薄壁空心高墩爬模施工技术研究

郭士维 GUO Shi-wei

（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050000）

1 工程简介

地处贵州省毕节市大方县的架盖河特大桥，受地形（石质河坎，石质河底，受下游洪家渡水库蓄水影响）、通航控制设计，架盖河特大桥全长566.45m，1#～2#墩为变截面矩形空心墩（其中1#墩高68m，2#墩高76m）。1#、2#墩采用爬模施工，墩身模板采用精制的竹胶板木模，每块模板的设计高度为4.65m；1#、2#墩使用的混凝土由自建拌和站集中搅拌，利用罐车运输，地泵泵送入模工艺。根据主钢筋原材料长度为9m的条件，确定墩身混凝土浇筑高度每次为4.5m，两次浇筑混凝土高度为9m。

2 施工方案

架盖河特大桥1#、2#墩为变截面矩形空心墩，为了减少混凝土施工接缝，体现内实外美的质量效果，现场进行自制加工的爬模施工，爬模施工的模板采用大型木模板，模板与支架之间连接成整体进行了全封闭防护，不易出现高空掉物，确保了作业人员工作平台全防护，安全性好。

高墩钢筋吊装及模板爬升采用在墩旁设置的塔吊进行吊装、墩身混凝土施工采用地泵进行混凝土的输送浇筑工作，并在墩身侧面安装施工电梯供施工人员上下。

3 爬模的主要结构组成及特点

3.1 爬模的结构组成 爬模主要由大型木模板、支架、固定螺栓三部分组成，具体见图1。

图1 爬模结构

①模板：桥梁墩身外模采用工字型木梁模板，由2cm厚竹胶板作为面板，20cm的工字型木梁作为竖肋，[14的双拼背靠槽钢作为横肋。②支架：主要由内支架、三脚托架、操作平台及吊平台组合而成。吊平台的主要作用为拆除可用于循环使用的预埋套筒和混凝土表面必要的处理。在吊平台与操作平台的周围设置可靠的安全设施，以满足施工工人作业的安全性。三脚托架是用来支撑和调整加固模板，使模板稳定牢固。内平台和内支架是供空心墩内模施工和内模加固所用。③固定螺栓：墩身预埋件、固定螺栓及已浇筑成型的墩身承受模板和支架自重等荷载，设计的可调斜撑控制装置可以调整模板的倾斜度。

3.2 模板爬升的特点 墩身预埋件、固定螺栓及已浇筑成型的墩身承受模板和支架自重等荷载，不需要另外搭设脚手架，适用于高空作业；锚固螺栓能使模板与混凝土密贴，防止漏浆及错台；模板利用可调支撑架进行上下左右的调节，使用灵活方便；利用模板斜撑调节模板的倾斜角度，最大角度为30°；各种连接件采用标准化设计，通用性强；模板上设有吊平台，方便拆除相关预埋件及混凝土表面必要的处理；支架上设置有利于调整模板垂直度的可调斜撑。

4 施工方法及工艺

4.1 塔吊安装

4.1.1 塔吊基础施工

由于承台体积较大并且还设有加台，经过计算利用承台作为塔吊基础不影响墩身结构及施工因此直接利用承台作为塔吊基础，但是在塔吊标准件预埋处需对承台钢筋进行加强并在承台上预埋塔吊地脚螺栓。

4.1.2 塔吊安装

在固定塔吊基础的砼强度达到设计强度后方可进行安装，组装程序为：50吨吊机吊装两节标准塔身节—→吊装爬升架—→吊装回转支承总成—→吊装塔帽—→吊装平衡臂总成—→吊装司机室—→吊装起重臂总成—→配装平衡重—→安装绕绳系统—→换倍率器使用—→顶升加节—→试吊和调试—→安检部门取证—→投入使用。

4.2 模板配设及拼装

4.2.1 模板配设

依据墩身混凝土需要每次浇筑的高度与钢筋原材长度9m相匹配的原则，确定单次浇筑混凝土高度为4.5m。墩身模板每个节段两正面（横桥向）各由4块5.325m×4.65m（2块）、5.201m×4.65m（1块）、5.159m×4.65m（1块）大模板组成，两侧面（顺桥向）各两块4.5m×4.65m大模板组成，侧模通过可调节斜撑装置调整其倾斜度，用来满足墩身截面的变化。

