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滑模法在桥梁墩柱建设中的应用及施工要点

0 引言
    近年来，我国公路和铁路建设逐渐向中西部推进。在中西部地区，山区地势陡峭，高差较大，传统依山建路的方式是极其不适用的。参照国内外先进经验，进行高桥墩桥梁建设是道路跨越深沟宽谷的最有效措施，不仅可以缩短线路，节省造价，使桥梁建设更为经济合理，还能够减少日常维护工作，有效提高工程运营效益。
    在公、铁路高桥墩建设中，很多桥梁墩高超过100 m，传统的搭设支架方式是不可取的，一般采用无支架墩身施工法。常用的施工类型主要有翻模、滑模、爬模、滑翻结合等几种。在工程应用中，应根据墩柱结构、施工环境、工期等多方面要素进行经济合理性分析，确定合理的工艺类型。
    与常规施工方法相比，滑模工法施工中的机械化程度高，模板拆散组装的灵活度很高，且无需进行支模和脚手架搭设施工，可显著缩短工期及有效降低成本。在本文中，以采用滑模工法为例，介绍了桥梁墩柱的施工工艺，以期借鉴。
    1· 概述
    滑模工法是现浇混凝土结构工程中机械化程度较高、施工连续性好、现场场地占用少、结构整体性强、抗震性能好的施工技术。在施工过程中，没有对拉螺杆，没有横向施工缝，表面平整度高。
    滑模是滑动模板的简称，该工法是通过使用千斤顶、电动提升机等带动模板逐段沿成型混凝土表面进行滑动提升，同步进行混凝土现浇作业，直至设计标高的施工方法。
    滑模施工原理: 在墩身结构施工中，将支承杆预先埋置后，通过千斤顶及提升架使其承担模板的全部荷载。现浇后的混凝土达到设计强度后，启动提升机将滑模装置沿支承杆滑动到设计位置后定位( 见图1) ，再进行混凝土浇筑作业，然后不断循环直至设计标高( 见图2) 。

    滑模工法适宜于浇筑低流动度或半干硬性混凝土。要求结构物结构形式单一、断面变化少、无局部凸出物及其他预埋件等物体。特别适用于高桥墩施工建设，可有效提高施工质量，还可降低施工成本，加快工程进度。
    采用滑模法进行桥梁墩柱的施工中，由于绑扎钢筋、浇筑混凝土和滑升滑模平行作业连续循环进行，可有效缩短工期，使得工效显著提高。研究表明，与传统的结构施工法比较，采用滑模施工可缩短工期50%以上，提高工效60% 左右，具有显著的经济效益和社会效益。
    近年来在我国桥梁建设中，滑模工法具有的显著优势，使得该工法越来越被重视，代表了高墩桥梁墩柱施工的方向和水平，具有极大的应用前景。
   2· 滑模系统构成
    滑模系统主要包括提升系统、模板系统及配套设备三部分。
    1) 提升系统。主要由提升架、支撑杆、千斤顶、控制台及附属设施构成。提升架的作用在于将模板全部荷载传递给液压千斤顶，并将模板和操作平台联接成为一个整体。支撑杆是滑模系统爬升的轨道，其被浇筑在墩壁内，采用一定规格的无缝钢管制成，施工结束后成为桥墩结构的一部分。控制台是施工中进行液压千斤顶控制的操作系统。附属设施主要是油泵、高压油管等设备及其控制系统。
    2) 模板系统。主要是模板及桁架、工作台及吊栏。滑动模板采用6 mm 热轧Q235 钢板制作，高度为1． 26 m，其外侧必须设置纵向加劲肋和横向桁架。桁架是具有固定模板、保证其刚度的构件，起着将模板与提升架立柱联接的作用，采用角钢焊接于模板外围。工作台通过在桁架上搭设脚手板而成，其作用是供施工人员操作、存放原材料和工具。辅助盘设在桁架下面，用于混凝土外观质量的检修和养生等工作的需要。
    3) 配套设备。主要是混凝土、钢筋等原材料提升设备等。在施工中，模板、工作台和提升架是联接在一起的整体，应实现同步滑升。
   3· 施工要点
    在本文中，以某大桥桥墩工程为例，介绍采用滑模工法的墩柱建设的施工工艺，工艺流程: 施工准备→模板安装→钢筋绑扎→混凝土放料→振捣→模体滑升→钢筋绑扎……模体滑升( 循环连续进行至标高) →模体拆除。
    1) 滑模加工及安装。按设计要求在工厂进行模板各组件的加工( 见图3) 。采用定型组合钢模板，高度为1． 26 m，面板采用δ6 mm 钢板制作，使用63 × 6 角钢作筋肋。模板下口必须比上口小1 cm ～ 2 cm，以减少混凝土的摩阻力，方便滑升。模板设计中，须考虑组装及拆卸的方便。
    将验收合格的模板组件在施工现场进行安装，可分为整体安装和分体安装。装好的模板可使用吊具吊装到位，吊具应经设计。设置吊点应保证模板起吊时各吊点受力相等且模板不发生塑性变形。安装及吊装场地应坚实平整，组装前应打扫干净。
    2) 钢筋加工及绑扎( 见图4) 。在加工棚中，应按设计要求进行钢筋构件的加工。将加工完成后的半成品分类摆放和标识，并采取必要的防潮措施。

