滑动模板在铁路高墩桥梁施工过程中的应用

滑动模板在铁路高墩桥梁施工过程中的应用

徐鑫

中铁三局集团建筑安装工程有限公司山西太原030006

摘要：在铁路桥梁墩身施工时，滑升模板施工作为较为一种较先进的施工工艺，在我国桥梁高墩施工中已经被广泛采用，具有工程质量好、施工进度快、施工安全性能高、劳动强度低等优点，本文以向莆铁路章家碑特大桥实际工程为例探讨其施工技术的要点

关键词：高墩；滑模；铁路桥梁

1．工程概况

向莆铁路章家碑特大桥位于江西省南丰县太源乡境内，起止里程为DK199+336.15—DK200+293.45，桥梁全长957.3m。孔跨布置为29—32m简支梁，桥梁中心里程DK199+814.8。本桥结构型式：桥台采用双线矩形空心桥墩，桥墩采用圆端型实体墩和圆端型空心墩两种型式；基础除向塘台和莆田台为明挖扩大基础外，其余桥墩均为钻孔桩基础，墩台身为C35混凝土。全桥空心墩有25个，其中最高墩86.35米，高度超过30米的桥墩有16个。墩身施工方法有翻模、爬模、顶升模板、滑动模板等，综合考虑经济、安全、技术等各项指标，经过讨论比选及业主工期要求，决定本桥墩身施工采用液压滑升模板进行施工。

2．滑模的爬升原理

滑模施工是现浇结构混凝土的一项施工工艺，与常规施工方法相比，这种施工工艺具有施工速度快、机械化程度高、可节省支模和搭设脚手架所需的工料、能较方便地将模板进行拆散和灵活组装并可重复使用。以空心桥墩已凝固的混凝土壁为承力主体，以内爬支架机构的上下爬架及液压顶升油缸为爬升设备主体，油缸活塞杆与下爬架及缸体与上爬架均铰接，上爬架与外套架联结，外套架与网架工作平台联接，通过油缸活塞杆与缸体间一个固定一个上升，从而完成爬架爬升工序，墩壁预埋穿墙螺栓，然后在其上连接支撑托架，上下爬架的爬靴支在托架上，以此为支撑点向上爬升。

3．滑模系统

滑模装置主要由模板系统、操作平台系统、液压系统以及施工精度控制系统和水、电配套系统等部分组成。滑模的主要组成：提升架、内外围圈、辐射梁、内外支架及模板、操作平台、吊篮等，如图1所示。

3.1模板系统

滑模的模板系统主要是由模板、围圈、提升架及其他相配套的附属配件构成。模板在施工过程中重要承受混凝土浇筑时的冲击力、侧向压力，滑升时的摩阻力以及模板纠偏、滑空等产生的其他附加荷载。模板应通过围圈与提升架连接成为一体，单块模板最大截面应设计为1.0×1.25m。

3.2操作平台系统

操作平台常由承重桁架（或梁）与平台铺板组成，桁架上铺设5cm厚脚手板，在浇筑混凝土施工中模板主要承受侧向压力，为了保证主操作平台的刚度性能，工作平台采用∟63×6和∟80×8角钢加工制作100cm×100cm的复合式桁架梁；为方便施工，采用钢管三角撑将工作平台外侧加宽50—70cm；施工辅助工作平台采用钢木结构悬吊布臵型式的混凝土养护修面的工作平台，设置宽度70cm，上铺设厚度为5cm脚手板，用φ25圆钢两米悬挂在提升桁架梁上，在其外侧需设置防护栏杆，其高度不小于1200㎜。操作平台的桁架（或梁）、三角挑架及平台铺板等主要构件，许按其跨度和实际荷载情况通过计算确定。

3.3提升系统

本桥施工采用YKT—36型控制台，提升系统分为液压系统及电控系统两部分。

液压系统是由电动机、溢流阀、连接管路、油箱、齿轮油泵及电磁换向阀等部分组成。输油管路的布置能使千斤顶动作尽可能达到同步，压力传递均匀。控制方便，一般多采用并联布置，主、支管路为直径21mm的高压耐油胶管，分管路为内径8mm的高压耐油胶管，管路接头必须紧密不漏油。

支撑杆叉称爬杆，它支撑着作用于千斤顶的全部荷载。本工程使用的千斤顶为30KN的珠式卡具液压千斤顶。支撑杆采用Φ48mm×3.5mm钢管，长度采用4.5m和6m两种。爬杆在接长时相邻的接头必须错开，防止接头在同一截面发生模板偏位。其接头采用加长200mm的Φ38mm钢管衬管进行焊接而成。

4．高墩滑模应用常见问题

4.1设计问题

保证模板的刚度模板必须具有足够的刚度抵抗施工荷载，使变形控制在允许值范围内。模板按简支板计算，其最大允许挠度一般为支点间距的1/1000，作用在模板上的水平荷载主要是新筑混凝土的侧压力，其沿模板垂直方向的分布近似呈梯形，如图2所示。

