技术明显优于爬模施工技术。然而，虽然爬模施工技术需要较高的费用，损坏相应模板配件后必须再次定制，但是，以施工安全、施工场地、施工进度的角度考虑，爬模施工技术则具备更多优点[1]。首先，爬模施工技术具有较快的上升速度，在施工过程中，模板不需要吊装至地面，经过打磨工序后二次吊装，并且测量调试时的爬模是整体、大块模板，可以在较短的时间内调整，所需要的爬模施工周期为60 d 左右，而翻模施工周期则需要至少95 d。其次，爬模施工对塔吊的使用比翻模施工的次数少，从而减少了起重的次数，模板无须落地，因此，施工现场的场地得到了极大的节省。最后，爬模施工可以将大范围操作平台提供给施工人员，不仅增加了稳定性，而且提升了抗风水平（见图1）。因此，本桥梁工程经过一系列比选，最终决定选择爬模施工技术开展空心薄壁桥梁施工。

图1 爬模操作平台

4 设计爬模系统

桥梁的主墩爬模系统为ZPM100 型，此系统包括液压系统、埋件系统、支架系统、模板系统等多个子系统。

4.1 模板系统

在爬模系统中，模板系统主要由连接件、背楞、工字木梁以及WISA 模板构成（见图2）。桥梁爬模体系选取工字木梁体系大模板，在其标准节段有6 m 的浇筑高度，设计的模板高为7 m，施工速度极快。整体上采用了4 个角模与4 个大模板，实现了模板节约的目的。为了确保浇筑质量，混凝土面应浇筑100 mm 厚，同时模板应进行外挑操作，外挑厚度为80 mm，以此来避免水泥浆外溢。其外模模板使用的WISA 面板，厚度为18 mm。工字木梁和WISA 面板的连接通过地板钉、自攻螺丝来实现，横肋和竖肋的连接则通过连接爪来实现，将2 个吊钩分别设置于竖肋两边。相同模板的连接通过芯带实现，借助芯带销增强其固定性，并在一定程度上提高模板整体性，让模板得到可靠而合理的受力。

图2 WI SA模板

4.2 支架系统

在爬模系统中，支架系统主要由下架体、上架体2 部分构成。架体的高度是14 m，平台1 为上平台，其宽度是2.7 m，平台2 和平台3 为模板平台，其宽度是1.1 m，平台4 是主平台，其宽度是2.8 m，平台5 是液压平台，其宽度是2.7 m，平台6是装修平台，其宽度是1.9 m。

4.3 埋件系统

在爬模系统中，埋件系统由爬锥、定位螺栓和高强螺杆等部分构成。施工人员先要在模板上安装爬锥、定位螺栓以及高强螺栓，完成组装工作后方可进行混凝土的浇筑。随后，应在混凝土浇筑全部完成时将模板、定位螺栓完整地拆除。

4.4 液压系统

在爬模系统中，液压系统由配电装置、胶管、液压油缸、液压阀、调速阀和泵站控制装置构成。需要把2 个液压泵站安放在单肢上，同一墩柱上的泵站共有4 个。另外，架体的爬升既能够单独实现，又可以同时实现。出于人员高空作业安全性的考虑，将钢丝网板应用于设计架体防护，其挡风系数高达0.16。要想防止架体在爬升过程中和结构发生冲突，应将100～200 mm的间隙设置于墙面和爬模平台板之间。除此之外，为了避免出现高空坠物的问题，应将翻板安放在墙面和液压平台的缝隙中，提升架体的过程中，施工人员可翻开翻板，当提升架体的高度满足要求后，施工人员尽快铺好翻板即可。

5 开展爬模施工

经过以上工作后，施工人员方可正式开展爬模施工。

5.1 爬模施工技术的步骤

桥梁主墩的墩身运用了爬模施工技术，分节时将一个节段设置为6 m。横隔板的配置根据墩身的高度要求来进行。在施工过程中，施工人员可从不同节段的底部对各个横隔板位置进行准确控制。为了让施工更加便利，施工人员可对横隔板高度进行相应微调。墩顶实心段属于节段的最后一部分，该部分的施工可单独开展[2]。除此之外，墩身的内膜应在地面上进行拆除并做好相应打磨工作。

