黄河特大桥141m薄壁空心墩液压爬模施工技术——任飞、李长伟
技术总结、论文申报评审表
黄河特大桥141m薄壁空心墩
液压爬模施工技术
中铁十四局集团第三工程有限公司延延高速项目部李长伟任飞
摘要：本文结合延延高速黄河特大桥4# 墩的施工，介绍了液压爬模系统及爬模施工工艺在薄壁高墩建设中的应用，为今后高墩的施工积累经验。
关键词：连续钢构；薄壁高墩；爬模；施工技术
1、引言
连续刚构桥主梁为连续刚体，与薄壁墩固结而成，吸收了连续梁桥和T 型刚构桥的优点。具有
适应性强、施工方便、易于养护、造型优美、经济性好、行车舒适等优点。近年来，随着高等级公路的建设逐步向西部延伸，那里地势险峻，地形多为深沟、陡坡，高墩大跨连续刚构桥因其自身的优越性广泛的应用在山区公路建设中。
液压自爬模是现浇竖向钢筋混凝土结构的一项较为先进的施工工艺。爬模施工是按照结构的平面图，沿结构周边一次装设模板，爬升过程中不用再支模，拆模等；混凝土可以保持连续浇注，施工速度快，随着模板内混凝土不断浇注，通过不断提升模板来完成整个建筑物的浇注和成型。
2、工程概况
延延高速K115+953 黄河特大桥位于陕晋交界处的延水关，从陕西岸起始、跨越黄河、终点到达
山西岸，为一座特大桥。桥梁起点桩号为K115+417,终点桩号为K116+489。桥梁全长1072米，最大桥高150米，主桥最大墩高141米。主桥上部为(88+4X 160+88)米混凝土预应力刚构桥，由一个单箱单室箱型截面组成，箱梁根部高度为米，跨中梁高为米，期间梁高按照次抛物线变化。主桥
4、5、6、7 号桥墩采用单薄壁空心桥墩，横桥向宽度均为米，顺桥向4 号7 号墩为米、 5 和6 号墩为米，壁厚顺桥向为，横桥向为米。四个主墩具有相近的结构形式，故以首先进行墩身施工的4#墩为例介绍爬模施工工艺。
主桥4#墩采用普通钢筋混凝土分离式矩形空心等截面薄壁墩，墩高116米。单幅桥墩平面尺寸
为X米。根据受力需要墩底设置2米的实心段以及6米的变截面空心段，墩顶设置2米的实心段以及4米的变截面空心段，其余截段为等截面空心段。空心墩内部设置倒角，形式为X米。
比选了翻模和爬模两种施工工艺的优缺点后，为保证墩身外观质量，加快施工进度，确保人员安全并为以后高墩桥梁的承接及施工积累经验，黄河特大桥主墩决定采用更为先进的爬模施工工艺。
4#主墩爬模施工节段，钢筋绑扎高度和墩身混凝土浇筑高度均为6m,墩身内部设置劲性骨架，
提高钢筋施工质量。墩高116m,每次浇筑6m共计20次浇筑完成。墩身构造及节段划分如图1所示。
3、液压爬模
液压爬模结构按照使用功能分为模板系统、爬升系统和工作平台系统三大部分。模板系统
模板系统由模板以及可移动的支架构成。模板支架结构示意图，如图 2 所示。
模板系统
模板采用钢木组合可拆式整体木模板，由面板，竖肋和横肋等组成。木模板质量较轻，收分具有较好的操作性，方便、快捷，板缝整齐美观。
面板采用21mm S 口维萨板，板面为酚醛树脂双面覆盖胶合板。经过特殊胶合，具有防水、不变形等特性，其表面经过高压合成树脂处理，可以有效降低混凝土附着。模板接缝严密，混凝土表面平整、光滑、色差较小。面板可以多次周转使用，次数在20 次以上。
竖肋采用20cmX 8cm工字木架，横肋采用14d槽钢以减轻自重，同时起到增大模板刚度的目的。
面板与竖肋采用自攻螺丝和地板钉连接，螺钉钉入面板时应与面板平齐，防止混凝土浇筑后表面出现凹凸不平的现象。竖肋与横肋采用连接爪连接构成。
每块模板采用两根双16d 槽钢组合件作为斜撑主背楞，斜撑主背楞与面板采用连接爪和调节座连接，可通过调节座进行模板的竖向调节，然后在斜撑主背楞安装可调节螺旋斜撑与主操作平台的后移装置连接，做水平运动。
内外模板之间通过对拉螺杆和垫板连接。
