浅谈桥梁高墩身滑模施工技术

浅谈桥梁高墩身滑模施工技术

丁良龙

丁良龙湖北省路桥集团有限公司湖北省武汉市430056

摘要：在山区修建高速公路必然会受到施工条件的限制，出现跨越深沟谷的高墩桥梁，采用何种施工方法将直接影响工程质量、进度、安全，成本。

目前，桥梁高墩施工采用的方法主要有滑模、爬模和翻模三种，而滑模技术能够有效降低工程建设的成本，提高施工进度、质量，如今已得到了广泛的应用，本文以郧十高速公路第9合同段肖家沟大桥高墩柱施工，简要介绍高墩滑模施工技术，并从滑模、爬模和翻模三种施工方法对比、滑模施工工艺、滑模工艺原理及结构体系组成等方面，指出高墩采用液压滑升模板施工工艺是道路跨越深沟宽谷的有效措施。

关键词：高墩身；滑模施工；施工工艺Summary：buildingahighwayinthemountainousareawillbelimitedbyconstructionconditions，appearsacrossthedeepvalleyofthehighPierbridgeconstructionmethodtobeadoptedwilldirectlyimpactonprojectquality，scheduleandsafety，cost.Currently，bridgehighDUNconstructionusedofmethodmainhasslidingdie，andclimbeddieandturneddiethreespecies，andslidingdietechnologycaneffectivereducedengineeringconstructionofcost，improveconstructionprogress，andquality，nowhasgethaswidelyofapplication，papertoasurnametenHighway9thcontractDuanXiaohomeditchbridgehighDUNcolumnconstruction，brieflyintroducedhighDUNslidingdieconstructiontechnology，andfromslidingdie，andclimbeddieandturneddiethreespeciesconstructionmethodcompared，andslidingdieconstructionprocess，andslidingdieprocessprincipleandthestructuresystemcomposition，aspects，PointsoutthatahydraulicslidingformworkconstructiontechnologyofhighPierRoadacrossthedeepvalleyofeffectivemeasures.Keywords：HighPier；slip-formconstruction；constructiontechnology

1前言湖北省郧十高速公路肖家沟大桥位于郧县茶店镇肖家沟附近，桥梁连续跨越两个斜“U”型的山谷，为分离式桥梁，左桥中心桩号为Z1K53+833，，共5联：4×30+4×40+4×40+5×30+5×30，长754m；右桥中心桩号为K53+754，共7联：5×30+3×30+3×30+4×40+4×40+4×30+5×30，长929m。桥面净宽12.25m。左桥上部结构采用预应力砼（后张）T梁，先简支后连续；4、8、12、13#桥墩采用板式墩，墩身最高达42.12m。5、6、7、9、10、11#桥墩采用空心薄壁墩，墩身最高达67.65m。右桥上部结构采用预应力砼（后张）T梁，先简支后结构连续；10、14、15、19#桥墩采用板式墩，墩身最高达45.85m。11、12、12、16、17、18#桥墩采用空心薄壁墩，墩身最高达69.12m。

山区桥梁高墩施工中受地形条件、工期压力、安全风险、经济效益等方面因素影响很多，通过对滑模、爬模和翻模三种施工方法的比较，根据本合同段高墩特点，收集各方面资料，在总结和汲取滑膜、翻模、爬模施工工艺的基础上，结合工程施工现场具体情况以及业主对工期、质量、安全的要求，综合考虑经济、安全、技术等各项指标，肖家沟大桥最终选择板式墩、空心薄壁墩采用采用液压滑升模板（以下简称“滑模”）施工技术。

2滑模、爬模和翻模三种施工方法对比分析3滑模工艺原理及结构体系组成滑模施工工艺原理是预先在墩身混凝土结构中埋置钢管（称之为支承杆），利用千斤顶与提升架将滑升模板的全部施工荷载转至支承杆上，待混凝土具备规定强度后，通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑，模板定位后又继续浇筑混凝土并不断循环的一种施工工艺。此技术的施工关键在于滑升模板的使用。滑模装置由模板系统、操作平台系统、液压提升系统和垂直运输系统等四大系统组成。

3.1模板系统模板系统由面板、桁架、提升架及其他附属配件组成，在施工中模板系统通过提升架和操作平台系统相连，承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力及模板滑空、纠偏等产生的附加荷载，并将它们传递给支撑杆和千斤顶，为操作平台系统的控制提供数据依据。面板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响脱模混凝土的成型及表观质量。提升架是安装千斤顶并与内外桁架、模板连接成整体的联系构件。主要用于支撑模板体、桁架、操作平台，加固桁架梁，避免变形。

3.2操作平台系统操作平台系统主要包括操作平台和吊脚手架，除了供材料、工具、设备堆放和施工人员进行操作的场所，还能摆放一定数量的施工器材。由于平台上有施工人员以及相应器材，因此需要设置一些安全防护设施，防止人员或器材的坠落而造成不必要的人身伤亡或财产损失，给施工操作带来麻烦与不便。为了安全施工，常在平台外侧设置防护栏的措施，并且防护栏韧性好，强度大，设置稳固。平台上的脚手架主要为施工人员装卸模板，以及检查墩身等工作提供方便。

