高速公路高墩柱爬模施工工艺及质量控制研究

冉鹏成

摘要 针对高速公路高墩柱爬模施工技术，文章结合成都至宜宾高速公路项目工程实例，详细介绍了爬模系统的基本组成和工作原理，为理解爬模技术奠定了基础，探讨了高速公路高墩柱爬模施工的优势。结合工程实例，详细分析了爬模施工的工艺流程和质量控制措施，并通过实际工程案例，验证了施工工艺和质量控制措施的有效性，研究成果对类似项目具有一定参考价值。

关键词 高速公路；高墩柱；爬模技术；施工工艺；质量控制

中图分类号 U445.559文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）12-0118-03

0 引言

随着高速公路建设的快速发展，高墩柱结构广泛应用于桥梁工程中。爬模施工工艺作为一种高效、安全、经济的施工方法，在高速公路高墩柱施工中具有显著优势。然而，高墩柱爬模施工工艺涉及多个环节和关键技术，质量控制难度较大。因此，对高速公路高墩柱爬模施工工艺及质量控制进行研究具有重要的现实意义和理论价值。该文通过对爬模施工工艺的深入剖析和质量控制方法的探讨，为高速公路高墩柱施工提供理论指导和实践参考，以推动我国高速公路建设的可持续发展。

1 高速公路高墩柱工程概述

1.1 高速公路高墩柱的定义与特点

1.1.1 高速公路高墩柱的定义

高速公路高墩柱是指墩柱的高度相对较高，通常在10 m以上，甚至达到数百米。这些高墩柱通常用于支撑高速公路桥梁的上部结构，如梁、板等。由于高度较高，高墩柱在承受上部结构传递的荷载时需要具备足够的抗压和抗弯能力，以保证桥梁的整体稳定性和安全性。

1.1.2 高速公路高墩柱的特点

高速公路高墩柱的特点主要包括以下几个方面[1]：

（1）高度的限制：高墩柱的高度较高，需要考虑模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工工艺的难度和安全性。

（2）受力复杂：高墩柱不仅承受垂直方向的荷载，还可能承受水平方向的推力和扭矩等复杂受力，因此需要设计合理的结构形式和配筋方式。

（3）施工难度大：由于高墩柱的高度较高，施工时需要采取特殊的施工方法和技术措施，如爬模施工、预制拼装等，以降低施工难度和提高施工效率。

（4）质量控制要求高：高墩柱是高速公路桥梁的重要支撑结构，其施工质量直接关系到桥梁的整体安全性和使用寿命，因此需要采取严格的质量控制措施。

1.2 高墩柱建设的技术要求

高墩柱建设的技术要求是高速公路建设中的一项重要任务，涉及结构设计、施工工艺、材料选择、施工监控等多个方面，其主要的技术要求如下[2]：

（1）结构设计要求：高墩柱作为高速公路桥梁的重要支撑结构，结构设计需要满足强度、刚度和稳定性的要求。需要根据桥梁的跨度、荷载等参数进行结构分析和设计，以保证高墩柱在各种工况下的安全性和稳定性。

（2）施工工艺要求：高墩柱的施工工艺需要考虑施工难度、施工安全、施工效率等方面。对于高度较高的高墩柱，需要采用特殊的施工方法和技术措施，以保证施工质量和安全性。

（3）材料选择要求：高墩柱的材料选择需要考虑耐久性、抗压性、抗弯性、抗剪性等多个方面的要求。一般来说，高墩柱采用混凝土材料时需要选择合适的水泥、骨料和添加剂等原材料，以保证混凝土的质量和性能。

（4）施工监控要求：高墩柱的施工过程需要进行实时监控，以保证施工质量和安全。

2 爬模施工技术原理

2.1 爬模系统组成与工作原理

2.1.1 爬模系统组成

爬模系统主要由模板、爬升机构、操作平台和控制系统等部分组成。

模板是爬模系统的核心部分，通常采用优质钢材制成，具有足够的强度和刚度，能够承受施工荷载和保证结构尺寸的准确性。

爬升机构是爬模系统的动力部分，负责带动整个模板系统的向上爬升。

操作平台是施工人员在高墩柱施工中进行作业的场所，通常由水平操作平台和垂直操作平台组成。水平操作平台主要进行钢筋绑扎、模板安装等作业，垂直操作平台则用于混凝土浇筑和模板拆卸等作业。

控制系统负责对整个爬模系统进行操作和控制，包括模板的升降、模板的定位、安全保护等。

2.1.2 爬模系统工作原理

爬模系统的工作原理主要依赖于爬升机构和控制系统。首先，通过控制系统设定好模板的初始位置，然后进行混凝土浇筑。当混凝土达到一定强度后，控制系统控制爬升机构将模板升高到预定位置，然后进行钢筋绑扎、模板安装等作业。重复以上过程，直到完成整个高墩柱的施工。

