山区高速公路高墩柱爬模施工工艺及质量控制研究

2022-10-27杨光磊耿开军

黑龙江交通科技 2022年8期

杨光磊，耿开军

(山东高速工程项目管理有限公司，山东济南 250002)

1 工程概况

临淄至临沂高速公路是山东省“九纵五横一环七射多连”高速公路网中“纵四”线的重要组成部分，北起G20济青北线，跨越济青中线、济青南线，南接G1511日兰高速。

项目主线全长192.639 km，其中淄博段长123.351 km，临沂段长69.288 km。采用双向六车道高速公路标准，设计速度120 km/h，路基宽度34.5 m。全线设置特大桥2座，大桥66座，中、小桥、涵洞、通道534道；隧道15座，列全省在建项目隧道数量之最，其中淄博段鲁山隧道长度省内第二、岳阳山隧道省内长度第三两条特长隧道；互通立交19处；服务区4处、匝道收费站16处；隧道管理养护站6处，桥隧通信监控站5处。项目概算投资约370.42亿元。

K28+534S509分离立交位于淄川区寨里镇北黄村东侧，横跨沟谷，全桥共7联，上部采用后张法预应力砼T梁，先简支后连续；下部结构桥台采用U台，桥墩采用柱式墩和方墩，桥台采用扩大基础，桥墩采用桩基础。小于40 m墩柱共42根，40～60 m墩柱共54根，大于60 m墩柱共4根。

2 爬模施工工艺

根据本项目墩身尺寸，首节墩身施工时，浇筑高度为9 m，利用翻模进行施工，利用拉杆对拉；钢筋垂直运输采用塔吊吊装，安装模板及爬模预埋件(爬升机位)，利用汽车泵浇筑第一节墩身混凝土。

首节墩身混凝土达到强度后，拆除模板，进行墩顶混凝土凿毛，利用第一次预埋的埋件系统安装爬升机位、液压平台及模板后移平台支撑模板，利用液压平台进行钢筋绑扎，同时安装爬模导轨及液压系统等预埋件，利用汽车泵进行第二次浇筑，浇筑高度为4.5 m。

第二节墩身混凝土达到强度后，模板后移，利用第二次预埋的埋件系统安装导轨及液压系统，架体通过调节泵站自动爬升，爬升到位后安装吊平台，通过吊平台可取出爬锥和受力螺栓进行周转使用；利用爬模自身平台进行劲性骨架安装及钢筋绑扎，安装预埋件，合模进行第三次混凝土浇筑，浇筑高度为4.5 m，之后循环爬升，逐节进行施工。

液压爬模钢筋安装、混凝土浇筑及养护同翻模施工工艺。

根据项目建设总工期目标，结合施工现场的实际情况，以架梁为节点，锁定各个工点建设工期，为实现建设目标，等截面矩形薄壁实心墩施工按每个循环4.5 m计算，每个循环按5 d考虑。

2.1 施工原理

在开展爬模施工时需要解决下的问题：怎么让爬模完成顶升运动，这是爬模施工实施的基础；爬模架怎么搭建，在施工时必须确保爬模架是安全的，否则可能会出现施工安全问题；爬模的安全防护怎么设计，这又包含要确保爬模本身足够稳固和安全，及施工人员上下攀爬时能够确保安全。在施工时要通过优化施工流程和施工管理，确保施工质量，不能在施工中留下安全隐患。在此前提下，优化爬模施工施计并开始实施。

2.2 液压爬模的特点

(1)液压自爬模模板爬升速度快。

(2)液压自爬模爬升过程平稳、同步、安全。

(3)爬模架体一次组装后，一直到顶不落地，节省了施工场地，减少模板面板的碰伤损毁。

(4)提供全方位的操作平台，施工单位不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力。

(5)模板自爬，原地清理，大大降低了塔吊的吊次。

2.3 爬模模板设计

(1)进口面板是模板结构的主体，在施工时需要把它与竖肋木工字梁连接起来，横向背楞是从背面把进口面板和H20木工字梁连接起来的一种让爬模结合形成的重要部件，专用连接件则通过连接让整个结构完成。该次施工时采用装卸式模板作为木梁直模板，这种爬模设计装卸灵活，对整个施工项目的影响小。竖肋与横肋双槽钢背楞采用连接爪连接，而两块模板之间采用芯带连接，然后将芯带销固定。

