高墩滑模技术在两河口水电站桥梁施工中的应用

1、高墩滑模技术在两河口水电站桥梁施工中的应用陈绪亮 郝元君摘 要 依据国家“先移民后建设”的原则，四川两河口水电站库区公路已开展，区域内桥多墩高，施工场地十分狭小，便道施工难度极大且难以抵达施工墩位，也难以满足大型施工设备的通行需求，使桥梁下部构造桥墩施工成为了关键控制性项目。将高墩滑模技术应用于两河口水电站桥梁施工中不使用脚手架，不重复支立模板，同时具有混凝土连续成型、劳动强度低、安全性能好、施工速度快、周转材料消耗少等特点。结合工程实际，通过四川两河口水电站库区代建公路甲斯孔河大桥14号高墩墩身的滑模设计与施工实践，从模板设计、滑模工艺及施工过程等方面对高墩滑模技术在薄壁空心高墩施工中的应用

2、进行了总结。关键词 滑模 技术 高墩桥梁 应用 1 引 言高墩滑模施工技术应用于桥梁、墩柱，能够保证桥墩施工质量，节省桥梁高墩施工人力和物力，并且对于提高桥梁高墩施工安全性能、经济效益、结构性能、施工进度以及高墩结构的抗震性能等都有着非常显著的作用。2 工程概况四川两河口移民工程密瓦段标甲斯孔河大桥长245.5米，下部结构落差高达102.8m，下部构造桥墩共设置有26根桩基，8个桥墩，分别采用双柱式墩（3个）、薄壁空心墩（5个，其中底部1m为实心段），该桥最高墩达69.8m。薄壁空心墩单位混凝土量小、墩身较高，砼及钢筋和材料垂直运输难度大；桥墩位于EL2824.058EL2893.858m地区

3、，空气稀薄、气候复杂、人工和机械设备降效明显，桥梁建造于山丘高岭地带，山体陡峭、场地十分狭小，难以满足大型施工设备的施工条件。采用高墩滑模技术保证了施工质量，减少安全隐患，按期实现了项目控制目标，并节约了施工费用。3 高墩滑模施工技术在甲斯孔河大桥施工过程中的应用甲斯孔河大桥14号薄壁空心墩墩高分别达35.5m、57.8m、69.8m、65.8m，为等截面的空心薄壁高墩，横断面长6m，宽3m,壁厚0.6m，均在30m以上。该桥空心薄壁墩采用液压滑模技术，在内外模对称平衡安装后，利用千斤顶沿着圆钢杆爬升的力量将安装在提升架上的竖向设置的内外模板同时逐渐向上滑升，模板与模板之间形成墙槽或柱槽；当灌

4、筑混凝土时，两侧模板就借助于千斤顶的动力向上滑升，使混凝土在凝结过程中徐徐脱去模板。不仅提升了桥梁墩身强度、稳定性，而且取得了连续性好，劳动强度低，安全性能好、施工速度快、周转材料消耗少等成果，为我公司在类似高海拔地区桥梁施工提供了借鉴。3.1 滑模模体结构设计采用甲斯孔河大桥15号墩身为等截面的空心薄壁墩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施工技术。滑模模体由模板、操作台，液压提升系统、垂直运输系统组成。3.1.1 模板系统

5、设计模板系统由面板、桁架、提升架及其他附属配件组成，在施工中主要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、纠偏时产生的附加荷载。3.1.1.1 模板、围圈 模板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响着滑模混凝土的成型及表观质量4。为保证质量，主墩液压滑模面板采用6mm 钢板制作，模板高1.26m；用505mm 的角钢作为加筋肋，间隔30cm 一道加筋肋；为了便于脱模，内模模板按一定锥度设计，上下口相差2cm。3.1.1.2 提升架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、围圈、滑模盘，加固桁架梁，避免变形，

6、并通过安装在其横梁顶部上的千斤顶支撑在爬杆上，使滑模形成一个整体。经过施工要求和荷载分析计算，甲斯孔河大桥滑模施工采用“开”型提升架，采用 18a槽钢作为主梁，高度为3m，顶部横梁采用12a槽钢，与围圈进行焊接联系。3.2 操作系统设计操作平台系统是滑模的主要受力构件，也是滑模施工的主要工作场地，由工作盘、辅助盘和辅助系统组成，是供材料、工具、设备堆放，施工人员进行操作的主要场所。3.2.1 工作盘工作盘承受工作、物料等荷载操作盘框架采用桁架梁结构上铺网纹钢板，由于混凝土施工过程中侧向受力较大，为确保操作盘的刚度，经过计算选用808 和636 角钢加工制做的 1000mm1000mm 复式桁架