3.3液压提升系统施工中液压提升系统主要起着承受施工载荷，提升滑升模板的作用。

其工作原理主要是利用高压油泵及各类阀门在管线中实现油流的不断循环，通过千斤顶产生巨大推力，用以承受施工载荷和提升滑升模板。牛腿采用型钢和厚钢板组成，支撑杆采用钢管，顶杆和千斤顶的数量顶杆的数量按下式确定：n=KP/N（2）式中：K为工作条件系数，对于液压千斤顶，其值为0.8；P为顶杆承受的全部垂直荷载；N为单根顶杆的容许承载力，其值应根据计算结果结合工程实践经验确定。千斤顶的数量遵循与顶杆数量相同的原则，即一根顶杆安装1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。顶杆与千斤顶一般应均匀布置，局部承受荷载较大时，可考虑集中布置。控制柜采用液压控制柜。本桥滑模装置采用Φ48钢管作为支承杆，其长度为6m，采用焊接加长。支承杆接长时相邻的接头应相互错开，在同一标高上的接头数量不超过25%，以防上接点过分集中而削弱滑模结构的支承能力。

3.4垂直运输系统垂直运输系统的作用是运送施工人员及施工器材，实现平台与地面的连通。是钢筋、混凝土等材料上下的通道，由卷扬机、料斗、门字架、滑轮等组成。卷扬机配备调整型电阻器，用于控制卷扬机的提升速度。

4滑模施工工艺施工准备→钢筋绑扎安装→模板系统及操作平台整体安装→提升系统安装→安装液压系统及电力系统液压设备系统→混凝土浇筑→滑模系统初滑→模板滑升→混凝土修饰→钢筋安装→混凝土浇筑（如此循环至墩顶）。

4.1滑模拼装滑模拼装较为简单，由于各组成构件重量较轻，安装时由人工或其自身简易提吊设备配合，在已竣工的承台上安装即可。其安装顺序一般先形成骨架后再完善细部，当模板滑升到一定高度时（一般为3m左右），安装内外吊脚手架。

4.2初滑所谓初滑是指在滑升模板组装完毕后浇筑水泥混凝土，使滑动模板进行小位移的滑动，记录浇筑水泥混凝土的时间、速度以及强度。分析水泥混凝土的出模强度是否合适，并进行适当调整以免造成出模强度偏大，滑升困难。

控制水泥混凝土的出模强度是滑模施工的关键技术之一，也是确保结构水泥混凝土质量的必要条件。出模的强度过小，会使结构水泥混凝土流坠、跑浆、坍塌；出模时水泥混凝土强度过高，会使结构水泥混凝土出现拉裂、划痕、疏松、不密实、不美观等现象。按照《液压滑动模板施工技术规范》要求，水泥混凝土出模强度宜控制在0.2～0.4MPa。根据对现场水泥混凝土拌合物成型后1h、2h、3h、4h、6h的强度测试，正常气温（20℃±2℃）下，3～4h后水泥混凝土强度可达到0.25～0.41MPa，此时，若用手指去摁水泥混凝土表面，表面有轻微痕迹但不下陷，水泥混凝土表面砂浆不沾手，滑升时有“沙沙”的摩擦声，在现场施工时，可按经验来确定水泥混凝土出模强度。

4.3滑升完成初滑后，即可进入正常滑升。正常滑升阶段，每次浇筑水泥混凝土高度30cm，每次提升高度不大于30cm，并严格控制滑升速度。正常滑升程序为：浇筑水泥混凝土→水泥混凝土达出模强度→松柔道→提升操作平台→校正→紧柔道→浇筑水泥混凝土→绑扎钢筋。

滑模装置通过支承杆上的千斤顶不断向上滑升，滑升过程中，在滑升过程中需要严格控制滑升高度、速度以及水泥混凝土的浇筑高度并按照正常的滑升程序进行滑升。此外，在滑动模板不断提升的过程中，内外模与已浇筑的水泥混凝土表面摩擦，势必会造成水泥混凝土表面粗糙不光滑，有的地方甚至会有划痕。因此，在滑动模板向上滑升的过程中，还需利用浆液向下不断对墩身进行压光操作，以保证桥墩表面的光洁。墩身主筋一般每节高为4.5m，钢筋连接采用A级等强度钢筋机械直螺纹套筒接头。

4.4混凝土修饰砼脱模后，由于模板的接缝不平或提升拉裂等情况，砼表面可能出现凹凸不平或裂缝等缺陷，必须及时修补，用抹子抹平，或用同等级的混凝土浆补平压光。混凝土养生采用混凝土养护剂养生，脱模后的混凝土由泥工涂刷混凝土养护剂及时养护，修饰用的浆液采用混凝土原浆，不能采用配制的浆液。

