空心薄壁墩液压爬模法施工探讨

摘要：顶皇三号大桥为技术复杂性大桥，主桥上部结构为（81+150+81）m连续刚构，主桥桥墩为双肢薄壁空心墩，最高墩104m，本文以双肢薄壁空心墩主墩翻模施工方案为例，对爬模系统的组成、施工工艺进行详细介绍，可作为以后同类工程参考借鉴的依据。

关键词：液压爬模；施工技术；高墩；施工工艺；爬升；施工；薄壁空心墩；液压爬模系统

引言

顶皇3号大桥主墩墩身结构相对比较简单，可采用爬模工艺、翻模工艺、辊模工艺等多种方案施工，其中，辊模工艺因施工后混凝土外观质量缺陷较多，一般不推荐使用，翻模施工工艺应用较广泛，爬模施工工艺比较先进，模板有多个系统组成，许多人对爬模施工工艺不够了解，认为其比较复杂，故应用较少。本文从施工工期、人员配置、配合设备投

入及安全性几方面对翻模、爬模这两种高墩浇筑施工工艺进行对比，为以后类似工程提供参考依据。

1桥梁概况

顶皇3号大桥主桥采用（81+150+81）m的连续刚构方案，采用分离式设计，左幅桥长482.6m，右幅桥长484.1m，左幅5#主墩高104m，其余主墩高度分别为：左幅4#主墩高94m，右幅4#主墩高98m，右幅5#主墩高98m。引桥设计有矩形薄壁空心墩和圆柱实心墩两种形式，其中矩形墩墩高分别为40m、34m、32m、32m，圆柱实心墩墩高分别为22m、14m、14m、10m。主桥桥墩均设计为双肢薄壁空心墩结构，墩身不收坡，上下等截面，外截面长8.0m，宽3.0m，不设外倒角，前后两肢距离为5.0m，该桥墩截面相对施工较简单。墩底与承台固接，墩顶与刚构箱梁的0号块固接。每个主墩墩底4m及墩顶4m为实心段，墩中间设一道横隔板，横隔板厚度为1m，其余短落墩身为空心段，墩底、墩顶实心段与空心段之间各有2m高倒角段过渡，墩中横隔板与上下空心段之间各有1m高倒角段过渡。

2爬模设计

2.1针对墩身外模模板及爬架设计。液压爬模从起始阶段开始配置,爬模从底到上无需变轨。

2.2针对施工所处的地理环境及墩身特点，爬模架体设计为整体式桁架形式，每个墩身全套架体自重约2.2吨。外模爬架共设5层作业平台，从下至上，第一层平台为已浇筑混凝土区域检查及缺陷修饰平台；第二层平台上安装液压系统，即为爬模爬升的控制平台；第三层平台是整个爬模系统的主操作平台，承担下部吊架的力，也承担上部模板系统的受力；第四层平台为模板的操作平台，主要用于作业人员安装拉杆，加固模板使用；第五层平台为钢筋绑扎作业平台，也是爬模系统最顶层的平台。爬模架体在爬升过程中还必须配备防坠缆绳、防风缆绳等安全设施。由于本桥梁工程要求爬模一节施工高度为6m，因此本桥梁工程设计的为重型架体，每层操作平台采用了全封闭式防护，为钢筋安装板扎、模板施工、混凝土浇筑等一系列桥墩施工作业提供安全防护和作业平台，为作业人员施工安全提供了有力的保障。

2.3本桥梁工程墩身8m宽正面设3榀爬架，3m宽侧面设2榀爬架，每个主墩双肢外模合计共设爬模上桁架20榀，下架体20榀，内模平台架4榀。

2.4本桥梁工程墩身不带坡度，为等截面形式，且四周不设倒角，结构形式比较简单，更有利于爬模模板的配置，外模采用钢木结合模板，面板采用芬兰进口维萨板，面板厚21mm，竖肋采用H20工字木梁，外模横肋采用6道双12号槽钢，同时配备Π20精轧螺纹钢拉杆,拉杆水平间距1.2m。

2.5爬模架体顶层平台设有水箱，每层平台上都设有灭火器，可以防火，爬模架体顶部设有避雷针，可防雷击，保证施工安全性。

2.6混凝土浇筑后强度达到15MPa时，爬模即可爬升，每节施工高度6m ，爬升6m大约需要60分钟时间。

3爬模原理

通过液压油缸与导轨的相对运动，从而带动整个爬模系统爬升。爬模在静止状态（混凝土施工时至拆模前），整个爬模系统全部通过预埋在已浇筑混凝土中的爬锥受力。拆模后，在新浇筑的混凝土中预埋的爬锥上挂座，先提升爬锥至新浇筑混凝土顶面高度后，解除爬架上的临时固结设施，开始操作液压系统，进行下一节段的爬升，爬架沿已安装的轨道爬升至下一模的高度，开始一一节段的施工，如此反复，实现逐层提升，直至施工至墩顶。