移动模板支架
移动模板支架由型钢通过销轴及螺栓连接，将模板固定在一个可拆装的稳定支撑体系。可以实现模板的快速安装，以及在混凝土浇筑过程中承受部分侧压力；混凝土浇筑完毕后，可以通过支架上的滑轮带动模板整体脱模。留出足够的空间，进行模板的维护工作，之后进行模板的爬升。爬升系统
爬升系统由爬架、埋件系统、导轨部分、液压系统组成。
爬架由上爬架和下吊架构成。上爬架拼装完成后构成模板操作以及未浇筑混凝土段的钢筋施工的工作平台；下吊架拼装完成后构成爬升装置操作，锚锥拆除和混凝土表面修饰及电梯入口的工作平台。
预埋件包括：埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和预埋件支座等组成。锚锥由锚筋、锥形螺母、高强螺栓等组成，是已浇筑节段的承力点。锚板、锚靴、爬头是整个装置的传力体系。
导轨由 2 根20d 及一组梯挡组焊而成，侧面开有矩形定位孔，作为系统爬升时的承力点。
液压系统由液压油缸、操作控制箱及其操作系统等几个主要部分组成。将电控操作集中于一个操作控制面上，提高了操作效率，便于维护。爬模结构示意图，如图 4 所示。
工作平台系统
工作平台系统为施工人员提供安全操作平台也用于小型施工机具的摆放。从下到上共设置
-1,0,+1,+2,+3,+4 共六层。
-1层：主要用于锚锥拆除及墩身混凝土表面的修饰。
0层：用于爬升装置操作平台
+ 1、+2、+3层：主要用于模板的安装、调整、锚锥的安装。
+4层：主要用于未浇筑混凝土段墩身钢筋绑扎处理和混凝土浇筑时的工作平台。
工作平台采用木跳板搭设在型钢骨架上，宽度为，各层平台之间通过爬梯连接。为了保证施工
操作的安全，各平台四周设置安全防护网。平台与墩身混凝土表面距离为50cm采用合页护栏，避免杂物从接口处掉落。在墩身内部分别在钢筋施工和混凝土浇筑时分别设置两个工作平台。4、墩身施工
施工工艺流程
液压爬模施工
爬模拼装
在场外选择空旷地带将面板、竖肋和横肋按照设计组装完成，运送到施工现场。通过吊装的方式安装模板到位，预留爬模预埋件，检查合格后，完成首节墩柱的浇筑。待混凝土强度达到15MPa 时，即可将模板拆除，将锚板固定在预埋锚锥位置，并将锚靴挂在锚板上，用限位销限位。此时可以进行三角架、后移装置和承重架部分的安装，之后依次进行上爬架以及爬升装置操作平台的安装。随爬架爬升依次安装各层下吊架。在第二节墩身混凝土浇筑完成且脱模后即可安装挂做、导轨、液压系统。安装完成后，爬架即可利用液压装置进行爬升。
移动模板支架待承重架安装完成后，固定在承重架主纵梁上。其中三角支撑部分在地面进行预
拼装。
爬架爬升施工
爬架爬升前要认真检查液压泵是否正常，导轨附墙撑是否紧贴混凝土面，承重三角架附墙撑是否远离混凝土面。并将操作平台上的不必要荷载清楚，然后将上、下换向盒同时调整为向下，下端顶住导轨。经检查确认爬架爬升设备完全符合要求后，操作人员方可启动液压泵，千斤顶施力后开始爬架的爬升。
爬架爬升的过程是一个轨道与爬架互为依托，互相爬升的过程。依靠附在爬架上的液压油缸进行轨道提升，轨道到位后与上部悬挂件连接，爬架通过顶升油缸沿轨道进行爬升。
爬升中将液压操作平台上每边的两个油缸进行标号，分别为1-8 号。每个边上站一个施工人员，观察自锁提升件的卡锁与导轨的梯挡是否紧贴或是否在梯挡上，爬升是否同步。厂家人员负责油箱爬升的控制，通过对讲机对1-8 号的工作情况进行监控，当四边步进装置到位后，方可进行第二次爬升。如相差太大，则通知操作人员，对液压油路进行调节，使四边能基本同步爬升。
当爬升架比设计位置高出10cm时，停止爬升，立刻将承重销插上，再通过回油将爬架缓慢回落到原设计位置且及时插上安全销，关闭液压油泵，切断电源，最后将承重三角架的附墙撑拧紧，使之紧贴混凝土面。