(2)本工程桥墩墩高尺寸49～61 m，墩身直上直下无收缩，4 m和2.5 m面共设置两种规格的模板，阳角圆弧位置使用4块定型钢角膜，各桥墩木模以及架体材料均可通用。本方案以右幅五号墩为例。

(3)两侧模板采用D20高强螺杆对拉，布置间距不超过1 200 mm。拉杆采用D20蝶形螺母及垫片紧固，D20螺杆为每次浇筑完成后抽出，循环利用。

2.4 爬模架体设计

(1)模板后移系统，外侧模板后移部分采用后移装置与上操作支架分离的方式，上操作支架固定在主平台上，模板利用后移装置进行后移，利用后移装置上的调节座进行垂直度调节。后移装置的平面布置要避开爬模导轨和上支架立柱的位置。

(2)导轨是整个爬模系统的爬升轨道，它由工字钢及一组梯档组焊而成，梯档间距300 mm，爬模阶段架体自重荷载传递至导轨，再通过导轨进而传递到埋件系统上。

(3)设置爬模平台板与混凝土墙面间的间隙为150～250 mm，这是为了让混凝土构建与爬模彼此独立，让爬模施工不会影响混凝土构建本身。在爬模平台板上设计翻板，即以攀升的时候，翻板没有翻开，而提升到预设的位置时，翻板打开，施工人员可在翻板上施工。在这一环节，一方面要通过优化设计，确保翻板在使用时不会出现安全事故；一方面要做好安全保护工作，在发生意外以后能够优化工作人员的安全保护。

(4)架体立面设计，在设计环节就要优化参数施计。令架体利于工作人员开展各种施工。

(5)平台板设计，爬模设置4层主要平台，各层平台板均采用为45 mm花纹钢跳板，局部采用钢板填补；花纹钢跳板具有防火、防滑、耐腐蚀的作用，上下层平台设置人洞，采用斜梯连接。各层平台均设上下人孔，上下人孔周围设护栏，各层平台之间设置钢制步梯，步梯与平台呈60°。为保证高空作业时施工人员的安全，架体外防护设计采用密孔钢板网，钢板网孔径为5 mm，挡风系数为0.65，防护高度1.5 m。防护一共四层平台，挑架平台、主平台、液压平台、吊平台。密孔钢板网在保证外围护的抗冲击性、安全性、耐用性以及采光要求的同时，外立面形象美观、整洁。

(6)架体平面设计

本工程单墩4 m×2.5 m，两墩柱间距5.2 m，墩身4 m方向外侧共布置4个机位，2.5 m面方向无机位，平台悬挑。主平台设计四周相通，液压平台设计中间部分相通，吊平台设计中间部分相通。每个机位设置一套液压油缸和一套动力单元。从低层安装和爬升至顶层，机位位置和数量不变。

(7)预埋件设计

墩身外侧爬模机位采用标准双埋件系统，液压自爬模体系的锚定总成包括：埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓、垫圈等。其中由埋件板、高强螺杆及爬锥组成的预埋件总成在施工时按照爬轨位置进行埋设。两埋件平面距离为300 mm，可确保安全稳固。双埋件系统预埋件螺杆直径D20，材质为45钢；受力螺栓直径M42，10.9级。其中爬锥、受力螺栓、垫圈可以周转使用。本工程系梁预埋孔或预埋件可以参照爬模预埋方式，提前将预埋件安装在钢模板上，并达到预期效果。

(8)液压系统设计，墩身外侧爬模采用动力单元形式，液压系统主要由换向盒、液压油缸、液压泵站、配电柜等组成，每个爬升机位设置一套动力单元和控制柜，液压油缸的额定压力为25 MPa。

2.5 墩柱首节施工

(1)墩身钢筋拟采用4.5 m定尺，上下主筋连接采用直螺纹套筒连接，接头数量同一断面的50%，上下错开1 m以上。水平箍筋采用绑扎连接。

(2)模板用塔式起重机吊装，人工辅助就位。先选择墩身一个面拼装外模，然后逐次将整个墩身第一节段外模板组拼完毕。墩柱的模板安装完后，检验其垂直度和墩顶的标高，不超过允许偏差值。

