薄壁空心高墩滑模设计及施工要点控制

薄壁空心高墩滑模设计及施工要点控制

郝永杰

中铁十八局集团第五工程有限公司天津市300000

摘要：结合洛川黑木沟特大桥薄壁空心高墩施工实例，介绍了在公路桥梁工程中，高墩液压滑升模板设计构造、工艺原理和过程质量控制。该滑模与传统墩身翻模[1]、爬模、顶升模板等方法相比，具有混凝土施工连续不间断、速度快，模板自身重量轻，桥墩没有接缝，整体性好等多项优点，从而大大缩短了工期，节约了施工成本。

关键词：液压滑模；设计构造；施工原理；要点控制

随着我国高速铁路和高速公路的快速发展，西北或偏远山区大跨度或深谷地段的桥梁建设也日新月异。为适应高山峡谷地段地形，空心高墩（一般大于40m）和超高墩的设计大大增多。对于桥梁等变截面高墩、薄壁空心高墩、圆柱实体高墩施工或房屋建筑现浇墙体、高大筒仓等高大下部结构，采用先进的液压滑模施工，具有快速、便捷、整体性等其他工艺无法比拟的优越性。

1工程概况

210国道洛川过境公路改建工程LJ-1标段，黑木沟特大桥为全线控制性工程，享有“西北第二大跨的桥梁”。主桥上部结构布置采用100+170+100m三跨变截面预应力连续刚构，下部结构桥墩采用矩形薄壁空心墩，1#、2#主墩墩高83m、53m，名列西北高墩前列。主墩采用空心薄壁墩，矩形截面，平面尺寸7.0m×6.5m，壁厚0.7m，距墩底2m范围内为实心段，墩顶无实心段，空心段上5m，下13m为倒角变截面部分，墩身混凝土标号为C40。两高墩均采用液压滑模法进行施工。

2滑模设计构造

滑模装置组成共分为三系统一平台：模板系统、提升系统、操作平台、液压系统。具体结构如下滑模设计结构平、立面图1。模板设计验算通过软件及手工复算，安全系数达到2.0以上，满足滑动模板施工安全技术规程[2]要求。

2.1模板系统

滑模面板采用δ5mm钢板，模板高1.3米，加筋肋采用[8槽钢，间距30cm，通过上下两道围圈定位支撑，围圈焊接在内外桁架上。上下围圈采用[8槽钢，围圈距模板上口6cm，间距100cm。

2.2提升系统

本滑模采用Φ48×3.5无缝钢管为支撑爬杆，共计8根，标准单根设计长度为6m，始滑时支承杆长度为5m、4.5m、3.5m、2.5m四种规格，采用焊接轴向加高。提升架采用“F”字型门架，立柱用［20，横梁用双排［20，立柱与横梁采用焊接连接。

2.3操作平台

操作平台分为主操作平台和辅助工作平台。主操作平台框架采用桁架梁结构，上部满铺5cm厚木板。平台复式桁架梁选用∟100*8和∟63*6角钢加工制作而成。

辅助平台采用钢木悬吊结构，沿墩身四周环向布置，平台宽90cm，其上满铺5cm厚木板，采用φ20mm圆钢，间隔2米悬挂在提升桁架梁上，并搭设钢管护栏。

2.4液压系统

本滑模采用YHJ-36型自动控制台1台，工作压力8Mpa。千斤顶采用GYD-100型滚珠式液压千斤顶12台，另备用4台，油管采用Φ8和Φ16两种型号的高压油管。限位器，安装在千斤顶上端，确保滑模水平且同步。千斤顶同步提升的液压操作控制台置于滑模外部操作平台上。

