1、变截面空心高墩悬臂爬模施工技术【摘要】悬臂爬模施工相对翻模、滑模施工具有成本低、安全可靠、混凝土成型外观好等优势，而且模板体系质地轻、结构合理、标准化程度高。本文结合屈产河特大桥的高墩施工，重点阐述了悬臂爬模施工技术在变截面空心高墩施工中的具体应用。 【关键词】桥梁；高墩；悬臂爬模；施工 1.工程概述 屈产河特大桥全长为 1307.3m，桥型布置为：2-24m 预应力砼简支 T梁+13-32m 预应力砼简支 T 梁+2-（80+80）m T 构连续梁+1-（70+120+120+120+70）m 刚构连续梁。本桥三联特殊结构 5#12#墩采用变截面矩形空心墩，4#和 13#两边墩采用变截面圆端
2、形空心墩，最小墩高 36m，最大墩高 76m，墩底最小截面 12.47.0m，最大截面15.79.0m，墩身坡比 20：1 和 50：1 两种。桥梁在石楼至隰县区间黄河东岸，处于屈产河宽谷区，河谷间西岸有多层台阶，西侧多为耕地，主跨 1-（70+3120+70）m 连续刚构跨越屈产河，交角 115。桥梁第11 孔（跨度 80m 的 T 构）跨越柳石线省道，交角 10041。 2.现状调查和方案比选 由于屈产河特大桥上部特殊结构施工工期紧，施工工艺复杂，墩身施工体积大，砼浇筑量多，所以墩身施工进度尤为重要，而高墩施工主要解决模板的安装与拆除、使用效率、混凝土的输送与材料、人员的提升。针对高墩施工
3、的几种方法比较如下： 2.1 滑模施工法 滑模由提升架、模板、工作平台、滑升系统组成。优点：施工进度比较快。缺点：设备一次性投入较 大，施工组织较困难；施工中耗用大量材料，过程投入成本太高；滑模施工极易产生支承杆弯曲、混凝土水平裂缝或被模板带起、局部坍塌等多种质量问题。 2.2 翻模施工法 配置 2 层以上组合钢模，当本节模板灌注完毕，待已浇筑的混凝土强度达到 1015MPa，拆除底节模板， 把拆下的模板立在本节模板之上，再进行上节混凝土灌注，如此循环作业，直至完成墩身混凝土施工。优点：施工操作相对简单，工艺成熟，对提升设备要求不高，混凝土接口处处理效果较好。缺点：2 层或 3层大型钢模投入但
4、利用率不高导致成本增加；由于钢模板较重，无工作平台在高空反复拆装，施工安全较难保证和控制。 2.3 爬模施工法 爬模系统由支架系统、模板系统、限位系统、提升动力系统 4 部分组成。优点：实现了墩身节段施工 流水作业，施工控制方便。缺点：爬升结构体系复杂，成本也较高；工序较繁琐，装拆时间较长。 2.4 悬臂爬模法 悬臂爬模由模板、主背楞桁架、斜撑、承重三角架、后移装置、施工平台、预埋件组成。优点：模板 质地轻、施工方便、高空吊装安全，无需支架，外观好、周转方便利用次数多，可节约工程成本和提高施工速度。缺点：模板系统固定均在墩身预埋的爬锥上，模板提升操作需等该部位混凝土达到设计所需强度；其次爬锥预
5、埋定位必须准确。 2.5 高墩施工方案确定 考虑到悬臂爬模是液压自动爬升模板费用的 1/2，可节省搭设落地支架所需的材料、人力；悬臂爬模 由于模板直接依附于已经浇筑成型的墩身上，墩柱高度对模板支架系统的安全影响较小；劳动强度小，标准化程度高，通用性强，施工操作便利。根据以上现场实际情况进行比选， 决定采用钢木结合的工字木梁模板悬臂爬模法施工。 3 工字木梁悬臂模板系统的结构 3.1 工字木梁悬臂模板主要由以下部件组成 面板，21?L 厚的胶合板；竖肋，H=200?L 工字木梁；横肋，212 槽钢；连接爪（用于工字木梁横肋和 竖肋的连接） ；上平台；主背楞桁架；斜撑；后移装置；受力三脚架；主平台
