特大桥高墩爬模施工质量安全控制探讨

岳芸

（昆明建设管理有限公司，昆明 650034）

1 引言

随着我国公路工程的发展，大桥、特大桥日益增多，桥梁墩高已超百米，其施工难度相应增加，特别是地势险要地区更为突出。爬升模板具备自爬的能力，无须起重机械调运，减少施工中运输机械的工作量，节约施工中外脚手架，加快施工进度等优点，在桥梁高墩施工中发挥着重要作用，其应用结果优点突出，表面平整光洁，转角接缝平顺，整体机构紧凑，均匀爬升，操作方便安全[1]。本文以某特大桥主墩施工为例，根据设计图纸、现场地形条件、气象情况及工期要求，针对特大桥高墩施工采用自动液压爬模施工方法，有针对性地介绍了桥梁高墩爬模施工质量安全控制要点。

2 项目背景

某特大桥工程，处于山岭重丘区，地质条件复杂。大桥全长748 m，主跨为103 m+190 m+103 m 跨径连续刚构的结构形式，4 跨为30 m 结构连续T 形梁，8 跨为29 m 结构连续T形梁。其中5#、6#墩为特大桥主墩，各位于两侧的半山坡上，主墩根部离河谷60 m 左右高，主墩高104 m，为等截面薄壁空心双肢墩（除墩顶和墩底2 m 是实心外），单肢外形尺寸为8.5 m×3.5 m，空心尺寸为6.5 m×2.3 m。水文、气象条件：特大桥所在位置为亚热带高原季风气候，年最高气温31.2 ℃，最低气温-7.8 ℃，平均气温14.6 ℃；多年平均降雨量1 027.2 mm，雨季集中在5~10 月，季风期一般在3~4 月，最大风力可达10 级。该工程的实施由于受现场地形、气候、工期的限制，特大桥主墩的施工采用自动液压爬模施工方法施工。

3 液压爬模施工体系的构成、原理及工艺

该系统根据大桥主塔塔身施工的具体要求及相关技术条件，采用HF-ACS 100 型液压自动爬模系统，标准施工节段高4.5 m，主墩共设23 个施工节段。爬模系统除自动爬升整个外模系统外，还为墩身的钢筋、混凝土施工提供一个全封闭的安全操作平台。

墩身内模系统通过一台80 t·m 塔吊将悬挂于内模提升架的内模整体一次性提升就位；墩身主筋采用镦粗直螺纹连接，起重设备采用80 t·m 塔吊，混凝土采用HSZ90 强制式集中拌和站搅拌（实际搅拌能力为50 m3/h），混凝土的运输采用4 辆10 m3混凝土罐车运输，混凝土的入模采用IPF85B 车载高压混凝土输送泵（最大输送量85 m3/h，最大垂直泵送高度120 m，泵管通过脚手管井字架固定于塔吊标准节上）输送。因墩身高度达104 m，墩身施工人员上下采用SC200/200 的双笼式施工升降机完成。

3.1 构成

液压爬模施工设备由液压系统、爬架系统及大面积模板系统3 大系统组成。液压系统为整个系统爬升提供动力，由液压动力站、快换管路、液压缸和电控及其操作系统等几个主要部分组成。爬架系统为整个墩身的钢筋、模板、混凝土施工提供操作平台，爬架系统包括预埋件、爬升装置、外爬架、液压系统通用部件及部分“非标准件”组成。大面积模板系统通过钢梁结构与爬升主体相连，液压自动爬架设6 层工作平台。单个爬升装置的承载力为130 kN。爬升装置由油缸驱动，操作十分方便快捷，液压顶升系统依靠多台液压油缸、相关的控制部件组成，方便地完成提升工作。单个油缸通过控制调节器相互协调同步工作。整个5#、6#墩爬模系统共有32 套爬升装置。在墩身施工过程中，设置在四周的爬升装置均同步爬升，带动大面板模板共同均匀上升。