4.2.2 模板拼装

①拼装平台及场地。用工字钢或者槽钢搭设模板拼装平台；平台高度为20-40cm为宜，拼装平台的大小根据模板的大小而定，选择拼装场地。拼装平台搭设要牢固、平稳，确保模板拼装完成后的平整度满足要求且在同一平面内。

②放置背楞。根据设计模板图纸所示的间距，把背楞放在搭设平台上，先在背楞上画好定位线，并拉准对角线，使各背楞处于等间距的平行状态，具体见图2。

图2 放置背楞

③木工字梁组装。根据图纸尺寸，在拼装平台上放好打样，弹定位线，先将背楞两端的木工字梁按照设计位置进行固定，拉准对角线，让两根木工字梁构成的长方形对角线保持相等，然后用连接螺栓进行固定。在固定好的工字梁同一端拉上线作为基准线，其他木工字梁都对齐此基准线进行摆放，并保证与两边的木工字梁平行，把每根木工字梁用连接螺栓固定。在固定连接螺栓的时候，要将装有模板起吊钩的木工字梁两侧都要用连接螺栓加强固定，具体见图3、图4。

图3 木工字梁组装

图4 木工字梁组装

④铺设面板及安装吊钩。将加工好的面板按照定位标逐块铺在工字梁上，尺寸有误差时进行手工调整至设计位置。将第一块面板的四个角打上引孔，钢钉进行定位（不要钉太深），采用电钻安装自攻螺丝。接着铺第二块面板，在面板接缝处涂抹原子灰使拼缝密贴。然后重复上述步骤进行面板铺设，面板安装完成，去除面板尘土，将面板表面的水分擦干，将调制好的原子灰抹在面板螺钉处刮平，使面板平整，具体见图5。安装吊钩：按照模板图纸安装吊钩并且要对称安装，具体见图6。

图5 铺设面板

图6 安装吊钩

⑤模板对拉螺杆。根据设计的拉杆位置，确定出孔在模板上的位置，孔的上下、左右位置偏差必须控制在2mm之内，用电钻打孔。注意要确保电钻杆与模板面的垂直，确保孔位满足设计要求。

4.3 承台面凿毛

墩身钢筋安装前，对承台混凝土顶面进行凿毛，并进行清洗干净。

4.4 测量放线

由测量班精准放出墩身结构外轮廓线并将基底进行精确找平，找平误差必须控制在2mm内，使模板拼装后的垂直度符合设计及规范要求，确保墩身位置的准确性。

4.5 钢筋的制作及安装

根据设计图纸制作及安装墩身第一节段钢筋：钢筋要有出厂合格证；钢筋表面洁净、表面无颗粒或片状老锈，且平直、无损伤；各种钢筋下料尺寸、钢筋的加工需符合设计及规范要求。承台上按设计要求设置墩身的锚固钢筋，形成一体；钢筋安装间距、尺寸、数量位置，保护层厚度满足规范及图纸要求，具体见图7。

图7 钢筋的制作及安装

4.6 墩身第一节段模板安装、预埋螺栓套筒、测量放线

模板安装前，进行清理模板表面杂物及尘土，刷脱模剂，具体见图8。模板采用塔吊吊装，首先进行墩底实心段模板安装，安装模板时现场技术员必须严格控制墩底中线、水平，具体见图9。

图8 清理模板

图9 模板安装

精准安装爬锥及预埋件螺栓，为爬架的安全施工提供坚实基础。在预埋螺栓与爬锥的交界面、爬锥表面均匀涂抹黄油，以便于预埋件的拆除及循环使用。通过安装螺杆，将预埋件固定在模板上，待墩身第一节段混凝土浇筑成型，取出安装螺杆，预埋件留在墩身内。预埋件埋设时，若与墩身钢筋位置冲突时，对墩身钢筋位置进行微调。待模板安装完后，由测量班放出结构外轮廓线，确保墩身位置的准确性。