6、、吊平台、及预埋系统。 （见图 1） 3.2 工字木梁模板使用特点 在单块模板中，胶合板与竖肋（木工字梁）采用自攻螺丝和地板钉连接，竖肋与横肋（双槽钢背楞）采用连接爪连接，在竖肋上两侧对称设置两个吊钩。两块模板之间采用芯带连接，用芯带销插紧，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。木梁直墙模板为装卸式模板，拼装方便，在一定的范围和程度上能拼装成各种大小的模板。模板刚度大，接长和接高均很方便，模板最高可一次浇筑十米以上。 3.3 直墙模板拼缝结点 直墙木梁模板通过芯带进行连接，模板与模板之间直接拼缝时，采用拼缝一的做法，当模板与模板之间不能拼在一起时，则增加拼缝模板，用芯带压住拼缝模板，
7、按拼缝二做法。墩身为矩形所以阳角处模板通过斜拉杆控制，角部模板贴上海绵条，能有效保证模板角部不胀开和漏浆。（见图 2） 图 2 直墙模板拼缝示意图 图 1 CB-240 悬臂模板构造总图 3.4 工字木梁悬臂模板系统优点 3.4.1 支架、模板及施工荷载全部由对拉杆、预埋件及承重三脚架承担，不需要另搭脚手架，适于高空作业。 3.4.2 模板部分可整体后移 650mm，以满足绑扎钢筋，清理模板及刷脱模剂等要求。 3.4.3 模板可利用锚固装置使其与砼贴紧、防止漏浆及错台。 3.4.4 模板部分可相对支撑架部分上下左右调节，适用灵活。 3.4.5 利用斜撑模板可前后倾斜，最大角度为 30。 3.4
8、.6 支架上设吊平台，可用于预埋件的拆除及砼处理。 3.4.7 悬臂支架设有斜撑，可方便调整模板的垂直度。 3.4.8 模板采用工字木梁胶合板模板，刚度大，质量轻（约50?K/m2，为钢模板重量的一半） ，施工安全性高。 3.4.9 各种连接件标准化程度高，通用性强。 3.4.10 周转次数多，可以更换面板，周转次数可达 5080 次。 4.工艺流程及操作要点 工字木梁悬臂爬模施工工艺流程图（见图 3） 4.1 模架组拼 以两榀模架为一单元现场就地拼装，面板与爬架同时组拼。面板拼装顺序：搭设平台支架铺设横向槽钢背楞+摆设工字木梁横竖背楞固定铺设面板固定。切割和钻孔部位，采用含丙烯酸成分的油漆封
9、边两次，减小吸水率、提高周围次数；面板拼装时，板间留 0.5mm1mm 的空隙，均匀涂上玻璃胶过渡，留变形余地。塔吊吊起拼装好的架体，平稳挂于预埋受力螺栓上，插入安全插销固定。塔吊吊起拼装好的模板，安装在挂好的架体上，安装背楞扣件和其他辅助设施，利用斜撑调节角度和垂直度、微调后移装置将模板调整到位。安装好钢筋、预埋件系统，浇筑混凝土。 4.2 首次混凝土浇筑 在结构基础施工时，需预埋好模板固定装置；在模板就位前，通过模板面板上的孔，将埋件系统（埋件板、受力螺杆、爬锥）用 M36X60 高强螺栓临时固定在模板上。 4.3 模架第一次提升 第一次混凝土浇筑完后，当混凝土强度达到 6MPa 时，方可
10、松动埋件螺栓，当混凝土强度达到 10MPa 时可以进行模板及支架拆除；清理模板表面杂物；吊装爬架，按要求将爬架挂在相应的埋件点高强螺栓上；通过可调斜撑调整模板的垂直度，通过后移装置微调模板下沿与上次浇筑完的混凝土结构表面顶紧，确保不漏浆，不错台。模架首次提升示意见下图。 图 3 悬臂爬模施工工艺流程图 在第一次提升的爬架下安装吊平台，拆除可周转的埋件备用，人工对混凝土表面进行修饰。 4.4 循环模架提升、混凝土浇筑 按下图工序循环完成各节段墩身施工，直至墩顶，拆除模架。 （见图4） 5.技术控制措施 墩身施工缝处理、钢筋绑扎以及混凝土浇筑和常规墩身施工基本 相同，在此不做赘述。仅就高墩的测量控