最大侧压力计算公式：p=12γh（1）

式中：P—新浇筑混凝土侧压力最大值.Kpa；

γ—混凝土的容重.KN/m³；

h—侧压力分布高度.h=0.65-0.70H，

H为模板的高度；

合理确定顶杆和千斤顶的数量，顶杆的数量按以下公式计算：n=KP/N（2）

式中：K—工作条件系数，液压千斤顶其值为0.8；

P—顶杆承受的全部垂直荷载；

N—单根顶杆的容许承载力。

其计算值应根据规范及结合现场经验确定，千斤顶的数量应遵循与杆件数量相同的原则，即一根顶杆配备一台千斤顶，因此，在确定顶杆与千斤顶的数量时，应综合考虑，使顶杆的承载能力与千斤顶大致相同，顶杆与千斤顶一般均匀布置，局部承受荷载较大时，可考虑集中布置。

4.2混凝土外观质量

混凝土拉裂掉角。脱模混凝土强度过高或模板未设置好锥度易造成混凝土拉裂掉角，应结合实践经验，掌握好混凝土脱模强度，防止两次提升时间间隔过大。同时在安装模板时，适当设置锥度。

混凝土表面不美观。混凝土出模后蜂窝麻面较多，不但需要修补，而且不美观。在施工中要设计好混凝土配合比，振捣均匀密实，掌握好脱模时间。模板在安装前，需在表面涂润滑剂，以减少滑升阻力，并有利于混凝土表面光洁。

4.3顶杆弯曲

顶杆弯曲会带来严重的施工质量和安全问题。顶杆插入千斤顶时要保持垂直，顶杆接头的布置应尽量避免集中到一个断面，顶杆的负荷要通过计算确定，如果负荷过大或脱空距离过大时，平台倾斜也会导致顶杆弯曲。若顶杆弯曲不大，可通过焊接支撑构件等对其进行纠正；若弯曲较大，则应更换弯曲部分，必要时更换成新杆件。

4.4平台偏载

滑模是依靠已浇筑的混凝土固定在墩身上的，墩身混凝土出模时仅0.2-0.4MPa的混凝土强度。因此要求平台荷载尽可能的轻，为此施工中应尽可能减少闲杂人员上下工作平台，同时还要求材料均匀分布在平台上，以避免滑模承受偏载。

由于滑模施工时，模板是依靠在已浇筑的混凝土上，其几何尺寸的控制受到已浇筑冲刷影响较大，一旦发生偏移和扭转，往往会受到混凝土导向的影响逐渐增大，因此施工精确测量放线，严格控制误差极为重要。在一般情况下大多数用全站仪放出墩身控制点，在滑膜架上挂5—20kg的大锤球。在施工环境风力较大时，也可考虑使用激光垂直仪测量垂直偏差。滑模平台则可使用水准联通管控制侧模的水平，同时还需要定时对墩身中心及扭转进行坐标测量，以确保墩身位置方向的正确。

5．滑模施工中的事故处里

13墩左幅模板在滑升32.5m时，由于数台千斤顶同时漏油并失效，司机未及时发现，致使套管与混凝土粘接，平台严重倾斜并带动模板倾斜，造成模板内1.5m高的混凝土偏移中心线5cm左右，并将混凝土表面拉毛。事故发生后经过分析做出两种处里方案：

方案一：用30t螺旋千斤顶将粘接的套管顶起，将模板内1.5m高混凝土全部凿除，保留主筋，替换箍筋，调整模板后重新浇筑混凝土。

方案二：用30t螺旋千斤顶将粘接的套管顶起，将模板内1.5m高的混凝土四周剥除10cm，保留主钢筋，换掉箍筋，然后调整模板，继续浇筑混凝土板。

经过反复论证及验算，决定采用方案一，方案二中混凝土凿除工作量小，处里周期短，处里过程中顶杆始终包裹在混凝土内，平台的稳定性好，但继续浇筑时由于1.5m模板内只有10cm厚的混凝土，其自重不足以克服模板的摩阻力，在模板提升时容易将新灌注混凝土与旧混凝土再次剥离，况且模板倾斜较大，在保留部分的混凝土内部是否存在拉裂难以断定，存在较大安全隐患，故此方案不予采用。方案一中虽然混凝土凿除工作量大，处里周期时间长，模板内混凝土全部凿除后，顶杆自由长度增大，不利于平台稳定，通过对平台的加固，保证平台的稳定性后进行施工，施工过程中安全质量隐患小，故采用方案一。

方案通过后，用10天时间将模板内混凝土凿除完毕，在凿除过程中将顶杆与墩身主筋进行焊接成格构柱，增大了平台的稳定性。混凝土凿除后按停工处里的方法继续滑升，上下接缝严密，墩身表面光滑平整，处理效果较好。

6．结束语

实践表明，采用滑模技术进行高墩施工大大提高了施工速度，同时也减少了钢模板等设备的投入及施工冷缝。尤其是作用人员安全也得到了有效保障。本工程投入两套滑模设备，在业主规定工期内完成全部高墩施工。如采用翻模施工，需要在相同时间内完成施工任务则必须增加作业面，增加设备投入。滑模技术的关键，在于滑模体系的安装与提升工艺的控制，当然还有许多细节问题，诸如顶杆弯曲、偏载问题的控制等。

参考文献：

[1]周登燕.方银明.薄壁空心高墩液压滑模施工技术[J].公路.2011年10期.

[2]杨晓军.浅谈高墩滑模施工技术[J].价值工程.2014年17期.