受施工所处环境的地形限制，该桥梁工程的施工场地相对较小，开展空心薄壁桥梁施工的过程中，不仅打磨场地空间不足，而且拼装外模板、内模板的场地也十分缺乏。通常来讲，液压顶升系统是爬模施工主要动力来源，该系统由换向盒、液压油缸共同构成，下换向盒与上换向盒能够对架体、导轨等进行精准控制，使其按照施工需求来上升，不需要将模板反复提吊，从而无须过多的施工场地。借助液压系统，导轨、模板架体能够实现互爬，二者共同爬升、平稳向上，大幅提高了施工安全系数。

墩身的第一节以常规途径开展施工作业。先浇筑第一节混凝土，完成浇筑后把第一节模板完整地拆除，对第二节钢筋、劲性骨架进行安装，使主背楞、模板系统、上架体以及三脚架全部安装完成，借助对称拉杆法使模板得到加固，最后进行第二节混凝土的浇筑作业。为了确保桥墩的标准化施工水平，此工程对4 层爬模操作平台进行了设置，整个平台高度为8.5 m，使各个钢筋绑扎平台都具有充足的空间，施工人员无须将额外的操作平台设置在施工现场。

在对墩身第三节钢筋、劲性骨架进行安装的过程中，将模板拆除并向后移动，同时对液压系统、导轨进行安装[3]。将液压阀门、电源全部打开，使液压系统进入启动状态，对下架体、上架体进行提升。随后，需进行下架体的安装、合模。将模板调整和加固好后，施工人员需对第三节混凝土进行浇筑。这便完成了爬模系统的安装工作。

在对墩身第四节钢筋、劲性骨架进行安装的过程中，将模板拆除并向后移动，使液压系统进入启动状态，对导轨进行提升。把电源、阀门、液压系统全部关闭，将下方的爬锥、附墙挂座全部拆除，用于后续的周转。随后，液压阀门、电源重新打开，使液压系统处于启动状态中，爬升架体至施工所需的部位。对模板展开调整与加固，对第四节混凝土进行浇筑。此时，爬模施工处于标准阶段。

从爬模施工流程来看，标准节段需经过浇筑混凝土、劲性骨架安装、钢筋绑扎、向后移动模板、附墙挂座安装、导轨提升、架体爬升、清理模板、固定埋件、合模、混凝土浇筑这一完整过程。

5.2 施工技术的注意事项

该桥梁的桥墩较高，最高高度为65 m，具有较多的分解数量，所有混凝土都通过车载泵来输送。沿着墩身对混凝土泵管进行布置，输送泵为车载泵，该车载泵具有18 MPa 的输送压力最大值和100 m3/h 的高压输送能力，泵管的直径是124 mm，泵送阻力最大值是12 MPa。为了让桥墩的墩身外观与混凝土质量得到保证，需将4 个卸料点设置于横向墩身的2 个面、桥墩顺向每面各布置1 个卸料点，即墩身4 个面共计6 个卸料点，同时各点需提前准备串桶与导管。因当地供应河沙较为困难，并且当地具备机制砂优势，该工程决定混凝土原料选取机制砂，达到施工因地制宜的效果，让爬模施工所投入的成本大幅减少。以控制成本、优化技术为前提，借助大量混凝土配比试验，将机制砂所遇到的问题充分解决，如强度低、易泌水等，从而让混凝土增加了和易性。

6 结语

总而言之，研究爬模施工技术应用于空心薄壁桥梁的策略具有重要的意义。相关人员应对高速公路桥梁工程概况有一个全面了解，充分把握选取桥梁施工方案的方法及比选方式，科学设计爬模系统的各个子系统，能够在掌握爬模施工步骤、施工注意事项的基础上，顺利开展高墩柱的空心薄壁桥梁施工，从而使高速公路桥梁工程保质保量完成，获得更高的经济效益。