11、制进行说明。 5.1 测点布置 在浇筑墩身混凝土第 1 模之前，在承台上准确放出墩身四角点的位置，在墩身相邻两点的延长线上引出 80cm 的 8 个点作为观测点，同时用全站仪对墩身 4 个角进行定位检查，及时进行调整。 5.2 高墩垂直度和线型控制 薄壁墩身的垂直度规定的允许误差值为 图 4 模板拆模浇筑过程图 0.3%H 且20mm。模板每提升一节，对模板的位置检查一次，控制桥墩的纵、横向偏移和扭转。为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每两个循环 12m 用全站仪与铅直仪校核一次，对垂直度超出其允许误差的节段进行调整。 同时模板定位后，四周拉杆的松紧程度要一致，而且在浇筑混凝土前一定要进行复测，以
12、保证桥墩的中心位置符合设计要求。 5.3 提高测量精度 定期对全桥的控制网、控制点进行复测、联测及闭合测量。选择并确保固定的测量方式和测量温差条件，减少外界环境对测量的影响程度。控制测量应选早上 9：00 之前的时间段内完成，可减少旁折光及墩身内外温差对测量结果的影响 。 6.质量控制 加强面板保护，表面涂专用脱模剂，破损部位用掺有固化剂的树脂或腻子填补，严禁用铁质铲清除表面。模板安装完成后，断面转角处用对拉螺杆拉紧，保证模板整体性。 模板拼装成型标准：板面对角线误差小于 3mm，两块模板拼缝间隙0.5mm，板面平整度0.5mm，局部变形不大于 1mm。为保证浇筑节段上下接缝无错台和漏浆现象，
13、模板需与已浇筑混凝土上沿反包 15cm，并贴合紧密。 7.安全控制 悬臂模板施工安全管理措施： 1）工人在进行模板安装及拆除时，必须戴安全带，安全带挂在安全的骨架上。 2）模板吊升应由专人指挥。 3）模板上的脚手架必须符合安全要求，平台跳板必须与脚手架捆绑牢固，跳板尽量不要出现悬挑的现象，若需要时必须按设计要求或规定的标准搭设跳板，发现有不符合要求时，应立即整改直至满足要求为止，否则不准进入下一道工序。 4）设置防坠落安全网。 5）墩身四周设置安全区域，做好围栏，防止坠物伤人。 6）模板拆除要等到混凝土达到 10MPa 后才能进行。悬臂模板的抗剪及抗拉都由预埋件来承担，所以在预埋件处的混凝土必
14、须振捣密实，未达到设计所需强度不得进行模板的提升操作。 7）悬臂模板吊升必须在白天进行。当遇到雷雨、风力达到六级以上时，不得进行作业。 8）严禁上下同时作业，严防高空坠落。 9）吊装作业严格按安全规则进行施工，作业范围附近严禁人员机械进入、停留，设立明显的作业和禁入标志。 10）经常检查模板钓钩、斜撑及平台连接处螺栓是否松动，发现问题及时处理。并设专人定期对模板体系进行维修，确保施工安全。 8. 结束语 采用工字木梁悬臂爬模，木质面板、木梁背楞，模架三角支承，可整体后移、前后倾斜，可调斜撑、微调后移装置，与钢模相比，运输方便、可现场裁剪拼装、保温效果好、少设拉筋、高空作业安全系数高，既方便拆装、节省投资、减轻重量，又可解决变坡、变截面墩身施工等难题，经济、社会效益可观，推广前景广阔。 屈产河特大桥高墩采用了 LG-240 型工字木梁悬臂爬模施工工艺，每循环 6m 一节，最快时 5 天、平均 6 天一循环，优质高效地完成了墩身施工，外观和实体质量良好，可为今后同类型大体积墩身施工提供借鉴。
