空心薄壁高墩滑模施工方法和质量控制要点

　　摘要：空心薄壁高墩作为桥梁工程的下部结构，其施工工艺复杂，对于桥梁的整体工程质量具有重要影响。本文结合某桥梁工程空心薄壁高墩的滑模法施工，分析了空心薄壁高墩滑模施工方法及要点，并论述了工程质量控制要点，以便有利于实际工程施工。

　　关键词：空心薄壁高墩,滑模施工,质量控制,要点

　　引言：本工程为山西霍永高速西段某桥梁工程，上部采用为4×40+4×40+4×40米先简支后结构连续预应力混凝土T梁，下部结构墩身采用空心薄壁墩，基础采用钻孔灌注桩。墩身最高达61m，主桥墩身为5.5×3m的矩形空心薄壁截面。下面就将结合本工程探讨薄壁空心高墩滑模施工技术。

　　一、滑模装置介绍

　　滑模施工就是将滑升模板的全部施工荷载转至墩身钢筋(称之为支承杆)上，砼浇注至一定强度后，通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑，调整后又继续浇注砼并不断循环的一个过程。

　　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四大部分组成。

　　1、模板系统

　　模板系统由模板、围圈、提升架及其他附属配件组成。

　　模板在施工中主要承受砼的侧压力、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;分内外模，外模板选用大模板，高度1.2米，宽度1米，用4mm厚冷轧钢板做面层，[6.3槽钢做背肢。内模板使用两种方案：采用竹胶板制作类似外模的大模板，内角按图纸制作，另一方案板选用1.2×0.2米的组合钢模板，仅四角处配作异型角模。采用M8螺栓或U形卡连接，模板与围圈通过螺栓连接。

　　围圈又称拱带，其主要作用是使模板保持组装的平面形状和将模板与提升架连成一体。围圈在工作时，主要承受由模板传递的砼侧压力、冲击力及风荷载等水平荷载以及滑升摩

　　阻力、平台荷载等竖向荷载，分内外围圈，采用[8制作，上下设2道。围圈与提升架立柱的支托通过U形螺柱固定。为使围圈在使用荷载作用，两相邻提升架之间的围圈其垂直和水平方向变形不大于跨度1/500，提升架、围圈、模板三者应采用栓接连成整体，以加强整体刚度。

　　提升架是安装千斤顶，并与围圈、模板连接成整体的主要部件，其主要作用是控制模板、围圈因砼的侧压力和冲击力而产生的侧向变位，将模板系统和操作平台系统连成一体，并将全部荷载传递给千斤顶和支承杆。整套滑模装置设提升架14榀，其横梁和立柱均采用[12 制作，两者之间为便于拆装，均为栓接。由于竖向荷载较大，每榀提升架放置2个千斤顶，这样荷载分配较为均匀，可避免支承杆因偏心受力后造成弯曲变形。

　　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，是供材料、工具、设备堆放和施工人员进行操作的场所。

　　主操作平台分内外两部分，内操作平台由承重梁、楞木和脚手板组成，承重梁两端支承于提升架立柱，是堆放材料具械的主要场所;外操作平台由三角挑架、楞钢、脚手板等组成，宽度为1.0m，外侧设置安全防护栏杆，是砼、钢筋施工时人员操作场所。主操作平台是施工人员进行绑扎钢筋、浇筑砼、提升模板的操作场所，也是材料、工具、设备等的堆放场所，因此，承受的荷载基本上是动荷载，且变化幅度较大，应安放平稳、牢靠。

　　吊脚手架主要用于检查砼质量和表面修饰，调整和拆除模板，引测轴线、高程等到工作，按安装部位不同，分内外两种。

　　3、液压提升系统

　　液压提升系统由支承杆、千斤顶、液压控制系统和油路等组成，它承担全部滑升模板系统的施工荷载。该系统的工作原理是：由电动机带动高压油泵，将油液通过换向阀，分油器、截止阀及管路，输送到各千斤顶。在不断供油，回油的过程中，使千斤顶活塞不断地压缩、复位，将全部滑升模板装置向上提升到需要高度。