     在钢筋绑扎的前期，应从模板底部一直绑扎至提升架横梁的下部。起滑后，绑扎钢筋和滑升滑模平行作业，应确保钢筋绑扎超过混凝土一定高度，一般控制在30 cm ～ 50 cm。在钢筋焊接中，为确保焊接效果，应采用电渣压力焊。
    3) 滑模滑升。在施工中，混凝土的初次浇筑和模体的初次滑升是非常关键的一环，须严格按以下步骤进行分层浇筑和提升。第一层先浇筑厚度控制在10 cm 的半骨料混凝土或砂浆后，连续进行第二层和第三层浇筑，这两层厚度都按30 cm 进行控制，随后模体滑升3 cm ～ 6 cm。连续进行第四层浇筑完毕后模体滑升6 cm，继续进行第五层浇筑完毕后模体又滑升12 cm ～ 15 cm，浇筑第六层完毕后模体再继续滑升20 cm，若无异常现象，方可按设计要求进行正常浇筑和滑升。
在混凝土浇筑过程中，应采用分层对称的方式，且每层厚度不得超过30 cm。应合理确定模体的滑升速度，确保实现其连续、缓慢、匀速提升。模体滑升后，应设置专人进行脱模后的墩体表面质量检测和外观检查。脱模后的混凝土表面不应存在流淌和拉裂现象，对确实需要修补的部位，应采用抹子将原浆压平。
    4) 测量控制。模体的偏移及扭转检测可通过悬挂重垂线的方式进行，一般是在四周外模上口各设2 根重垂线。为确保模体在滑升过程中的垂直度，可通过千斤顶同步器进行模体的水平控制。同时，模体的微调纠偏可通过千斤顶的高差调节来实现。当旋转或偏移较大时，则应通过施加外力与局部千斤顶高差调整共同实施来进行纠偏。
   连续循环进行模板滑升、浇筑、振捣直至设计标高即可。
    5) 模板拆除。浇筑至设计标高后，将滑模滑空后进行拆除作业。拆除工作应由专人统一指挥和调度，以确保人员安全和设备完整。拆卸并打包好的部件应严格检查，必须确保捆绑牢固后方可下放，再将其运至下一施工点继续使用。
    4· 施工质量控制要点
    1) 混凝土的配合比设计控制。根据不同的浇筑环境设计不同的配合比，测定混凝土坍落度、凝固时间等，确保混凝土出模强度控制在0． 05 MPa ～ 0． 20 MPa 的范围内，坍落度控制在30 mm ～50 mm，出模时间控制在2 h ～ 3． 5 h，初凝时间控制在4 h ～ 4． 5 h。宜选用泌水率小的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
    2) 垂直度控制好坏取决于千斤顶是否同步顶升，否则容易发生墩身扭转或不规则错台。滑模工法纠偏比较困难，必须从滑模组装到浇筑施工中严格进行垂直度控制，滑升一次进行一次垂直度测量。
    3) 混凝土严格分层对称浇筑是确保密实度的关键，应要求模体每次滑升的时间间隔控制在2 h 以内，每次的滑升高度控制在30 cm 以内。
   4) 施工中，即开始施工后，应昼夜连续作业，不得无故中断。遇6 级以上大风时，应停止作业。
    5) 对施工中必须停止浇筑时间超过2 h 时，应采取“紧急停滑措施”，并认真处理形成的施工缝。当决定复工时，应先将其表面的残渣清除，使用压力水冲净后铺设一层10 cm 厚的水泥砂浆，方可继续浇筑原配比混合料。
    5· 常见问题及处理
    在施工中，模体出现的较常见的有倾斜、平移、扭转、变形等现象，其他的如混凝土出现的表面外观缺陷和支撑杆弯曲也比较常见。大量的工程实践表明，千斤顶工作不同步、荷载不均匀、浇筑不对称、纠编过急等是产生此类问题的最主要原因。在进行问题处理的过程中，应注意以下问题: 1) 在纠偏过程中，操之过急特别容易造成混凝土表面拉裂，死弯，模体变形，支撑杆弯曲等事故，必须禁止操之过急。2) 对支撑杆出现的小幅度弯曲，通过加焊钢筋或斜支撑来解决。对出现的严重弯曲，应将弯曲以上部位切除，将支撑杆重新接长后与下部焊接，并加焊“人”字形斜支撑。3) 对出现的模板变形部分较小时，可使用撑杆加压将其复原。对模板变形严重的，则必须将模板拆除后进行修复。

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点击次数：更新时间：2017-8-9 10:56:06 【打印此页】【关闭】

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