7、梁作为工作盘。为便于施工，用三角撑将平台外侧加宽0.5m。 在高墩滑模施工时，盘面采用50 mm木板满铺，并保持密实、平整。3.2.2 辅助盘 为了便于砼脱模后即时修补混凝土表面缺陷，清出预埋件，调整和拆除模板等工作，在桁架梁下端吊挂一辅助平台，平台采用636角钢为骨架，宽约80cm，底部铺=5cm马道板，利用14钢筋每隔1.5m悬挂在桁梁和提升架下，内侧主要供绑扎钢筋和浇筑混凝土用，在高墩滑模施工时，外侧焊接围栏，满挂安全网，以确保施工人员的安全。3.3 提升系统设计液压提升系统由支承杆、HM100型液压千斤顶、YKT36型自动调平液压控制台、高压油管等附件组成，它承担着滑模系统全部的施工荷

8、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、截上阀及管路，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，将全部滑模装置向上提升到需要高度。3.4 垂直运输设计垂直运输系统是钢筋、混凝土、预埋件的通道，甲斯孔河大桥主墩墩身混凝土下料方式采用塔吊、料斗等上料系统入仓。由运输车将拌合站集中拌制的混凝土运至墩位处，塔吊垂直运输系统起吊混凝土料斗进行分层浇筑浇注，并采用插入式振捣完成混凝土的振捣工作，甲斯孔河大桥墩身连续作业，日滑升高度进度控制在5m左右。3.5 高墩滑模施工措施甲斯孔河大桥空心薄壁墩墩身每米砼量小，墩身较高，砼及钢筋和材料垂直运输难

9、度大，采用液压高墩滑升模板技术进行甲斯孔河大桥下部构造桥墩施工时，采用全封闭防护，施工高度安全；桥墩滑模各种作业设备，集桥墩设计、施工技术和项目管理于一体，专业化匹配性高；模板配置较小，不需砼输送泵等高成本机械设，材料消耗少，施工过程也节省了大量拉筋、架子管及钢模板和一些周转材料。3.5.1 模体制作与组装滑模装置模板采用厂家定做钢制模板在现场进行组装即可，围圈采用桁架拼装焊接连接。3.5.2 滑模调试 底部1m实心段采用外模压爬式滑模施工完成后，吊装内模，使空心薄壁墩施工阶段采用内外模分体滑升，当滑模组装检查合格后，安装千斤顶、液压系统、插入爬杆并进行加固,然后进行试滑升35个行程，对提升系

10、统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时解决，确保施工顺利进行。施工现场提供系统网电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生粘模事故，同时做好备用电源准备工作。3.5.3 钢筋加工及安装滑模施工中，钢筋安装采用边滑升边安装钢筋，平行作业方式。钢筋的绑扎，始终超前砼30cm左右。滑模施工的特点是钢筋绑扎、混凝土浇筑、滑模滑升平行作业，立向钢筋采用套筒联接，横向钢筋采用绑扎连接。为了保证滑模速度，钢筋连接采用冷剥直螺纹套筒连接，滑模爬杆（483.5mm）用于替代部分立向钢筋，且立筋布置于混凝土保护层的另一侧，以保证滑升过程中横筋的顺利绑扎。滑升施工中，爬杆在同一水平内接头不超过1/

11、4，第一套爬杆布置3种（6m、3m、2m ),错开布置,正常滑升时,每根爬杆长3m或6m,要求平整无锈皮,当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时，应接长爬杆，接头对齐，接头不平处用砂轮摸光机找平磨光，爬杆同环筋相连焊接加固。3.5.4 混凝土浇筑为了保证砼顺利入仓，要求砼和易性好，不出现泌水现象，入仓砼坍落度控制在16cm左右。 滑模施工按以下顺序进行:下料-平仓振捣-滑升-钢筋绑扎-下料。滑模滑升要求对称均匀下料，按分层30cm 一层进行，采用插入式振捣器振捣，经常变换振捣方向，并避免直接振动爬杆及模板，振捣器插入深度不得超过下层混凝土内 50mm，模板滑升时停止振捣。滑模正常滑升根据现场施

12、工情况确定，合理的滑升速度，按正常滑升每次间隔 1.5 小时左右，控制滑升高度 30cm，日滑升高度控制在5m 左右。滑模速度受气温条件影响较大。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行：第一次浇100mm厚半骨料的混凝土或砂浆，接着按分层300mm 浇筑两层，厚度达到700mm 时，开始滑升3050mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150200mm, 第六层浇筑后滑200mm，若无异常情况，便可进行正常浇筑和滑升。 3.5.5 模板提升滑模工艺应用过程中大致可以将其分为初升、滑升以及终升三个阶段。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按