　　支承杆是千斤顶向上爬升的轨道，又是滑升模板装置的承重支柱，承受着施工过程中的全部荷载。本滑模装置采用Φ28钢筋作为支承钢，其中一半利用墩身主筋，另一半为增加钢筋。为便于施工，支承杆的长度一般为4～6m，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。支承杆的接长在千斤顶下面进行，当支承杆顶端滑过千斤顶上卡头后，从千斤顶上部将接长支承杆插入千斤顶，使新插入的支承杆顶实在原有支承杆顶面，待支承杆接头从千斤顶下面滑出后，立即将接头四周点焊固定，然后进行绑条焊接。

　　液压滑升模板施工用千斤顶按其头型式的不同分钢珠式和楔块式，本装置使用QYD-35型楔块式液压千斤顶，楔块式千斤顶的工作原理是：进油时，上卡头卡紧，活塞不能下行，缸体上升一个行程带动提升架和整个滑模系统上升，排油弹簧被压缩;排油时，上卡头放松，排油弹簧伸长，把活塞和上卡头向上推，此时下卡头卡紧，接替上卡头承受的荷载，如此循环千斤顶即带动滑模沿支承杆不断上升。这种千斤顶特点是：加工简单、卡头下滑小、用四瓣楔块卡紧支承杆，为多条线接触，不致使接触处出现应力集中，锁紧能力强，无“回降”现象，不仅适用于光圆钢筋支承杆，亦可用于螺纹钢筋支承杆。

　　4、垂直运输系统

　　垂直运输系统是人员、材料上下的通道，它由施工电梯、塔吊等组成。

　　钢筋、混凝土等材料、机具垂直运输采用塔吊进行。

　　施工人员通过电梯上下桥墩。施工电梯由专业电梯公司安拆。

　　二、滑模组装

　　1、准备工作：在已竣工验收的承台顶面放出中心十字线和截面尺寸边线，根据竣工高程，做好滑模组装的基线，标识出提升架的位置、模板边线等。对施工缝处砼面进行凿毛清理。

　　2、安装顺序：滑模安装一般不需要吊机或其它起重设备配合，各组成构件重量较轻，由人工或其自身简易提吊设备配合即可安装，其安装的一般顺序为：提升架→围圈→斜撑→环梁→钢筋安装→模板→井架→平台→支承杆→垂直运输系统→液压系统→安全设施→吊脚手架。围圈在设计时按上下两道平面桁架设置，使在水平方向的涨模侧压力由平面桁架来抵抗，同时上下两道平面桁架又通过连接件形成一个立体桁架。

　　三、施工要点

　　1、初滑

　　在滑模系统组装完毕后进行一遍全面检查，并校核定位尺寸及主要结构尺寸，然后系统试压并装上错开接头布置的支承杆。

　　砼由搅拌站拌制，通过混凝土搅拌运输车运送至现场入模，砼入模时必须对称灌注，禁止大量砼冲击模板。初始混凝土浇注安排三层，每层30厘米厚，要交圈浇注。此后初提滑模2个千斤顶行程5厘米。然后再浇注混凝土至模板上口下5厘米处，再提升滑模5厘米。

　　滑模施工用砼受施工条件、出模强度等的限制，其坍落度一般为10～30㎜。

　　如何控制好砼的出模强度是滑模施工的关键技术之一，也是确保结构砼质量的必要条件。出模的强度过小时，会使结构砼流坠、跑浆、坍塌;出模的砼强度过高时，会使结构砼出现拉裂、划痕、疏松、不密实、不美观等现象。除做好砼配合比、施工坍落度等工作外，还应重点控制砼出模强度。根据《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ113-87)的规定，砼的出模强度宜控制在0.2～0.4MPa。根据对现场砼拌合物成型后1、2、3、4、6h的强度测试，正常气温(20℃±2℃)下，3～4h后可达到0.25～0.41MPa的抗压强度，此时，砼表面若用大拇指去摁，表面有轻微痕迹，但不下陷，故在现场施工时，均采用后者的经验方法来确定砼出模强度。冬季一般滑升最短周期为5h，夏季一般为3h。

　　2、滑升

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

　　砼由搅拌站通过混凝土搅拌运输车运送至提升吊斗中，通过垂直运输系统把砼提到操作平台上，吊斗下口活门打开，通过串筒入模。砼的振捣同普通工艺砼浇筑。

　　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，内外模与已浇筑砼表面摩擦，势必会造成砼表面粗糙不光滑，有的地方甚至会有划痕，故在模板提升后，出模部分砼表面必须再次收浆压光，压光时需要的浆液采用上面砼振捣漏流下的砼浆体。

