浅谈高墩桥梁滑模施工技术
【摘要】滑膜施工因其进度快、节省投资且特别适用于高桥墩
施工而受到青睐。基于对工程实例的分析,论述了滑模系统的构造
和工作原理,阐述了高桥墩滑模施工工艺,指出了模板设计和混凝
土施工中的注意事项。
【关键词】高桥墩滑膜系统提升施工
中图分类号：tu74文献标识码： a 文章编号：
采用高墩桥梁方案是道路跨越深沟宽谷时的有效措施,既可以
保证线路顺畅,又可以节省投资。近些年来,滑模施工技术在我国桥
梁建设中得到广泛应用。山西平阳高速某大桥为预应力箱梁桥,其
中大部分墩柱高度在40m左右,墩身采用液压滑动模板施工保证了
施工质量,缩短了工期,并节省了施工费用。
1、滑膜的工作原理
1.1滑膜系统的构造
滑膜系统通常由提升设备、模板系统和操作平台系统及配套设
备组成。
（1）提升设备包括提升架、顶杆、千斤顶及附属设施。提升架
是一框架结构,其作用是将模板全部荷载传递给千斤顶,并将操作
平台与模板系统连成整体。
顶杆是千斤顶向上爬升的轨道,亦称爬杆或支撑杆,多用直径为
25mm的q235a或q275圆钢制作,其承载能力分别为10kn和12.5kn。
顶杆位于墩壁中间,采用丝扣连接逐渐接长,在滑模施工过程中,承
受全部荷载并传给基础。顶杆分为不可回收与可回收两种,前者将
浇注在墩壁内,成为桥墩结构的一部分;而后者需在千斤顶横梁底
部设置一套管,长度达模板底面,套管随模板同时提升,在墩壁内形
成管孔,模板完成终升后拔出顶杆,完成回收,可重复使用。
千斤顶是施工过程中的起重设备,有螺旋千斤顶和液压千斤顶。
实际施工中,后者应用较多。附属设施指顶杆套管、油泵、高压油
管及控制系统等。
（2）模板系统 包括模板及模板围圈。模板一般采用薄钢板制
作。为便于拼接,相邻模板之间多用螺栓连接。为了加强模板的刚
度,通常在模板外侧设置纵向加劲肋和横向围圈。模板围圈是位于
模板外围,用于固定模板、保证模板形状并将模板与提升架立柱连
接起来的构件。
用于无斜坡空心墩的滑模,模板围圈与提升架立柱直接连接;用
于斜坡空心墩的滑模,模板围圈与提升架立柱之间需设置调节丝杆,
以便沿径向移动模板。[2]。
(3)操作平台系统。包括操作平台、混凝土平台、外吊脚手架及
液压操纵平台。
(4)配套设备 主要包括混凝土拌和、运输及钢筋焊接等设备。
特别应该指出,模板系统、操作平台系统与提升架是联结在一起
的整体,它们是同步滑升的。
1.2滑模的提升原理
以油压千斤顶为例,上卡头与活塞联结,下卡头与油缸底座联结,
其间为排油弹簧。当向千斤顶油缸内充油时,油缸内的活塞通过上
卡头固定在顶杆上,随着缸盖与活塞之间进油量的增加,油压使缸
盖连同缸筒、底座带动提升架,从而带动整个滑模系统上升,直到下
卡头与上卡头接触不能再提升为止。此时模板提升告一段落,弹簧
处于完全压缩状态。开通回油管路,解除油压,排油弹簧推动下卡头
使其被卡在顶杆上,同时推动活塞上移并排油,使活塞回到油缸进
油前的位置,从而完成一个提升循环。油泵与各千斤顶之间用高压
油管连接,由操纵台统一集中控制。顶杆一端埋置于墩台结构的混
凝土中,另一端穿过千斤顶心孔,千斤顶依附在顶杆上。提升时,滑
模系统的重力及其他临时施工荷载全部由顶杆承担。
2高桥墩滑模施工工艺
2.1滑模组装
(1)在桥墩基础顶面上将混凝土凿毛清洗,接长竖向主筋,绑扎
提升架横梁以下的横向结构筋。搭设枕木垛,定出桥墩中心线。
(2)在枕木垛上按设计要求安装模板和提升架,将套管固定在提
升架横梁下部。继续安装操作平台、千斤顶及顶杆等。顶杆需穿过