13、规范进行，模板初次滑升要缓慢进行，并在浇筑期间对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常浇筑和滑升。施工进入正常浇筑和滑升时，尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑高度厚。根据液压滑动模板施工技术规范要求，混凝土出模强度控制在0.2MPa0.4MPa。（根据对现场混凝土拌合物成型后1、2、3、4、6h的强度测试确定，正常情况一般34h即可达到0.2MPa0.4MPa），且能保证其表面及棱角不至因拆模受损时，滑模方可爬升。此时模板滑升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂

14、现象，手按有硬的感觉，并留有1mm左右的指印，能用抹子抹平。 滑升过程中有专人检查千斤顶的情况，确保千斤顶工作时候同步进行，使混凝土对称浇筑，并经常观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常，检查滑模中心线及操作盘的水平度。混凝土滑模爬升后的外露混凝土表面应及时收浆抹面，并采用塑料薄膜包裹养生。3.5.6 表面修整及养护 混凝土表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序，当混凝土脱模后，须立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，保证混凝土质量，在辅助盘上敷设一趟胶质软管，形成自动喷淋系统，洒水管用胶50mm 质软

15、管制成，固定在辅助盘上，沿混凝土壁均匀布孔，对出模的混凝土及时养护。3.5.7 滑模拆除 滑模滑升至指定位置时，将滑模滑空后，拆除附属物件，再利用垂直运输系统在高处整体进行拆除，放至下一个仓号位置。滑模装置拆除必须在统一指挥下进行，操作人员必须配带安全带及安全帽，拆卸的滑模部件要严格检查，捆绑牢固后下放。拆除一侧模体后，将爬梯固定在已拆除侧混凝土顶部钢筋上，便于后期盖梁施工。 4 滑模设计与施工中的注意事项4.1 桥墩台水平度控制操作台一旦发生倾斜，将导致顶杆弯曲、墩台结构发生偏转并使滑升困难。所以，平台上堆料要均匀放置，并注意均匀分节、分段、分层、对称浇筑混凝土。滑模进行滑升过程中做到精心观

16、测和调整，各千斤顶升差需采用水平仪进行检测，并在顶杆上划线标记千斤顶应滑升的高度，及时消除误差，每上升25cm，都需要使用限位器进行一次卡平。及时分析沉降观测成果表和倾斜观测成果表，绘制点位沉降过程线，对墩身中心点采用激光准直仪直接投点进行复核用以保障平面位置，用悬挂钢尺配合水准仪法放样于模板外侧配合三角高程法进行检核误差累积以控制高层。4.2 爬杆弯曲控制为提高爬杆的承载力，需要避免爬杆出现弯曲，可以使用采用等截面的原理，采用截面面积相同的钢管进行替代。注意观察，当爬杆出现弯曲时，需立即进行调整。操作过程中，若出现较为严重的弯曲问题，则需将爬杆的上段部分进行切除，换上新杆，并将10cm厚的钢

17、板垫在混凝土和新杆的接触面上。4.3 墩台垂直度控制墩身施工时根据测量监控对模板进行微调，控制好千斤顶的同步顶压，杜绝出现墩身跑模和错台偏差现象。实际操作中，每滑升1m，就进行中心校正。滑升中如有偏斜，应查明原因，一般情况下可将降低一次的千斤顶抬高24cm后逐渐纠正，一次纠正量不宜过大，以免出现明显的弯曲现象。4.4 滑模中线控制为保证模体不发生偏移，在四个墙面用垂线进行中心测量控制，铅垂仪校正，同时也保证其他部位的测量要求。4.5 滑模水平控制利用千斤顶的同步器进行水平控制，并利用水准管进行水平测量检查。顶标高控制在支承杆上，每隔300mm用水平仪测一次，各千斤顶标高差最大不得超过30mm，

18、两个提升架千斤顶高差不得大于20mm，超过时需及时进行调整，如此循环控制标尺，往上引到相对应的两角的竖筋上。4.6 特殊控制在高原极端天气（低压、严寒、干燥、太阳辐射强等）的影响下，桥墩滑模各种作业设备，如液压、电气、起重等需配套齐全，采用自动调平液压控制台为动力装置，通过滑模实施各种施工和作业，能够连续二十四小时作业，要做到精心管理与准备，可使一昼夜施工高度达35m；该桥空心薄壁墩滑模在竖向运动中及时调整模板进行收坡，灌注作业时要不断进行，可避免施工缝，使墩身整体性好，采用自动喷淋系统进行养护，并采用塑料薄膜包裹养生。5 结束语四川两河口移民工程密瓦段标甲斯孔河大桥于2017年11月17日全面封顶，从混凝土浇筑结果来看，下部构造桥墩成型后表面平滑，外观平整、后期缺陷处理非常少，成为了两河口移民工