薄壁空心墩液压爬模施工技术

马卫东，常贺，李茂

（中电建路桥集团有限公司，山东济南 250000）

0 引言

济南至潍坊高速公路工程多个标段中设有薄壁空心墩，现场施工采用液压爬模施工技术，该技术具有施工安全性能好、 爬升速度快、 周转次数多、劳动效率高、降本增效、绿色施工等优势。

1 薄壁空心墩墩身概况

1.1 薄壁空心墩墩柱施工情况

以济南至潍坊高速公路工程中的木厂涧排洪沟特大桥为例， 上部结构采用装配式预应力混凝土箱梁，下部结构采用桩柱式，其中，薄壁空心墩为变截面薄壁空心墩，共14 个，各薄壁空心墩总长度不一。 薄壁空心墩墩柱侧面方向按50∶1 的坡率渐变放坡，其中有11 个40 m 以上的墩柱， 墩柱最高为48.477 m，其余3 个墩柱为40 m 以下。薄壁空心墩的墩身截面尺寸为8 000 mm×（4 000 mm-2 200 mm），在墩身外侧阳角处有半径为R=200 mm 的圆弧倒角，墩柱施工难度高，安全风险大。

1.2 墩身施工

薄壁空心墩施工采用安全系数高的液压自动爬模系统逐级爬升， 外模均采用液压爬模施工，共配置7 套液压爬模（单套液压爬模周转1 次），考虑每8 m 左右有横隔板一处， 分节浇筑高度为4.5 m。内模采用定型钢模板，模板高度4.65 m，共分6 片面模和4 片角模，单片模板最大重量约1.17 t，模板加固主要靠与外模对拉。 异型段模板采用定型钢模，横隔板施工搭设盘扣式支架支撑，底模采用木模施工。 爬升过程中随墩高调整墩柱侧模宽度。 混凝土浇筑完成后采用喷淋法养护， 达到规定强度15 MPa 后方可提升爬模系统。

2 液压自爬模施工关键技术

2.1 爬模架体设计

2.1.1 模板结构

变截面薄壁空心墩液压爬模分为四个平台，包括挑架平台、模板操作平台、液压操作平台、吊平台。 挑架平台供施工时浇筑混凝土时使用，模板操作平台为液压自爬模施工的主要平台，液压操作平台为对自爬模进行提升作业时使用，吊平台可以方便拆卸挂座、爬锥及受力螺栓以便周转使用。

四个平台的模板由木胶合板的面板、 竖肋梁、横肋梁和专用连接爪组成，其中，竖肋梁为H20 木工字梁，横肋梁为双槽钢背楞。木胶合板与H20 木工字梁采用自攻螺丝正面连接， 竖肋梁与横肋梁采用专用连接爪连接。 模板设置4 道水平背楞，背楞间距为110~140 cm，保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。 组装后的变截面薄壁空心墩液压爬模重量为60~70 kg/m2。

2.1.2 模板对拉设计

2.1.2.1 外侧模板与内模板对拉设计

外侧模板与内模板的布置间距不超过1 200 mm，过长的布置间距会导致外侧模板与内模板的安全性大大降低。同时，为保证模板整体的安全性，外侧模板与内模板采用D20 高强螺杆对拉。 高强螺杆的拉力大于103 kN 或当所用钢筋伸长量大于10 mm 时，应对对拉螺杆进行预内紧，以保证浇筑后墩身尺寸的精度。

2.1.2.2 相邻模板的连接

同一液压爬模的两块相邻模板， 背楞位置采用芯带连接， 其原理是芯带的孔位间距与背楞孔位间距不同，将四个芯带销打紧后将两块模板紧密连接。其作用是确保模板不会出现错台及漏浆现象。

变截面薄壁空心墩的阳角是指墙面上凸出来的墙角，与之对应的是阴角，是指墙面上凹进去的墙角。 相邻液压爬模的两块相邻模板采用阳角斜拉杆固定方式，确保模板在施工过程拼缝严密。

