公路桥梁薄壁空心墩液压爬模施工技术

长寿沟大桥位于陕西省宝鸡市金台区，主要功能为跨越黄土冲沟。桥梁形式为预制箱梁+连续刚构，桥梁全长618.02 m。主桥5、6、7号薄壁空心墩采用液压爬模系统施工，横桥向壁厚90 cm，顺桥向壁厚为70 cm。其中6号墩柱为变截面薄壁空心墩，横桥向截面尺寸由顶到底按80∶1渐变，其高度为124.5 m，加上部结构高度为131.7 m，为全桥最高墩柱。桥梁平面位于半径2 000 m的左曲线上，墩台按径向布置。墩柱液压爬模施工安全性能好，爬升速度快，周转次数多，劳动效率高，可有利于降本增效、绿色施工。1、液压爬模系统构造液压爬模系统包括L形浇筑平台、主平台、液压控制平台和悬挂平台4个平台（图1），其余包括大模板体系、水平移动单元、液压系统、支架系统等。模板体系由维萨板、木工字梁、钢围檩等（图2~图5），外模采用液压系统顶升，内模搭设井筒式操作平台，通过塔式起重机提升平台及模板。图1液压爬模系统组成图2埋件系统图3水平移动单元图4大模板体系图5挂座体、液压系统爬模与墩身通过埋件系统连接固定，埋件系统由埋件板、高强螺杆、爬锥及受力螺栓组成；水平移动单元由齿轮后移装置和可调式斜撑组成；大模板体系包括模板和支架系统两部分。挂座体与埋件系统连接，固定在墩身上，为导轨和架体爬升提供着力点和支撑作用。液压系统由液压泵、液压控制台、导轨、油管、阀门及油管接头等组成。2、工艺原理及特点爬架与导轨互为支撑，交替顶升。模板随架体就位并依靠架体进行操作，导轨依靠附着架体上的液压系统提升，到位后与挂座体连接，架体与模板体系则通过液压系统沿导轨爬升，完成架体及模板的爬升、定位等作业和墩柱各节段工序循环施工。液压爬模工艺的特点如下。（1）爬模系统安装、爬升、拆卸简单快捷，每节顶升仅需2 h，平均每节施工时间为5 d。（2）外模采用液压爬模整体爬升，内模安装由起重机吊装。采用木工字梁与钢围檩组合模板体系，面板采用维萨板，其自重小，刚度大，周转次数高，裁剪改装和表面清理方便，可有效减少混凝土表面缺陷，外观效果好。（3）采用全封闭平台，每层平台均设有安全护栏和安全网，爬模与墩身或起重机间所有缝隙封闭，施工安全有保障。（4）各操作平台独立进行绑扎钢筋、安装模板、修饰墩身等作业，既可节约施工时间，也可为高墩施工提供了足够空间。（5）液压爬模系统重复利用率高，组装后一直到顶不落地，可节省施工场地，减少吊装次数，避免模板碰伤损坏，减少对周边环境的污染，体现了绿色施工理念。3、墩柱液压爬模施工流程液压爬模系统施工分为爬架逐步安装和爬架正常使用两个阶段。墩柱前两节施工处于爬架逐步安装阶段，第二节段墩柱施工完成并安装悬挂件及导轨后进入爬架正常使用阶段（图6）。图6墩柱液压爬模施工工艺流程4、液压爬模施工关键技术4.1模板分节高度及模架安装编制施工方案时，充分考虑钢筋定尺9 m和12 m，将每模施工高度确定为4.5 m和6 m，其中5号及7号墩标准节垂直高度4.5 m，模板配置高度4.65 m，下包10 cm，上挑5 cm；6号墩标准节垂直高度6 m，模板配置高度6.15 m，下包10 cm，上挑5 cm。在绑扎墩身首节钢筋时安装埋件系统，同时在现场拼装承重三角架，待混凝土强度达到要求（10 MPa）后安装挂座体、导轨、三角架及液压系统，完成后进行外操作平台及内模井筒物料平台安装。施工至第二节段后，完善爬模下挂平台。4.2模架爬升每节段混凝土浇筑完并满足强度要求后，后移模板，同时安装埋件系统（图7），通过液压系统提升导轨。导轨就位后拆除下部埋件挂座，以备周转使用。以导轨系统为依托提升支架系统至指定高度后合模，经测量复核无误连接对拉螺栓，浇筑混凝土。图7预埋系统节点设计（a）示意1；（b）示意2；（c）示意34.3内模施工内模与外模板均为木工字梁钢木组合体系模板，内模施工前在对拉螺杆上搭设井筒式平台，供物料堆放及操作使用。内模及井筒式平台的提升动力来源于塔式起重机，每节段墩身内模施工完毕并达到拆模条件后吊走内模，提升井筒平台至指定位置并固定，然后吊装内模进行下一节段墩身施工（图8）。图8内模提升流程