图1滑模设计结构平、立面图

3.施工工艺原理

滑模向上滑动原理通过F形提升架作用在预埋已浇筑混凝土内的爬杆上，爬杆一端埋置于墩台结构的混凝土中，另一端穿过千斤顶心孔，千斤顶依附在顶杆上，提升时，滑模系统的重力及其他临时施工荷载全部由顶杆承担。本滑模沿墩身外侧单边布置2台6T滚珠穿心式千斤顶，四周外侧模共布置8台；空心墩内侧单边布置2台滚珠穿心式千斤顶，共布置6台。当浇筑的混凝土下层30cm厚度混凝土强度达到0.2Mpa～0.4Mpa或贯入阻力值达到0.3～1.05KN/cm[3]时可以通过连接在提升架12台GYD-60型滚珠穿心式千斤顶同步作用完成滑升。千斤顶和油泵之间用高压油管连接，由YKT-36型液压控制台统一集中控制，每台千斤顶设分油器和进油开关，对千斤顶不同步提升进行调整。千斤顶上方设有套在爬杆上限位环，可以控制滑模多点上升高度是统一的。千斤顶滑升每行程30cm，通过回顶反复顶升达到要求的滑升高度或至墩顶。

4.施工要点控制

4.1滑模组装与提升

（1）拼装顺序。拼装按先内后外、先上后下的原则进行，具体步骤为：墩底截面几何中心就位～搭设临时安装平台～安装内外钢环及辐射梁～安装顶架～安装模板及调横系杆～安装顶具及油管路～铺设平台及步板～安装栏杆及安全网。

（2）系统调试。模板在拼装过程中要随时检查及纠正，拼装完毕的滑模应验收。液压提升部分，要逐个检查千斤顶，并加压到10Mpa；半小时后无漏油情况，将软油管接头连接起来，加压至12MPa不漏油，方能进行安装。接着主令控制台试运转，检查各压力表与元件性能是否良好，然后接近各级输油管路进行总试压，加压到10MPa作4～5次循环，再检查全部油路和千斤顶，更换不合检部件，认为全部合格后，方能安装顶杆。

（3）灌注提升。砼灌注前，先向模内铺设一层2～3cm砂浆，砼入模时，向四周均匀对称散布，其表面应基本水平。上述工作做好后，即可灌注混凝土，整个桥墩灌注过程分为初灌滑开、正常滑升与未段滑升三个阶段，无特殊情况，中途不得停止灌注，混凝土必须停止时，需每隔lh左右提模2～3cm，以避免混凝土与模板粘结。

4.2线形控制[4]

高墩身滑模施工中，如何控制墩身垂直度、轴线偏位和高程，显得非常关键。

（1）高程控制。高程测量用水准仪将基准标高引至到支承杆上，以后每次用直尺向上引测标高，同时用长钢尺在已完成的墩身上引测，利用全站仪复测，3种方法相互校核，确保墩顶高程准确。

（2）轴线偏位。每次模板安装后利用全站仪进行放样校核，合格后方可灌注混凝土，滑模每升高4～6m都用全站仪进行复测，十字拉钢丝后对轴线中心进行量测，通过模板校正消除中心偏差，同时每提升10m用激光垂度仪校核纵横轴线，严格控制墩中心位置在规范值内。

（3）垂直度。在墩中心纵横向轴线上各引一点作为线锤校对点，线锤采用钢丝悬吊重砣，垂线离墩身砼面10～15cm，每提升30cm时，先将限位器调至该装置，提升结束后量测线锤上下数据，检查墩身垂直度情况。同时每提升10m用铅垂仪校正，确保墩身垂直度符合规范要求。

4.3滑升程序及标准

正常滑升。下料——平仓振捣——滑升——钢筋绑扎——下料。滑模滑升要求对称均匀下料，按分层30cm一层进行，采用插入式振捣器振捣，经常变换振捣方向，并避免碰撞支撑杆及模板，振捣器插入下层混凝土内50～100mm，模板滑升时停止振捣。滑模正常滑升根据现场施工情况确定，合理的滑升速度，按正常滑升每次间隔1.5小时左右，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在3～5m左右。

初次滑升。第一次浇筑100mm厚半骨料的混凝土或砂浆，接着按分层300mm浇筑两层，厚度达到700mm时，开始滑升30～50mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150～200mm，第六层浇筑后滑200mm，若无异常情况，便可进入正常浇筑和滑升。