4爬模特点

4.1爬模在墩底组装完成后，一直循环施工，爬升至墩顶，直到整个墩身全部施工完成，才进行拆除，中途不需要拆卸，也不需要塔吊配合。因此，使用爬模每个桥墩可节约1台塔吊。

4.2爬模施工比较灵活的是，既可以四周模板一起爬升，在各边设备出现故障时，也可以一边一边单独爬升。

4.3爬模自身具备5层操作平台，满足了钢筋绑扎、模板加固、模板开合、模板爬升、缺陷修复等所有的操作，既方便，又安全。

4.4爬模桁架式设计，工厂化加工，精度高，对施工产生的误差小，并且操作简单。其通过爬升系统整体提升施工速度快，且节约劳动力、节约辅助机械设备。

5方案对比

5.1翻模施工

钢模板按照1.5m高一层配置，一个墩柱配置钢翻模4层，合计6m高，实际施工工况为，始终留一层1.5m钢模板在前面已浇筑混凝土上固定生根，每次实际浇筑混凝土高度为4.5m，翻模施工工艺每一节段循环周期需要时间7天，不考虑其他外在干扰的情况下，平均每天施工进度为0.6m，以顶皇3号大桥主墩为例，平均每个墩身施工周期在160天左右，约5.5个月时间。

钢翻模水平、垂直法兰螺栓孔按照 30cm 间距布置，4层模板水平3条接缝，加上竖向接缝和内模接缝，一个墩柱安装一次模板，需要安装1400个螺栓， 模板安装和拆除时螺栓数量多，所需人工较多，耗时较长。翻升一次需采用塔吊吊装模板共计96块，每次翻升时拆除已浇筑模板，吊至地面，然后清理、打磨、刷脱模剂，当墩身施工到一定高度后，起吊距离增加，吊装模板占用塔吊大量时间，且塔吊还要负责钢筋等其他材料的垂直起吊，因此，双肢薄壁空心墩采用翻模工艺，一个墩身左右两幅需各配置1台塔吊，电力、人工及设备租赁费都会相应增加。

翻模在拆除模板时，是从下往上拆，下边是临空面，作业人员无固定落脚点，安全措施仅凭身上系的安全带，安全风险非常高，且塔吊在吊装模板过程中风险也不易控制。

5.2爬模施工

模板按照6.1m高一层配置，实际施工工况为，每次浇筑砼时，模板搭接10cm,每次实际浇筑混凝土高度为6m，爬模施工工艺每一节段循环周期需要时间3.5天，不考虑其他外在干扰的情况下，平均每天施工进度为1.7m，以顶皇3号大桥柱墩为例，平均每个墩身施工周期在59天左右，约2个月时间。

爬模施工只需要将预埋件埋设准确，外模、平台利用爬轨整体爬升，内模使用塔吊提升，施工过程中模板基本不需要调整。维萨版木模板板面既轻便，又使用寿命长，经久有耐用，版面平整光滑，施工后混凝土外观质量好，模板机动化程度高，拼缝比钢翻模少，拼装速度快。主桥施工完成后，维萨版面板模板可以

替换至附属工程使用，爬架系统经过简单改装，更换面板后，可用于引桥高墩或其他桥梁施工，提高模板利用率。

由于爬模外模提升不需要塔吊，因此，爬模每个双肢薄壁墩（左右两幅）只需配置1台塔吊。爬模自身带有五层工作平台，随爬轨一起上升，作业人员在工作平台上操作，比较安全。

5.3比选分析

序号 项目 翻模 爬模 钢模1 模板组成 板，比较笨重 钢木组合模板，维萨板面板，工字木梁，轻便 2 每个墩作业人员投入 人 10至157至8人 3 单节施工高度 4.5m 6m 4 单节施工周期 7天 3.5 5 进度指标 0.6m/天 1.7m/天 6 配合设备情况 2台塔吊/墩 1台塔吊/墩 7 安全性能 模板需要塔吊配合液压系统自行爬升，机械化拆装，安全风险比较高 程度高，比较安全 模板接缝多，每模8 外观质量 都需要打磨模板，施工拼缝多，外观质量差 模板接缝少，进口板面，部需要打磨，外观质量好 6结论

通过从作业人员投入、所需配合设备、模板组成、单模施工高度、模板拆装周期、进度指标、安全性及外观质量等多方面对翻模、爬模两种空心薄壁墩施工工艺进行对比分析，爬模工艺比翻模工艺优势明显，因此顶皇3号大桥主墩薄壁空心墩采用爬模施工工艺，每个墩身比采用翻模工艺可节约工期3个月，经济和社会效益显著。

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