2.1.3 模板拆除

墩身混凝土强度必须达15 MPa 时，才可拆除模板。 模板拆除时，先后移模板，再拆除模板，然后拆除后移装置。 操作人员拆除下挂座、爬锥及液压系统，塔吊人员利用塔吊吊走导轨。 操作人员按顺序拆除跳板、平台梁、维护钢管等。 操作人员拆除挂座及爬锥， 塔吊人员利用塔吊主架体， 分组落地，分类摆放，拆除完毕。

2.1.4 内模施工

内模高度为4.65 m， 每节段浇注混凝土高度为4.5 m，余量为0.15 m，包括包边已浇混凝土10 cm，顶面留蓄水养护5 cm。 内模模板由厚度5 mm 的钢模面板、10 号槽钢的横桥向竖肋、10 号槽钢的顺桥向竖肋、双层10 号槽钢的横桥向背楞和螺杆等组成。

钢模面板与横桥向竖肋的间距为30~32.5 cm，焊接连接。钢模面板与顺桥向竖肋的间距为24~28.5 cm，焊接连接。 横桥向背楞设置4 道，背楞最大间距为120 cm，横桥向竖肋与横桥向背楞焊接连接。 由于顺桥向墩身的侧面是变截面设计， 所以在墩顶面下4~8.5 m 层高位置，制作两片模板，两片模板固定成一体。 其余位置模板需进行特制，制作成横楞稍短、面板稍宽的结构。 安装模板时，根据每层模板的宽度，将模板面板叠合拼接在两片模板之间，模板与横楞之间焊接牢固。 内模通过直径20 mm的对拉螺栓与液压自爬模系统连接， 从而浇筑薄壁空心墩墩身混凝土。 每节段浇筑前，提前将预埋型钢构件作为下节段内模的底部支撑系统。 施工人员在搭设的盘扣式支架平台上进行内模加固，钢筋连接等作业。

2.1.5 横隔板施工

薄壁空心墩内模施工过程中同步搭设扣件式支架平台，支架平台作为内模安装人员操作平台，随内模施工同步加高搭设，内模施工完成后支架平台作为横隔板施工模板支架体系。盘扣式支架底托下垫尺寸为5 cm×10 cm 的方木，在底托上安装立杆，立杆纵向间距为120 cm，横向间距为90 cm，步距为150 cm，顶部步距为100 cm。 横杆间采用斜杆连接加强固定，在顶托上设置纵梁，纵梁采用8 号槽钢，槽钢上每间隔40 cm 布置60 mm×80 mm 的方木， 方木上满铺18 mm 厚竹胶板。工作人员在支架平台上绑扎横隔板钢筋，浇筑混凝土等作业。 当横隔板混凝土达到设计要求强度后方可拆除支架体系。

2.1.6 支架拆除工艺

支架拆除时必须现场实际测量回弹量， 严格按照规定的程序进行支架拆除， 当横隔板混凝土强度达到设计强度75%时方可拆除。

拆除程序应遵守由上而下、先搭后拆的原则，即先松顶托，使底模与横隔板逐渐分离，同时随时注意观察横隔板底是否变形， 若横隔板底发生变形须立即停止拆除作业， 若横隔板底未发生变形则将模板逐步拆除。

3 薄壁空心墩墩身施工关键技术

3.1 爬模架体施工流程

混凝土浇筑完成→模板拆除后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→绑扎钢筋→模板清理。

3.2 墩身首段施工

首节墩身高度按4.6 m 施工，为了便于钢筋连接及模板加固， 采用10 号槽钢及5 mm 钢板制作3 m 高的工作平台， 作为下仓内模加固时支撑点。墩底空心段的高度是2.1 m，利用直径20 mm 的拉杆将内外模对拉， 拉杆间采用直径20 mm 的钢筋焊接牢固。 墩底实心段两侧的外模对拉，中间为直径20 mm 的螺纹钢筋与直径20 mm 的拉杆，螺纹钢筋与拉杆焊接牢固，并将爬模外模固定。 用吊车将首节墩身的液压爬模外模吊装至首节墩身位置，人工辅助就位，墩底实心段与空心段相交处的内模采用15 mm 厚竹胶板加工成异型模板。 异型模板整体采用10 cm×10 cm 方木做横竖楞， 横楞间距30 cm，竖楞间距100 cm，横楞和竖楞之间采用直径48 mm 的钢管加顶托井字型布置支撑，钢管共3道，钢管的间距为30 cm。