2.2 爬模技术的优势分析

爬模技术优势主要包括以下内容[3]：

（1）施工效率高：爬模系统采用自动化控制技术，可以快速、准确地完成模板的升降、定位等操作，减少了人工操作的烦琐和误差，提高了施工效率。

（2）施工安全性高：爬模系统具有完善的安全保护措施，如防坠落装置、限位器等，可以有效地防止施工过程中的安全事故，提高了施工安全性。

（3）施工质量稳定：爬模系统采用标准化的模板和施工工艺，能够保证高墩柱的结构尺寸和外观质量符合设计要求，避免了传统模板施工中常见的尺寸偏差和外观质量不均匀等问题。

（4）降低施工成本：爬模技术的使用可以减少人工成本和材料成本，同时还可以缩短施工周期，提前完成施工任务，从而降低了整个工程的施工成本。

（5）适用范围广：爬模技术适用于各种形状和尺寸的高墩柱结构，如矩形、圆形、异形等，同时也适用于不同材料的高墩柱施工，如混凝土、钢等。

（6）环保节能：爬模系统的使用可以减少传统模板施工中常见的材料浪费和废弃物产生，同时还可以降低能耗和减少碳排放，符合现代绿色施工的理念。

3 爬模施工工艺流程分析

3.1 项目概况

成都至宜宾高速公路项目施工图设计施工的总承包ZCB3-2合同段，位于仁寿县松峰乡、威远县小河镇和荣县双古镇境内，起止桩号为K65+400～K72+930，全长为7.53 km。主线采用双向六车道，设计速度为120 km/h，路基宽度为34.50 m。段内主要工程结构物为8座大桥和9段路基，其中桥梁总长为4.12 km，路基总长为3.43 km；主要工程量为路基挖方122万立方米、填方55万立方米；桩基633根、墩柱392根、T梁1 498片；爬模面积为2 964 m2。

3.2 爬模施工工序

越溪河1号大桥的变截面空心墩采用爬模施工，现以越溪河1号大桥14#墩为例，介绍矩形墩的爬模施工方式。越溪河1号大桥14#墩采用分幅设计，墩身高度为70 m，采用空心箱型结构；顺桥向宽为3.74 m，横桥向为2.2 m，向下按80∶1坡度放坡；采用爬模施工，各设置一套爬模施工。爬模总体施工工艺流程如图1所示：

3.2.1 爬模安装

（1）组装三脚架。准备两片木板，按照爬锥中到中间距摆放在水平地面上，保证两条轴线绝对平行，轴线与木板连线夹角应为90 °，两对角线误差不超过2 mm。将三脚架扣放在木板轴线上，应保证三脚架中到中间距等于爬第一次浇筑的爬锥中到中间距，两三脚架对角线误差不超过2 mm。安装平台立杆，用钢管扣件连接，两三脚架间同样用钢管扣件进行连接，注意加斜拉钢管。

（2）将拼好的架体整体吊起，平稳地挂于第一次浇筑时预埋的受力螺栓（挂座体）上，插入安全插销。

（3）安装主背楞以及所有操作平台。先在模板下垫四根木梁，然后在模板上安装主背楞、斜撑、挑架。注意背楞调节器与模板背楞的支撑情况，安装背楞扣件，用钢管扣件将挑架连接牢固，注意加斜拉钢管。用铁丝将斜撑和模板背楞绑在一起，防止在吊起过程中晃动。平台要求平整牢固，在与部件冲突的位置开孔，以保证架体使用。

（4）将拼装好的模板和架体整体吊起，平稳挂于第一次浇筑时埋好的受力螺栓（挂座体）上，插入安全插销。然后利用斜撑调节角度、校正模板，成吊装过程[4]。

3.2.2 爬模爬升及合模

（1）爬升前准备工作：

①检查电机是否正转、油箱内的油是否足够、油质是否正常、油管和各接头是否正常，以及各管线长度是否足够。②要求爬升时，模板后移至附墙装置外平面5～10 cm位置，并作适当的固定处理。③检查爬升压力，根据不同的结构及配置设定工作压力（一般设定工作压力为7 MPa），操作人员不得擅自改动。

（2）爬升流程：

①第一次浇筑的高度为4.6 m；在模板上安装自爬模埋件总成。②拆除模板，安装附墙系统；挂好承重主三脚架；安装第二节模板，穿好拉杆。③安装好主平台及中平台；浇筑第二层混凝土。④安装上平台架体；将上平台架体与模板连接好。⑤拆除模板拉杆，推开模板；模板表面清理刷油。⑥安装第二层附墙挂座。⑦插入导轨；用液压系统导轨进行初次加压。⑧架体向上爬升一个浇筑高度。⑨安装下吊平台；重复①～⑧步骤，进入正常施工阶段。