滑升标准。在混凝土初凝之前进行提升，感观依据混凝土表面手指轻摁有一定的硬度与痕迹，摁点深度0.5～1.0mm，表面过软或摁点深度过深过浅均不适合提升；通过对现场同条件混凝土的强度与贯入度分别试验，得出滑模提升的数据依据：下层30cm厚度混凝土强度达到上述所需强度时方可滑升。

4.4混凝土控制

（1）配合比控制。优选水泥品种和干净的中砂及级配良好的粗骨料，提高混凝土的各项性能。配合比设计除满足设计强度外，还得保证混凝土早强和和易性特点，坍落度宜控制在12～16cm，水胶比为0.35～0.40，初凝时间控制在2～3h之间。

（2）下料入模。入模采用塔吊吊料斗运输方法进行输送，入模时一定要分层环向下料，分层厚度控制在30cm左右，同一水平层混凝土下料未结束，不得进入上一层。

（3）分层振捣。缩短砼的中途运送时间，加快灌注速度，在单层下料结束后，马上进行本层的砼振捣，做到表面泛光泽无积水。

（4）养生及时。改善混凝土养护条件，模板滑升后应及时在墩外壁沿滑模一周用塑料布贴面密封养护，确保砼表面不失水，加快脱模的速度，必要时采用环向喷淋养生。

（5）表面修饰。滑模内外模面板上所粘的混凝土块或浮浆必须随时用板厚16mm的钢板铲及时清除干净。滑模提升后，应及时对局部缺陷进行原浆修饰。

（6）气温影响。可根据气温条件严格控制滑模的施工速度。既要保证砼不下坠，表面不拉裂，还要保证顶杆不失稳，截面不变形，整个滑模系统安全滑升。具体气温变化与滑升高度关系见下表。

5.结论

（1）滑模优点。施工特点一是可以自动滑升；二是设计适用、制造简单、施工方便，具有一般模板无法取代的优点；三是滑模施工连续不间断、施工速度快，桥墩没有接缝，整体性好。由于该施工方法所需要的模板重量轻，采用多台穿心式千斤顶同步顶提升内外模，同比国外国内通用翻模、爬模施工具有速度最快，最大速度6m/d，连续不间断施工，桥墩没有接缝，整体性好。投入成本低、速度快等特点，对于项目成本节约，赢得可观经济效益起到不可估量的作用。

（2）滑模缺点。混凝土性能要高，和易性好，各项材料达标、施工用水、要严格控制，确保坍落度稳定；受环境温度与工艺熟练程度影响大；表面装饰后受节段施工渗浆、泌水、养护的影响，外观光泽度差；施工进度取决于混凝土的贯入度、初凝时间、分层厚度均度、施工温度等因素；施工质量取决于模板表面附着物的清除程度、混凝土的泌水率、分层振捣水平、滑模提升的时间把握、成型后砼表面的修饰、薄膜覆盖养生等因素。

（3）改进措施。引入手持式砼强度测试仪，直接确定混凝土初凝前的脱模强度，为准确滑升提供数据依据，消除人为或经验不足等负面因素，尽量做到一次成优；滑模四角直接安装红外线垂直度测试仪，自动显示墩位垂直偏差数据，消除传统铅锤法因环境、人为等负面因素；引入现代化养生装置，直接安装在滑模下部四周，形成多点定时雾化喷淋养生。从而有效确保混凝土的外观质量，做到内实外美，扩大滑模施工领域。

参考文献

[1]石家庄：石家庄铁道大学学报—高岚河特大桥薄壁空心高墩翻模施工技术—仲维玲-2012

[2]北京：中国建筑工业出版社—液压滑动模板施工安全技术规程（JGJ65）—中国住房和城乡建设部—2013

[3]北京：中国计划出版社—滑动模板工程技术规范（GBJ50113）—中国冶金工业部—2005

[4]北京：公路杂志社—薄壁空心高墩液压滑模施工技术—周登燕，方银明—2011

作者简介：郝永杰，1977年04月出生，男，河北石家庄市人，助理工程师，毕业于石家庄铁道学院工民建专业，本科。现为中铁十八局集团第五工程有限公司总经理助理兼西北项目管理部经理