滑模施工技术在薄壁墩中的应用
尚辉
（中铁六局集团太原铁路建设有限公司，山西太原030045）
摘要：滑模施工技术在高桥墩施工中是一种高效、低廉的施工方法，具有施工进度快、生产成本低，施工质量优等特点。通过对薄壁墩混凝土浇注采用滑模施工方案的确定，介绍了滑模施工结构设计及其工艺流程，提出了滑模施工技术的要点，为类似工程施工提供参考。
关键词：薄壁墩；滑模施工；滑模体
中图分类号：TU755.2文献标志码：A
1工程概况
陵沁线分离立交桥位于山西省晋城市西北部东掩村东南方向，跨越陵沁三级公路和东掩沟。陵沁三级公路交通运输繁忙，远期规划为二级公路。东掩沟沟谷较深，由构造剥蚀和地表水侵蚀共同作用形成，相对高差40 m以上。
工程项目上部结构为先简支后连续预应力混凝土组合箱梁，共31跨，结构组合为（5 m×5 m×30 m）+（6 m×30 m）（即分为6联，第1至第5联每联5跨，第6联6跨，跨径都为30 m）。下部结构采用薄壁空心墩、薄壁实心墩和双柱墩，0号桥台采用肋板台，31号桥台采用重力式桥台，薄壁墩最高墩身为47 m。下部结构共有36个薄壁墩，平均高度为35 m，工期为3个月。现场实际施工场地狭小，地形复杂，如果采用普通脚手架与钢模板施工，施工完成1个墩柱需要近1个月，投入大且工期难以保证。
经过多方考察比较，项目部决定采用进度快、质量好的滑模施工方案，平均每天滑升5 m，7～8 d为一个周期，4套模架就可以满足工期要求。滑模从承台上面开始起滑，直至砼浇筑到盖梁底部后停滑。滑模施工中，在墩身外侧设置4根垂线，便于控制偏差。
2结构设计
滑模体采用液压调平内爬式，要满足强度、刚度及稳定性要求。同时，为了便于加工，提高复用率，整个模体设计为钢结构。滑模装置主要由面板、桁架、操作盘、提升架、支撑杆液压系统等部分组成。面板、桁架、操作盘、提升架等构件间均为焊接连接。
2.1面板
模板作为混凝土成型的模具，其质量（刚度、表面平整度）的好坏直接影响着脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量，面板采用厚度为5 mm的钢板制作，用50 mm×5 mm的角钢作筋肋，模板高度为1.26 m。为了便于脱模，模板按一定锥度设计，上下口相差2 mm[1]。
2.2桁架
架主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体，根据水平测压力计算，桁架可采用矩形桁架梁（截面尺寸为100 cm×100 cm），桁架梁主筋采用100 mm×10 mm的角钢，主肋采用63 mm×6 mm的角钢，斜肋均采用50 mm×5 mm的角钢。桁架与模板的连接采用50 mm×5 mm的角钢焊接。
2.3提升架
提升架是滑模与混凝土之间的联系构件，主要用于支撑模板体、桁架、滑模工作盘，加固桁架梁，避免变形，并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上，整个滑升荷载通过提升架传递给爬杆。爬杆采用直径为48 mm，管壁厚度为3.5 mm的焊管。根据施工常规设计，采用“F”型提升架。“F”型提升架主梁采用型号为18a的槽钢，高3 m，千斤顶底座为14 mm的钢板，筋板为10 mm的钢板。
2.4工作盘
作为滑模的主要受力构件之一和滑模施工的主要工作场地，工作盘中的各构件应有足够的强度和刚度。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，并通过提升架与模板连接成一体，此结构对模板起着横向支撑作用。该工作盘采用桁架上平面代替，盘面采用厚度为50 mm的木板铺平，为防止坠物，盘面必须密实、平整并保持清洁。
2.5辅助盘
在工作盘下方2.5 m处悬挂一辅助盘，辅助盘采用50 mm×5 mm的角钢组成，宽0.7 m，用厚度为50 mm的木板铺密实，用直径为16 mm的钢筋悬挂于桁架梁和提升架下。以便施工人员进行以下工作项目：即时对混凝土表面进行洒水养护，即时修补混凝土表面缺陷、扒出埋件，以及随时检查脱模后的混凝土质量。
2.6支撑杆
支撑杆的上段要穿过液压千斤顶的通心孔，下段则要埋在混凝土内，承受整个滑模荷载，并代替一根竖向钢筋存留在混凝土内。在选用HM-100型液压千斤顶的同时，选用直径为48 mm，管壁厚度为3.5 mm的焊管作为支撑杆，经过计算，其承载力及稳定性符合要求。
2.7液压系统
液压系统由YKT-36型液压控制台，HM-100型液压千斤顶，以及油管和其他附件组成。组装前必须检查管路是否畅通，耐压是否符合要求，有无漏油等现象，若有异常，及时排除。
2.8洒水管
为使脱模的混凝土得到良好养护，在辅助盘上固定一周直径为50 mm的塑料管，在此管朝向混凝土壁面一侧打若干小孔，高压水管与此管用三通接头相通，向此管供水，对脱模混凝土面进行及时养护。
3滑模施工工艺
滑模施工工艺流程的步骤，按先后顺序依次是：混凝土下料、平仓振捣、滑升、钢筋绑扎，并循环往复。
3.1混凝土下料