（3）爬模合模：

①合模前将模板清理干净，刷好脱模剂，装好埋件系统。②测量模板拉杆孔的位置，检查是否与钢筋冲突。③将模板移位，贴近混凝土的表面。④用线坠或仪器校正调整模板的垂直度。⑤穿好套管、拉杆，拧紧每根对拉螺杆。⑥复查模板垂直，紧固每根斜支撑。⑦浇筑混凝土。

4 高速公路高墩柱爬模施工质量控制

在高速公路桥梁工程中，高墩柱的施工是确保结构安全和功能性的关键部分。爬模技术作为一种高效的高墩柱施工方法，其质量直接影响整个桥梁工程的稳定性与耐久性。因此，对爬模施工过程中的质量控制进行严格管理，是保障工程质量的必要措施。施工质量控制措施如下[5]：

4.1 施工质量控制标准与指标

高速公路高墩柱爬模施工质量控制应遵循相关标准和规范，应重点关注模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等关键环节，并制定相应的质量标准和指标。例如，模板安装的平整度、垂直度应符合规范要求，钢筋规格、数量、位置应符合设计要求，混凝土强度、配合比、浇筑方式等应符合施工工艺要求。

4.2 材料质量控制

材料质量控制是施工质量控制的基础，主要包括模板材料、钢筋材料和混凝土原材料的质量控制。具体措施包括：

模板材料应选用优质钢材，具有足够的强度和刚度，能够承受施工荷载和保证结构尺寸的准确性。

钢筋材料应符合设计要求，具有质量证明文件和检验报告，并按照规定进行进场验收和复检。

混凝土原材料应符合施工要求，对水泥、骨料、添加剂等原材料进行质量检查和控制，保证混凝土的质量和性能。

4.3 施工过程质量控制

施工过程质量控制是施工质量控制的核心，主要包括模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等关键环节的质量控制。具体措施包括：

模板安装应按照设计要求进行，保证模板的平整度、垂直度和稳定性符合相关要求。在安装过程中，应加强模板固定和支撑，防止模板移位和变形。

钢筋绑扎应按照设计要求进行，保证钢筋的规格、数量、位置准确无误。在钢筋骨架制作和安装过程中，应加强钢筋骨架的固定和支撑，防止钢筋移位和变形。

混凝土浇筑应按照施工工艺要求进行，控制好混凝土的配合比、浇筑方式、振捣方式等。在浇筑过程中，应加强混凝土的养护和保湿，防止混凝土开裂和收缩。

4.4 质量检测与评估方法

质量检测与评估是施工质量控制的重要环节，主要包括外观检测、尺寸检测、强度检测等方面。具体措施包括：

外观检测：通过目视检查、测量工具等方法对高墩柱的外观质量进行检查，如表面平整度、色泽均匀性等。

尺寸检测：通过测量工具对高墩柱的尺寸进行检测，如模板安装的尺寸误差、混凝土浇筑的厚度等。

强度检测：通过取样试验、无损检测等方法对高墩柱的强度进行检测，如混凝土抗压强度等。

5 结语

在对高速公路高墩柱爬模施工质量控制的深入探讨中，可以看出质量控制对于确保桥梁工程安全、稳定及延长使用寿命的重要性。通过前文的分析，明确了在高墩柱爬模施工的各个阶段实施全面质量管理的必要性。随着技术的进步和工程实践的积累，爬模施工技术和质量控制方法也在不断发展和完善。因此，持续的研究和创新是推动高速公路桥梁工程质量提升的动力源泉，相信爬模技术将在未来的高速公路建设中发挥更加重要的作用，以推动我国高速公路建设的可持续发展。

参考文献

[1]底晓慧. 桥梁高墩滑模与爬模施工工艺研究与应用[J]. 交通世界（运输. 车辆）， 2015（Z1）： 48-49.

[2]黄郑文. 山区高速公路桥梁空心薄壁高墩液压自爬模设计与施工[J]. 世界桥梁， 2019（3）： 10-14.

[3]黑继东， 李霞. 液压爬模在桥梁高墩施工中的应用[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2018（10）： 268-269+272.

[4]周秋来. 薄壁空心高墩长节段爬模施工技术研究[J]. 铁道建筑， 2015（2）： 32-35.

[5]侯亚威， 全占丰. 空心薄壁高墩提升爬模施工控制研究[J]. 公路， 2016（9）： 164-167.