4.5滑模拆除滑模装置拆除顺序正好同安装顺序相反，原则上先装后拆，后装先拆，同时遵循安全方便的原则。桥墩全部浇筑完毕，施工完成后便需要拆卸滑动模板。因桥墩不设爬梯，滑模拆除后，无上下通道，故滑模拆除前必须慎重，尤其是最后一批人员如何安全返回地面，尤为重要。为便于最后一批人员返回地面，可采用外挂吊笼的方法进行拆除，合理运用外挂吊笼大大降低拆卸工作的难度，节约施工时间。

4.6线形控制高墩身滑模施工中，控制墩身垂直度、轴线偏位以及高程非常重要。

高程测量用水准仪将基准标高引测到支承杆上，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，利用全站仪引测，对三种测量方式的合理运用，测量结果的互相校核，因此，桥墩高程测量结果的准确无误相当关键。轴线测量用重22kg的线锤测中法和全站仪测定法相结合，以滑升平台水平为基准，在提升架的两条轴线上引一点作为线锤校对点，每提升30cm时，将限位器调至该装置，提升完后，观测线锤情况，结合水平基准来处理。每提升10m用全站仪校核纵横轴线，确保墩身垂直度和中线偏差不积累。如果不能对这些基础数据进行准确测量，极有可能会对施工方案的决策作出错误引导，导致施工中出现没能预估的困难，降低施工效率，影响工程质量。因此，务必准确提供测量基础数据，做到勤观测、勤测量，注意预防并及时纠正滑模系统及混凝土墩身的偏斜和扭转，及时发现滑模施工中的常见问题，及时采用正确的处理方法，严格按照高墩施工测量精度控制轴线偏差，垂直度控制、应力监控，才能确保施工顺利进行。

5经济效益分析比较通过肖家沟大桥高墩滑模施工证明，滑模施工的经济效益与社会效益是显著的，桥墩越高经济效益越显著。采用滑模施工，用于脚手架上的费用几乎为零，且无需塔吊设备，可进行多墩同时施工，不仅如此，滑模一天24小时可以滑升2.5M～4M（甚至更多），进度相当可观。按一个45.85m板式高墩计算，分析主要社会效益和经济效益如下：1、滑模施工速度快，缩短工期，节省工程投资，翻模、爬模按4.5m高一节，绑扎钢筋、安拆模板及灌注混凝土（不含安拆脚手架及其他辅助工作）以四天为一个循环计算，共需施工40天，滑模按日平均滑升4.5m计算（含滑模拆装），只需施工14天，滑模施工速度大为加快，提前工期一个多月。此期间节省的人工、设备折旧及租金等各项费用，估计约20万元。

2、节省墩身所用的木材，按工程预算定额，一个桥墩可节省墩身木模板60m3以上，以及节省脚手架及塔吊等各项费用，综合节省费用约7万元。

3、滑模施工劳动强度较低，施工更为安全，质量能够得到保证，社会效益十分显著。

6结束语1、在山区复杂恶劣的地形条件下进行高墩桥梁施工，滑模施工技术是目前最为经济高效的高墩桥梁施工技术之一。由于滑模是连续作业，减少了结构施工接缝，加强了水泥混凝土的整体性，提高了水泥混凝土质量。

而且滑模施工管理简便，受外界条件的制约少，它又集工作平台、支架、模板、提升设备为一体，施工循环周期短，劳动力消耗量少，节省用钢量，混凝土外表平整光滑美观，是当前高桥墩较为理想的施工工艺。

2、滑模施工技术，简化施工工序，缩短了工期，大大节约了施工成本，省去了其他高墩施工方法中的满堂支架、模板的周转、支模、拆模，以及起吊设备的投入，节省工程造价。显示出滑模施工是桥梁墩台施工的先进工艺，反映桥梁建设发展的方向和水平，今后滑模施工技术在桥梁建设及其他领域会有更为广阔的发展与运用前景。

3、与爬模、翻模的施工方法相比，滑模施工技术更为安全。由于减少了高空安装和拆除模板作业，整个滑模装置荷载由提升架、支承杆等传至已浇筑的墩身混凝土，保证了结构安全稳固以及施工期间的人员安全。

4、当然滑模施工对天气的依赖性很大。夏季里有可能每天（24小时）滑升四到五米，甚至更多，而冬天则只有两到三米（保温措施较好的情况下）。因此，合理安排滑模的施工工期，直接影响工程进度、质量、安全、成本。

5、滑模高墩主筋使用直螺纹联接技术，具备连接方便、强度高、节约材料、降低成本、节能环保的新工艺，在桥梁高墩施工中值得广泛推广。

在高墩施工中正确选用合理的施工工艺十分重要。实践表明，肖家沟大桥高墩采用液压滑模的施工工艺、技术是成功的，可供类似桥梁施工作参考。

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