（a）调走模板；（b）提升平台；（c）平台就位；（d）吊装模板因首节墩身变截面处有2 m实心段和6 m变截面空心段，无法使用定制版内模，施工不便，故该段采用竹胶板和钢模板拼装内模，并采用槽钢做背楞。竹胶板质量轻，易于加工，适用于形状多变的变截面倒角处。定型钢模具有较好的强度和刚度且整体性较好用于变截面平面处。二者组合既满足了模板使用的要求，也便于现场施工。横隔板及墩顶实心段施工前埋设埋件，加焊钢托座，铺设分配梁，在分配梁上搭设钢管支架、铺设底模并在其上绑扎钢筋骨架、浇筑混凝土。托座、分配梁、支架及底模留在墩身内不再取出（图9）。图9横隔板及墩顶实心段模板系统4.4模架拆除墩身全部施工完毕并达到拆模条件后松开对拉螺栓，通过调节装置后移模板，将模板拆除并吊走，然后依次拆除三角支架、导轨、预埋系统及液压系统，最后将剩余支架系统吊走，所有构件通过塔式起重机分组落地并分类堆放整齐。4.5变截面墩身垂直度控制6号墩身为变截面，墩底外部尺寸为9.6 m×7.5 m，墩顶外部尺寸为6.5 m×7.5 m，横桥向两侧墩身按80∶1比例线性渐变。针对变截面采用更为稳定的ZPM100型桁架式重爬模（图10），通过变更增加劲形骨架规避钢筋的侧向变形（图11），确保钢筋安装准确及保护层厚度。每节模板安装前用全站仪放出控制点，根据控制点焊接模板支撑钢筋。每节模板立模完成后，采用全站仪复核模板四角坐标，以确保墩身线型及结构尺寸准确，再用激光垂直仪对墩身垂直度进行复核。模板安装完成后检查拉杆、螺栓、丝杠之间的连接牢固程度，模板四角采用拉杆连接确保整体稳定和丝杠顶紧状态。引进第三方监控量测单位跟踪复核墩身垂直度。图10桁架式重爬模图11劲形骨架4.6变截面墩身尺寸控制墩柱内外模采用工字木梁体系模板，面板采用21 mm厚维萨板，以方便变截面墩身模板裁剪。因6号主墩结构变截面尺寸随高度变化，模板尺寸需随时调整，木工字梁模板体系裁剪方便，模板退模后可根据结构变化，在模板上先放出裁剪线进行现场切割裁剪。5、科技创新成果5.1薄壁空心墩自动喷淋养生系统按“五个一系统”（即一座蓄水池、一个高扬程水泵、一个时间继电器、一道输送管道、一套闭合喷淋管道）构建自动喷淋养生系统，达到人为因素制约小、自动化程度高、养生效果显著的目的。自动喷淋系统作业时应保证蓄水池内水量充足，能连续进行喷淋作业；设定时间续电器的时间间隔和持续时间后开动喷淋系统电源，喷淋系统进入工作状态；时间续电器到达设定的喷淋时间后即接通水泵开关，高扬程水泵自储水池内抽水送至输水管道内，对需养护的混凝土表面进行喷水养护，喷水达到预定时间后时间续电器关闭水泵开关停止喷水。5.2BIM技术应用通过研究剖析液压爬模二维图纸和结构实体，进行三维逆向设计，建立BIM构件族库，组合形成薄壁空心墩液压爬模系统BIM模型（图12）。图12薄壁空心墩液压爬模系统BIM模型由于液压爬模系统在墩柱上占比空间大，易与塔式起重机、施工电梯及其附墙的布局和安装发生冲突。通过BIM技术提前碰撞检查并优化施工方案，重新布置起重机和施工电梯的平面位置、水平加长附墙长度和竖向加密附墙间距。按BIM设计规划，附墙结构验算通过后即投入实施，避免了结构冲突，实施效果良好。长寿沟大桥6号墩柱高