模板施工
在钢筋绑扎到位以后，即可进行模板初步定位工作。爬架爬升到位，将已装置的齿轮销取掉，然后向前推，当模板底板与前一节混凝土面贴紧，再将齿轮销插上。为保证模板不漏浆，要有一定距离的结合长度，且在两者结合处贴两道泡沫胶带，控制漏浆。
内模安装采用塔吊吊装，先通过内模平台支撑，再穿对拉杆将内外模连成整体，用全站仪校核模板，符合要求后将阳角拉杆，对拉杆拧紧。
为了准确的定位模板，利用全站仪对四个角点进行放线，通过吊垂线来确定模板上口位置。模板定位后，通过调节撑杆、围楞卡具、调节器来调节模板上口位置、倾斜度、整体高度及位置。调节完成后、在前后支座中插入紧固件将模板固定牢固。
模板现场操作应该注意以下几点，吊装及运输过程中不能碰触模板尤其是板面；在使用过程中采用同一种脱模剂，以保证混凝土浇筑无色差；振捣过程中严禁振动棒头与模板表面接触，保证棒
头与模板表面距离不少于10cm,以避免损坏模板表面；拆模时严禁对模板边角进行撬动，可在模板背后的支撑
钢结构的受力部分进行作用；模板进行刷脱模剂的时候严禁使用钢刷。
5、工艺改进
类比同类桥梁的爬模施工工艺,结合4#墩现场的施工情况,吸取以往的施工经验,发现了一些
问题,在施工中进行了改进。
首节段变截面空心段施工
爬模定型模板高度为6m,当进行首节段浇筑时，由于墩底存在2m的实心段和6m变截面空心段，这就造成了无法使用定制的内模，给施工带来不便。根据现场实际情况决定采用竹胶板和钢模板的组合进行内模的拼装,并采用槽钢作为背楞。竹胶板因其具有质量轻,易于加工的优点,用于形状多变的变截面倒角处；定型钢模因其具有较好的强度和刚度以及整体性好的优点用于变截面平面处。采用二者的组合既满足了模板使用的要求,同时也便于现场的具体施工。
交叉流水施工
鉴于4#墩左右幅具有相同的结构形式和施工方法, 为提高施工效率, 采用交叉流水的施工方式。
钢筋工班完成每一节段钢筋施工大约需要 3 天,模板工班完成爬模和混凝土浇筑施工大约也需要 3 天,因而完成一节段的爬模施工大约需要6天。在4#墩实际施工过程中,采用钢筋工班 1 个,模板工班 1 个。左右幅始终进行交错施工,当左幅进行钢筋施工的时候,右幅进行模板施工以及混凝土的浇注,反之亦然。交叉流水施工保证了工班施工不停歇,始终处于作业状态,同时也提高了施工效率, 6 天时间可以完成两节段的墩身施工。
采用上述交叉流水施工方式后, 4#墩左右幅决定共用一套内模板,进行周转使用。外模板左右
幅各一套,随爬架进行爬升操作。变截面空心段组合模板同样也实现了周转,进一步降低了施工成本。
墩身质量控制措施
现场利用型钢制作钢筋定位卡尺,控制墩身主筋间距,采用劲性骨架引导支撑钢筋安装。
立模时在薄壁墩内外侧模板之间布置多道70、90cm的钢筋，用以提高立模精度，保证墩身及保
护层厚度。外模板低于板面10cm设置一道定位卡槽，用以控制混凝土浇筑高度，保证混凝土面的连续平整。
混凝土浇筑采用地泵,高压泵管沿塔吊固定爬升,到墩身处采用低压管接到浇筑位置。内模上采用木跳板搭设工作平台,泵管接到平台中心处,采用软管接到墩身四面,分面依次浇筑,保证混凝土浇筑质量。
拆模后及时修复表面缺陷,保证墩身颜色一致、棱角分明,第一模墩身拆除模板后,四个棱角采用角钢保护,待到墩身全部施工完成后拆除。
6、结束语
延延高速黄河特大桥使用的液压爬模施工，极大的提高了工效，增大了安全性，技术上日臻成
熟。在施工过程中也遇到了不少问题，通过集思广益达到了预期的效果。4#墩作为黄河特大桥墩身首件工程取得了示范效应，为黄河特大桥争创优质工程奠定了良好基础。
参考文献
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