　　墩身主筋一般每节高为4.5m或6m，采用 9m或12m钢筋截半制作(为减少接头多为6m)，钢接连接采用A级等强度钢筋机械直螺纹套筒接头。连接套筒为外购件，钢筋接头现场加工，其工艺流程为：切平端头→压圆→滚丝(冷压)→检验→上保护套。

　　四、空心薄壁墩滑模施工的质量控制要点

　　1、墩身垂直度、轴线偏位和高程控制

　　⑴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，三种方法相互校核，确保墩顶高程。

　　⑵轴线测量：用线锤(g =22㎏)测中法和激光垂度仪测定法相结合，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，每次提升30㎝时，将限位器调至该装置，提升完后，观测线锤情况，结合水平来处理。每10m用激光垂度仪校核纵横轴线，确保偏差不积累。

　　⑶滑升过程中，严格控制滑升速度，不超速，同时控制各千斤顶的相对高度不能大于10㎜，相邻两提升架的千斤顶其相对高差不能大于10㎜。

　　⑷及时检查支承杆，发现弯曲后，首先停止千斤顶工作，弯曲不大时，另用钢筋绑焊;弯曲较大时，除绑焊外，应与结构钢筋相连;弯曲严重时，应割除通下接头，重新安装，底部加垫板。

　　⑸在滑升过程中，每提升一次应进行中心校对，发现偏差及时纠正，其方法可采用平台倾斜和改换砼浇灌顺序相结合。在中心偏差方向，用液压千斤顶增加提升次数，使平台一侧有意提高来纠正中心。纠偏过程分步进行，不能一次到位。操作平台的倾斜度应控制在1%以内，浇灌砼应从偏差处向相反的部位开始。

　　2、墩身内外质量控制

　　1)内在质量

　　⑴在施工过程中，标准养护混凝土试块的组数，每一工作班应不少于一组，如在一个工作班内混凝土的配合比有变动时，每一种配比中应留一组;对混凝土出模强度的检查，每一工作应不少于两次，当在一个工作班内气温有骤变或混凝土配合比有变动时，必须相应增加检查数。

　　⑵分层浇注厚度控制在30㎝，加强振捣管理，避免漏振及过振。

　　⑶控制好套筒与主筋攻丝的匹配性，保证丝长，连接主筋与套筒拧紧到设计力矩。一般情况下，墩身Φ 28主筋连接套筒长度L=71mm，钢筋端头丝长l=37㎜，螺纹尺寸为M28×3。

　　2)外观质量

　　滑模施工，因需在砼表面进行滑升，会造成外观质量上的一定缺陷，通过二次抹面压光成型。主要通过以下几个方面入手，着善提高墩身外观质量：

　　⑴优化砼配合比设计，从原材料上尽可能同墩使用同厂同批的水泥，同产地的原材料，由于施工周期较长，比较难以满足，但至少保证墩身底部15m以下应一致。

　　⑵根据砼强度情况，掌握滑升速度，出模后及时用铁板原浆抹平压光，禁止加浆抹光。对压光的砼外表及时加以保养。每个墩身由同批人员进行抹平压光。

　　⑶整个施工完后，对墩身表面流坠的浆液、砼污垢进行全面打磨清除。

　　结语：

　　总之，正确选择合理的施工工艺对于高墩施工具有重要意义。在实际工程施工过程中，合理选用滑模施工法，不仅操作方便，而且工程成本投入少，且工期短具有较好的安全性，尤其适用于跨度大、地形条件复杂的桥梁高墩施工中。

　　参考文献：

　　[1] 谢钦云; 空心薄壁高墩的施工和质量控制[J]. 今日科苑.2009年第13期

　　[2] 杨景; 薄壁空心高墩施工技术探讨及其质量控制[J].黑龙江科技信息.2009年33期

　　[3] 陈忠球,黄佩涛; 薄壁空心高墩施工技术探讨及质量控制公路交通技术[J].2008年第04期

　　[4] 邵瑾琨; 薄壁空心高墩施工技术[J].企业技术开发.2012年第10期

《空心薄壁高墩滑模施工方法和质量控制要点》

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