液压滑模在桥梁高墩施工中的应用
本文通过工程实例，阐述了高墩液压滑模构造及工作原理，介绍了液压滑模应用于桥梁高墩施工关键技术及质量控制要点，论述了滑模防偏与纠偏措施。
标签：高墩 液压滑模 原理 防偏 纠偏 1 概述
滑模施工技术始创于20世纪初期，我国在20世纪30年代，已开始试用手动滑模施工，至70年代，由于配套液压滑模千斤顶和集中控制设备的研制成功，促进了滑模技术的革新，并逐步形成成套技术在全国推广。近年来，随着我国高速公路建设的蓬勃发展，桥梁技术逐渐向高墩、大跨、高性能混凝土等方向发展，液压滑模受到越来越多桥梁建设者的青睐，被广泛应用于桥梁高墩施工。
拒马河2#桥是张涿高速公路保定段重点工程，大桥处于地形呈U型山谷，受地理环境影响桥梁受风载影响较大，最高风力达十级，上部主体结构左、右幅分别为55+4-96+55m、50+4-86+50m连续刚构，下部结构为7×2.2m双薄壁墩，墩柱最高达m，均采用滑模施工。
2 液压滑模构造与工作原理
2.1 液压滑模基本构造 滑模构造主要由模板和围圈、提升系统、工作平台、辅助装置组成。主要构件配置与作用如下：
2.1.1 模板及围圈。模板面板采用δ＝5mm钢板，高度为1.26m，悬挂固定在围圈上，采用∠50x5(mm)的角钢作为加筋肋，间距30cm，模板沿着所施工的混凝土结构截面的周界拼装组配，并随着混凝土的灌注由千斤顶带动向上滑升。围圈设置在模板外侧定位支撑模板，并焊接在矩形桁架梁上，采用14#槽钢加工，上下各设置一道围圈，上端距模板顶端15cm，围圈间距75cm。
2.1.2 液压提升系统。提升系统主要由支撑杆、千斤顶、自动调平液压控制台、提升架构成。支撑杆采用Ф48×3.5钢管，一端埋置于墩柱的混凝土中，并穿过千斤顶，承受施工过程中的全部荷载，由于支撑杆占用一根竖向钢筋的位置，在施工中可调整钢筋间距。千斤顶采用12台10吨穿心式千斤顶，滑升行程30mm。千斤顶通过高压与自动调平液压控制台相连接，形成液压系统，为滑模整体结构提供滑升动力。提升架用以固定围圈和保持围圈的几何形状，承受整个模板和操作平台的全部荷载，并传递给支撑杆，随千斤顶向上滑升。
2.1.3 工作平台。工作平台由操作平台和吊架组成。操作平台主要承受人员、加工材料、施工工具等荷载，由桁架梁铺板组成。桁架梁主梁采用∠100×8角钢，腹杆采用∠63×6角钢，平台采用∠63×6角钢。为方便施工，利用三角撑外扩辅助平台50cm宽，密铺δ=5cm马道板，外侧焊接1.2m高钢围栏并挂网封闭。吊架采用Ф16钢筋每隔1.5m悬挂在操作平台下方2m处，设置宽度为60cm，并铺设δ=5cm马道板，其作用是主要供调整和拆除模板、检查混凝土质量和修饰混凝土表面等操作之用。
2.1.4 辅助装置。辅助装置包括养护、垂直度及水平校验装置。在吊架的下层安放直径25mmPPR管，环形一圈，固定在吊架上，沿PPR管间距150mm钻Ф4小孔，孔内对准筒壁与上水管接通，形成喷淋效果。垂直度校验采用短重垂线校验墩柱中心点及模板垂直度，监测模板的横向位移，水平测量采用水准管观测。
2.2 工作原理 滑模施工的工艺原理是通过在墩身预埋设支撑杆，依靠附着
在支撑杆上的12台穿心千斤顶及配套液压系统提供滑升动力。工作平台、模板通过提升架与千斤顶连接，在下层混凝土达到一定强度后，依靠千斤顶整体滑升至上层连续循环作业。千斤顶与油泵间采用高压连接，由控制室集中控制且每个千斤顶均可作业，以调整滑模滑升的同步性。施工过程中混凝土浇注、钢筋绑扎、滑模提升、表面抹光等工作不断交替进行，如此循环作业至整个构件的浇注成型。
3 施工工艺流程及关键技术
3.1 施工工艺流程 滑模组装调试→浇筑砼→提模→找平→对中→绑扎钢筋→继续滑升。
3.2 关键技术及控制要点 3.2.1 模板加工与拼装。模板加工精度必须严格控制，确保偏差在规范允许范围内，且刚度满足施工要求，调运、安装过程中要避免碰撞造成模板损坏变形。模板拼装顺序为：安装模板→安装提升架→安装工作平台→安装千斤顶→安插支撑杆→安装液压设备→安装通讯系统→检查调试。
3.2.2 钢筋绑扎。钢筋的位置应该保持准确。首先应保持竖向钢筋下端定位准确，上端采用限位支架进行临时固定，启滑后，采取边滑升边绑扎的作业方式，且水平筋施工要始终超前混凝土顶面30cm以上，竖向主筋的加工长度为4m，采用钢套筒连接。