(3)在首节混凝土中埋设爬模爬升装置的锚锥，锚锥通过堵头螺栓固定在组合模板上，在关模后浇筑混凝土时埋入，脱模时拆下对拉螺杆及堵头螺栓，安装连接螺栓。

(4)采用汽车泵泵送浇筑，浇筑时控制层厚30 cm，振捣棒采用φ50型拆入式振捣器进行振捣。混凝土在达到2.5 MPa后进行拆模，脱模后采用喷洒养护剂进行养护，混凝土强度达到15 MPa后才可以挂外架。

2.6 爬升架体施工过程

(1)工艺流程

混凝土浇筑完成→模板拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→架体预压→绑扎钢筋→模板清理刷脱模剂→预埋件固定在模板上→合模→浇筑混凝土

(2)架体预压

预压采用配重试验，根据爬模计算书结果，按规定加载至设计荷载。

2.7 模板拆除

塔吊6012型按1.2 t吊重考虑。施工完最后一层→爬升→拆除摸板→拆除上支架→拆除导轨→拆除主平台跳板、平台梁→拆除吊平台以及液压平台跳板、平台梁→拆除单榀下架体→拆除剩余挂座和爬锥，拆除完成

3 施工质量控制

3.1 测量控制

在施工前，需要对墩身本身轴线精度控制，而这需要在混凝土浇筑前后进行确认，该次施工由于是分段浇筑，因此需要每完成一段浇筑施工以后就进行测量，让施工参数与设计的参数一致。之所以要每完成一段分段施工后就进行测量，是为了在施工过程中应用测量控制质量，如果发现有数据偏差，那么便要及时校正。

3.2 钢筋控制

(1)在开展钢筋施工前，做好钢筋和套筒的质量检查，材料必须符合施工的标准，并且质量得到保证。

(2)预埋时根据设工设计来做好套筒的位置、规格和数量的准备，然后将与之固定的钢筋绑紧，确保套筒的保护盖完整和齐全，并全部在外露端。

(3)应用管钳和力矩扳手工具来控制直螺纹接头的施工质量，将力矩扳手的精度控制在±5%，按预设的方式做好钢筋丝头连接。

(4)对已经完成的直螺纹接头进行标记，然后检查施工参数是否达到了标准。

3.3 模板控制

(1)模板施工之前，要求进行模板专项设计，在现场进行事先拼装，拼装完成后检查模板的各项指标(平整度、模板拼缝、模板钢板厚度及刚度)，模板安装中均需使用螺栓满上且其余各项指标均符合要求且自检合格后，报经监理人员审核，经验收合格后方可使用。

(2)完善施工质量检查制度，让模板的损耗情况能够及时发现，只有及时做好模板的维修及更换工作，后续施工才不会出现安全隐患。

(3)施工中建立参数横测制度，一方面要注意控制成本，一方面要从测量的角度确保施工的质量。

(4)在施工中需要优选脱膜剂，结合该次施工的特点该次不得使用影响施工外观的油质脱模剂，更不可使用劣等油质的脱模剂。在施工中均匀涂刷脱模剂，不会出现多涂和漏涂，然后依工艺完成脱模。

3.4 混凝土控制

(1)在施工以前，需要合理的设计外加剂的添加，这是因为如果要优化翻模的施工，需要混凝土添加外加剂。

(2)检查模板合乎要求以后，才能进行后续浇筑施工。施工对施工工艺质量的控制等同于常规混凝土的施工。施工成果参数需达到设计的要求，并经过质检以后确保施工质量合格。

(3)在施工前做好施工管理，一方面要做好安全技术交底，让每一名施工人员按技术标准施工；一方面要让工人高速而有序的施工，并确保施工质量。

(4)该次施工应用插入式振捣器振捣，然后依水平分层逐层完成振岛。选择直径50 mm插入式振动棒作为振捣的工具。在施工中依设计的参数完成振捣施工，施工控制的关键是振动器移动距离和振动器插入下层混凝土内参数的控制。这是为了避免一些位置没有被振捣。部分位置不适合机械振捣就要采取人工插捣的方式。最终施工的目的是为了让混凝土密实。当完成振捣混凝土停止下沉表面平坦泛浆不再冒气泡后，取出工具。