4.7 浇筑第一节段混凝土

混凝土采用大型强制式搅拌站集中拌合，采用罐车运输、地泵泵送入模板的施工方法。浇筑前，检查并清理模板内的积水、杂物等，对模板平面位置，结构钢筋间距数量，预埋件位置，钢筋保护层厚度、模板接缝及加固方式等质量控制点进行检查，待检查验收合格后，报监理工程师验收合格并同意浇筑混凝土；混凝土到现场后由试验员检测混凝土的均匀性和坍落度；采用斜向分层浇筑混凝土，每层浇筑厚度不大于30cm；采用插入式振动棒振捣密实。混凝土浇筑过程须连续进行，如发生中断时间超过下层混凝土的初凝时间时，应停止浇筑，按照混凝土施工缝进行处理，具体见图10。

图10 墩身第一节段施工

4.8 墩身第二节段施工

待墩身第一节段混凝土设计要求强度后，拆除侧模板，用塔吊起吊爬架，并把爬架安装至相应的预埋件上。模板及支架系统进行预拼并检查各项技术指标复核要求后，利用塔吊起吊模板及支架系统，待爬架定位后，人工配合按顺序安装墩身横向、顺桥方向的模板。模板安装就位后，先调整墩身横桥向模板，然后调整顺桥向模板。通过对模板斜撑螺杆及顶紧螺杆使模板与已浇筑的混凝土密贴，必要时设置双面胶确保上下层混凝土的外观质量不出现错台和漏浆。侧模的坡度通过内撑和外拉方式调节宽度，每节段浇筑4.5m，调节时主要依靠斜撑上的螺栓控制进行调整。模板支撑完成后采用全站仪复核平面几何位置，具体见图11。

图11 墩身第二节段施工

外模安装完毕后，开始内模的拼装。墩身主筋采用套筒连接或者闪光对焊，箍筋采用扎丝绑扎，内外模板安装完成后，检查钢筋保护层，垫块数量不少于4块/m2。内外模之间按照一定间距设置对拉螺杆，拉筋孔采用合适的PVC管，以方便对拉螺杆的拆除。

模板安装完成后，测量人员对模板的平面位置及高程进行校核，采用人工配合微调，确保位置准确后，方可进行混凝土浇筑。由于墩身底有一节6m高的实心段，第二节段实心段和空心段一次性浇筑，先浇筑实心段，一般间隔3～4个小时，待实心段混凝土有一定的强度后，再进行空心段浇筑，从而不必支设实心段顶部模板。因规定每节段浇筑高度已达4.5m，混凝土由地泵送入模板内，混凝土自由下落高度超过2m必须通过串筒送入浇筑。墩身浇筑采用分层浇筑确保模板受力均衡，分层厚度不得大于30cm，振捣棒与模板之间的距离保持在5～10cm。

4.9 墩身后续节段施工

利用模板外侧的支架平台，拆除可周转的预埋件，进行混凝土表面必要的处理。混凝土强度达到设计要求且不因拆模缺棱掉角时进行模板拆除，拆模后将模板整体后移65cm，利用塔吊吊起模板及支架，完成模板及支架系统拆除，塔吊缓慢提升模板及支架至下一节段位置就位，通过预埋件和定位锥安装好支架，同时在空心段相应位置预留Ф20cm的通气孔，用U型或井字型钢筋牢固定位在主筋上。如此反复循环，直至将全部模板及支架提升就位，具体见图12、图13。

图12 墩身后续节段施工

图13 墩身后续节段施工

其他施工同第二阶段（实心段除外）。

5 爬模施工注意事项

①爬模施工时预埋件很多，确保不漏不错，位置正确。②所有模板拼装必须保证平面位置及几何尺寸，并应注意整个墩身的垂直度偏差，各模板之间接缝严密，不错台，内外大模板分布要对称，保持边缘平齐，对拉杆所套的PVC管的直径、长短需适宜，以便拆除。③墩身爬模组装属于高空作业，为了保证安全，组装时不得进行交叉作业。

6 结论

爬模施工节约模板用量，爬模模板有操作平台和吊架，施工安全性较好，施工简单、便捷，施工效率较高，混凝土表面外观质量较好。模板面板为2cm厚胶合板，与钢模板相比较，其周转次数及使用寿命有一定的劣势，但耗费人力少，进度较快，应用灵活。爬模集支架和平台及防护于一体，利用已完成的墩身结构为依托，随结构升高而升高，适用于高空作业，节约大量外部支架。