3.2.3 混凝土浇筑。砼通过垂直运输设备至平台，宜采用低流动或半干硬性混凝土，砼入模时坍落度应控制在6～8cm，正常浇筑每层300mm左右，振捣过程中插入上一次混凝土深度不得超过5cm，振捣棒应避免与钢筋、模板及支撑杆碰撞，且混凝土必须在上层混凝土凝结前完成。施工前需要对短柱划分区段，每区段浇筑砼数量和时间应大体一致，并严格执行分层均匀交圈制，不应自一端开始单方向浇筑，防止引起构造物倾斜偏位。
3.2.4 滑模提升。滑模应保持砼在塑性状态下滑升，以免造成上节段混凝土拉裂，施工过程中滑升分初升、正常提升、终升三个阶段。初升要缓慢进行，滑升高度控制在20cm左右，并在此过程中对液压装置，模体结构以及有关配套设施在负载情况下做全面检查，发现问题应及时处理，待一切正常后方即可进行正常滑升。施工转入正常滑升后，应尽量保持连续施工，并设专人观察和分析砼表面情况，确定合适的滑升时间，混凝土出模强度应控制在0.2～0.4MPa范围内。同时，应根据现场施工情况，确定合理的滑升速度，按正常滑升每次间隔1小时，滑升高度一般控制在30cm，日提升高度控制在4.5m左右。当模板滑升至离墩顶标高1m左右时，滑模进入终升阶段。此时拆除内滑模，安装制作的内底模，并放慢滑升速度，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。
3.2.5 滑模防偏与纠偏。液压滑模施工过程中，受作业平台荷载分布不均、千斤顶滑升不同步、支撑杆变形、混凝土浇筑不均、强风荷载影响等居多因素影响，会导致模板偏位甚至扭曲，将对后续施工作业造成了很大的影响。防偏即是在施工过程中尽量避免上述情况的发生，纠偏即是在发生模板发生移位、倾斜、扭曲时所采用的必要的技术手段。①加强垂直度及水平监控。施工过程中每隔三节段进行一次墩柱中心校验，本工程垂直度检测主要采用重垂球法与全站仪测量法相结合的方法控制，重垂球法是在墩柱长、短边各设置一个重5～10kg垂球，以防止受风荷载影响导致检测数据失真。初滑过程中采用全站仪一天测2次，进入正常滑升施工后2～3天监测1次。水平检测采用水平管检测，必要时也可采
用全站仪或水准仪器测量检测，每节段检测一次。②避免作业平台受力不均。施工作业平台一旦发生倾斜，将直接导致支撑杆的弯曲变形，对后续滑模滑升将造成极大的困难，因此，施工作业平台，应尽量保持受载均匀，严禁堆放作业工具及废弃品，非施工作业人员严禁进入。③加强滑模刚度，避免在强风环境下施工作业。适当的增加滑模刚度，开模型设计初期，考虑风荷载的影响因素或在模板长边预设牛腿，必要时在外侧模板外侧增加对拉杆，增强模板的整体稳定性，提高抗风性能，在施工工期允许的情况下，也可通过倒排工期，合理安排，尽量避免强风季节施工，以降低施工风险，防止风力过大造成模板倾覆。④模板上增加横纵向可调装置。改进模板与围圈的连接构造，增加横纵向螺杆调节装置，在滑模出现偏移、扭曲时，该装置可起到辅助微调的作用。⑤偏载纠偏移与千斤顶纠偏。滑模在提升过程中无可避免的会出现偏移，偏差较小时比较容易纠正，一般偏差在10mm以内可采用偏载纠偏即可矫正，待矫正后即可恢复均载。如偏差过大，可采用千斤顶纠偏配合外力加载的方法纠偏，千斤顶纠偏的原理是利用千斤顶高差产生的偏差反向横向位移实现纠偏。偏差较大时，纠偏难度大，且由于纠偏会导致反向偏差造成模板定势，又造成反向偏差，对后续施工影响较大。因此，施工过程中要加强监测，尽量避免滑模发生过大偏差。
4 总结
目前，我国桥梁高墩施工主要采用滑模、翻模等施工工艺，液压滑模应用于拒马河2#桥，墩台施工速度达4～5m/天，相当于翻模施工速度的3倍，也进一步证实了相比翻模液压滑模可极大的节省大量周转材料如脚手架钢管模板等大部分施工设备，模板利用率、机械化程度高，经济效益显著。但同时也对施工管理提出了更高的要求，在滑模施工过程中要做好各个工序间的衔接，确保配套设备运转正常，注意预防模板扭曲偏位并及时纠正，能及时发现和正确处理施工中存在的各种问题，以确保施工顺利进行。
参考文献：
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