采用混凝土罐车运输混凝土至现场，由容积为1 m3的料斗通过卷扬机提升至工作面，再通过溜槽入仓。
3.2平仓振捣
混凝土入仓后，由人工摊平，然后振捣，采用直径为70 mm的插入式振动棒捣固，每层混凝土厚度不大于30 cm，捣固的顺序为先四周后两边，相邻两个插入位置的距离不大于振动棒作业半径的1.5倍，防止漏捣、重捣和捣固过量。
3.3滑模滑升
混凝土初次浇筑和模体的初次滑升，严格按以下6个步骤进行：第一步，使用半骨料的混凝土或砂浆浇筑10 cm厚的第一层；第二步，按分层厚度不大于30 cm的要求浇筑第二层；第三步，厚度达到70 cm时，开始滑升3～6 cm，检查脱模混凝土凝固是否合适；第四步，第四层浇筑后滑升6 m；第五步，浇筑第五层又滑升12～15 cm；第六步，第六层浇筑后滑升20 cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑和滑升[2]。混凝土浇筑采用分层对称浇筑，分层厚度不大于30 cm。
滑模的初次滑升要缓慢进行。在此过程中有负载的情况下，对液压装置、模板结构以及有关设施做全面检查，及时处理发现的问题，一切正常后才能进行正常滑升。
施工转入正常滑升时，应尽量保持连续作业，由专人观察脱模混凝土表面质量，以确定合适的滑升时间和滑升速度。在正常情况下，一般每日滑升3 m左右。
混凝土浇筑前应做混凝土固身凝固试验，应控制其固身凝固时间为6～8 h，固身初凝时间为13～15 h。为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性、流动性好，入仓坍落度在16～18 cm。严格控制砼外加剂参量，避免砼胶状粘模事故。脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉并能压出1 mm左右的指印，能用抹子抹光。检查脱模混凝土面，若平整可不做抹光处理；若有缺陷，应立即进行混凝土表面修补，一般用抹子在混凝土表面用原浆压平。
为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，可采取以下养护措施：在辅助盘上设洒水管，或设养护模，或用养护剂对脱模混凝土面进行及时养护。
3.4钢筋绑扎
钢筋在加工区下料后，通过三轮车运输至墩下，用卷扬机吊升至工作面，直径分别为16 mm和28 mm的钢筋采用套筒连接，其余采用焊接或绑扎，采用塑料垫块保证钢筋保护层厚度，刚开盘时，钢筋首先绑扎高度1.5～2 m，等混凝土浇筑到第六层并开始正常滑升后，每次绑扎30～50 cm，并一直保持混凝土面与钢筋面30 cm的距离。
4滑模施工要点
4.1测量控制
滑模的测量控制，采用悬挂重垂线的方式进行。在短边外模上口各设一根重垂线，以检测整个模体的偏移及扭转。利用千斤顶同步器进行水平控制，以确保整个模体垂直滑升。同时利用千斤顶的高差，进行模体微调纠偏，旋转或偏移较大时采用施加外力与调整局部千斤顶的高差进行纠偏。
4.2停滑措施及施工缝处理
滑模施工需连续进行，因结构需要或意外原因停滑时，应采取停滑措施，混凝土停止浇筑后，每隔15 min滑升1～2个行程，直至混凝土与模板不再粘结。由于停滑或施工工艺所需造成的施工缝，根据水工施工规范要求处理。
4.3滑模施工中出现问题及处理
滑模施工中常见的问题有以下几类，它们产生的主要原因和处理方法如下。
1）滑模体倾斜的主要原因是千斤顶工作不同步、荷载不对称。应利用千斤顶高差自身纠偏或施加一定的外力给予纠偏。包括处理滑模体倾斜在内的所有纠偏，都不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。滑模体平移、扭转等问题的处理方法与此类似。
2）爬杆弯曲，产生的主要原因是纠偏过晚或纠偏过急。爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑；弯曲严重时，切断爬杆，重新接长后再与下部爬杆焊接，并加焊“人”字型斜支撑。
3）模体变形，产生的主要原因是混凝土浇注不均匀、荷载不对称。对部分变形较小的模板，采用撑杆加压复原；变形严重时，将模板拆除修复。
4）混凝土表观缺陷，产生的主要原因是滑升速度过快、混凝土拌和质量不稳定。采用局部立模，补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。
在施工过程中务必要把好质量关，加强观测检查工作，确保运行状态良好，发现问题及时处理。综上所述，在薄壁墩施工中，应用滑模施工技术提高了施工生产效率，降低了施工成本，保证了施工质量，使工程施工工期缩短了半个月，体现了滑模施工技术在此类工程中的优势。
参考文献：
[1]尹基德.桥梁空心高墩液压爬模的设计与施工[J].城市道桥与防洪,1994(2):38-42.
[2]交通部第一公路局.公路桥涵施工手册[S].北京:人民交通出版社,2000.
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