千斤顶心孔到达基础顶面。
(3)提升整个系统,撤去枕木垛,将模板下落就位,再安装其他设
施。注意套管底部与基础表面要接触紧密,并用砂浆将周围围起来,
以免灰浆漏进套管内。外吊脚手架应在滑模提升适当高度后安装。
2.2浇注墩身混凝土
滑模施工宜采用低流动或半干硬性混凝土,坍落度控制在
6~8cm。分层均匀对称浇注混凝土,分层浇注厚度为20~30cm,浇注后
混凝土表面距模板上缘的距离宜控制在10~15cm。混凝土浇筑应在
前一层混凝土凝结前进行,同时采用插入式振捣器进行捣固。振捣
器插入前一层混凝土的深度不应超过5cm,避免振捣器触及钢筋、顶
杆和模板,禁止在模板滑升时振捣混凝土。混凝土出模强度应控制
在0.2~0.4mpa范围内,以防止坍塌变形。出模8h后开始养生。
2.3滑模提升
在滑模施工的整个过程中,模板的滑升可分为初升、正常滑升和
终升3个阶段。
(1)初升最初灌注的混凝土的高度一般为60~70cm,分2~3层浇注,
约需3~4h，随后即可将模板缓慢提升5cm,检查底层混凝土凝固的
状况。若混凝土已达到0.2~0.4mpa的脱模强度时,可以将模板再提
升3~5个千斤顶行程。此时,应对滑模系统进行全面检查。包括提
升架的垂直度和水平度是否满足要求,围圈的连接是否可靠,系统
的变形是否在允许范围内,模板接缝是否严密,操作平台的水平度
是否达到标准,连接螺栓是否松动,千斤顶工作是否正常,顶杆有无
弯曲现象等。发现问题要及时修正和完善。
(2)正常滑升。待各项检查完毕并符合要求后,可进入正常滑升
阶段。每浇注一层混凝土,即每滑升一次,力争使滑升高度与混凝土
浇注厚度基本一致。在正常滑升阶段,浇注混凝土、绑扎钢筋和滑
升模板交替进行。一般混凝土浇注和模板滑升速度控制在20cm/h
左右。正常滑升阶段应分多次慢慢滑升,每次连续滑升高度不宜超
过30cm,要经常停下来检查构件与设备是否正常工作。各项作业之
间要紧密配合。
(3)终升。当模板滑升至离墩顶标高1m左右时,滑模进入终升阶
段。此时应放慢滑升速度,并进行准确的抄平和找正工作,保证最后
浇注的一层混凝土顶部标高和位置准确。
(4)调节坡度。对于墩壁有斜坡的情况,在提升模板的过程中应
转动调节丝杆,使桥墩侧面斜坡满足设计要求。
2.4绑扎钢筋及竖向筋接长
模板每提升一定高度后,即要穿插进行接长顶杆及绑扎钢筋的
工作。此项工作应在滑升间隔时间内完成,以免影响施工进度。
3滑模设计与施工中的注意事项
3.1保证模板的刚度
模板必须具有足够的刚度抵抗施工荷载,使变形控制在允许值
范围内。模板按简支板计算,其最大允许挠度一般为支点间距的
1/1000。作用在模板上的水平荷载主要是新浇筑混凝土的侧压力,
其沿模板垂直方向的分布近似呈梯形。
其最大压力计算公式为:
p=12γh(1)
式中:p为新浇混凝土侧压力最大值,kpa;γ为混凝土的容
重,kn/m3;h为侧压力分布高度,h=0·65~0·70h,h为模板高度。
3·2合理确定顶杆和千斤顶的数量顶杆的数量按下式确定:
n=kp/n(2)
式中:k为工作条件系数,对于液压千斤顶,其值为0·8;p为顶杆
承受的全部垂直荷载;n为单根顶杆的容许承载力,其值应根据计算
结果结合工程实践经验确定。千斤顶的数量应遵循与顶杆数量相同
的原则,即一根顶杆安装1台千斤顶,因此,在确定顶杆与千斤顶的
数量时,应综合考虑,使顶杆的承载能力与千斤顶大致相同。顶杆与
千斤顶一般应均匀布置,局部承受荷载较大时,可考虑集中布置。