安装外模时需要提前将爬锥预埋在模板上，同时，为了防止混凝土浇筑时漏浆，模板下面与承台的孔隙需用泡沫填充剂填塞。 混凝土浇筑送入模板，为防止空心段与实心段的倒角位置翻浆，浇筑完2.5 m 实心段后暂停浇筑，待初凝前再浇筑2.1 m空心段。 浇筑完成后及时进行覆盖洒水养护，在首节段混凝土达到强度后拆模，安装爬模系统。

3.3 墩身次段施工

墩身首段混凝土浇筑完成达到强度后，拆除模板。 模板拆除时的顺序为： 拆模板连接器→拆模板→拆阳角。 模板拆除后，用吊车将模板吊至现场材料加工场地，立即清洁模板表面，混凝土的粘结块使用毛刷清除。 然后将变截面两侧各裁切9 cm面板完成收缩面模板处理；背楞无需裁切，未被面板覆盖的木梁拆除备用。 模板刷脱模剂，最后开始组装爬模的上架体爬架。

模板拆除后进行墩顶混凝土凿毛，卸下预埋在墩身爬锥的定位螺栓，就位附墙挂座体，拧紧受力螺栓、压紧螺母将附墙挂座体压紧在墙面上，将埋件支座套入附墙挂座体。

安装下架体爬架，利用下架体爬架平台进行墩身次段的钢筋连接，墩身混凝土强度必须达15 MPa时，将上架体爬架固定连接好整体吊装与下架体爬架连接。

3.4 墩身末段施工

薄壁墩末段实心墩底模支承在空心段最后一节浇筑时提前预埋I-18 工字钢作为承重梁， 承重梁上铺设末段实心墩底模， 底模采用18 mm 厚竹胶板，侧模采用墩身模板。

墩身末段施工工序：空心段末节墩墙身内埋设承重梁→空心段末节墩身浇筑混凝土→空心段末节墩身模板拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→铺设末段实心墩底模模板→安装钢筋→模板清理刷脱模剂→合模→浇筑混凝土。

3.5 薄壁空心墩盖梁施工方法

空心墩盖梁采用横穿钢棒法施工，根据计算在墩身上沿柱中心平行设置预留孔道，然后设置剪力棒作为承重基础，接着铺设工字钢、型钢分配梁、安装模板。

盖梁支架施工支承平台在墩柱浇筑时提前预埋直径125 mm 孔洞， 然后每间距243 cm 穿入4根长4.2 m 、直径12 cm 的高强度钢棒，钢棒上墩柱两侧间隔30 cm 加工三个基座， 用于放置螺栓千斤顶。 千斤顶上面放置三根18 m 长工字钢做纵向承重梁， 承重梁上面安放一排长4.5 m 的工字钢。 按照净距为30 cm 作为横桥向分布梁，分布梁上铺设盖梁底模。 底模和侧模采用6 mm 钢模板，侧模采用8#槽钢加工成三角支架做支撑。

支架、模板及整个盖梁的重量通过型钢、千斤顶、剪力棒传至墩柱，由墩柱承受。 其传力途径为:盖梁底模→横桥向分布梁→纵向承重梁→螺栓千斤顶→支点钢棒。

4 结论

（1）墩身整体过程采用液压爬模进行分节施工，整体安全系数较高。 四个平台模板背楞间距为110~140 cm，保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。 外侧模板与内模板的布置间距不超过1 200 mm，保证模板整体的安全性。同一液压爬模的两块相邻模板，背楞位置采用芯带连接，确保模板不会出现错台及漏浆现象。

（2）爬模架体施工流程优化为混凝土浇筑完成→模板拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→绑扎钢筋→模板清理，降低了施工的风险，提高了施工的效率，具有良好的经济效益与社会效益。