3.2 简要工作原理

1）起始浇筑段中，按照设计位置埋设锚锥，并保证其位置准确。

2）混凝土达到强度要求后拆模，以起始段中预埋的锚锥为支点拼装系统。

3）调整模板位置，保证定位精度，进行浇筑工作并埋设锚锥。

4）拆模，操作动力装置控制器爬升轨道，使其上部与挂在预埋锚锥上的悬挂件固接，固定爬升轨道。

5）操作动力装置控制器爬升爬架，带动系统爬升至下一工作节段。

6）支模，并重复上述工作流程。

3.3 施工工艺

施工准备—墩身钢筋绑—预埋件施工—上一节段模板拆除、安装爬模悬挂件—导轨爬升—爬架爬升—模板安装加固—墩身混凝土浇筑、凿毛、养护—施工升降机安装—爬架拆除。

工期计划：液压爬模系统正常施工每节段时间为3~4 d，5#、6#施工期间属于冬季，混凝土强度上升较慢，爬模系统爬升混凝土强度不低于20 MPa。第一节段施工10 d，爬模拼装调试时间7 d，爬架拆除时间3 d。

4 高墩爬模施工质量控制要点

4.1 钢筋施工质量控制

钢筋数量满足图纸要求；主筋镦粗直螺纹套筒连接质量满足要求；达到抽检实验频率；套筒上下主筋旋入长度相同并且旋紧；钢筋接头错开间距大于35 倍钢筋直径，并且不允许两个及以上接头连续出现，同一截面内的接头数量不得大于总数量的50%；焊接钢筋焊缝长度及焊接质量必须满足规范要求；钢筋间距误差在规范允许范围内；钢筋保护层厚度在误差允许范围内。

4.2 混凝土质量控制

1）混凝土的强度必须达到设计要求值。

2）混凝土的外观质量控制，包括混凝土的颜色应一致，表面应光滑顺直，蜂窝、麻面面积不得超过所在面面积的0.5%，不允许露筋等质量缺陷，分节混凝土的错台应在规范允许范围内，修补的拉杆孔等应平整，颜色与墩身混凝土颜色一致，不允许有裂纹或裂缝出现。

3）混凝土的断面尺寸、竖直度、轴线偏位、顶面高程应在规范允许范围内。

4.3 测量控制

对于高桥墩来说，截面相对面积小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，施工时轴线很难精确控制，因此，高墩施工定位控制是关键环节。

4.3.1 控制测量

该特大桥控制网进行独立布网，采用GPS 静态测量，从布设到施测严格按照国家测量规范进行，控制网测量成果分析上报批准后使用。墩位主要利用控制网中的M3、M4、M5 这3个控制点进行控制测量。

4.3.2 施测组织

由项目专业技术部组成测量小组，根据图纸计算精确坐标，进行工程定位，按照规定程序进行检查验收，所有施测进度逐日安排，由组长按照项目总体进度计划进行安排。

4.3.3 施测措施

1）组建精干的精测小组专门负责墩身的测量工作，配备先进的测量仪器，确保墩身的线性控制。该项目所用的是徕卡TS Ultra-2 全站仪。

2）为了防止仪器误差导致墩身偏斜，每一模必须用全站仪测设中心与铅垂仪校核一次。并对墩身尺寸进行一次复测以确保墩身线形控制。

3）坚持墩身中线的复测和墩身截面尺寸的测量检查制度。

4）实行测量换手复核制度，对同一部位测量坚持两个人独立测量复核。

5）建立测量内业复核制度，测量资料复核无误后，报监理工程师审查认可，方可用于施工。

6）坚持相对恒温、恒压测量制度。

4.3.4 高墩控制测量与监控

从墩中心定位、墩高程测量、垂直度测量3 个方面加以考虑。因此，必须精确测量放线，同时施工前复核好墩身轴线位置和标高。标高测量至每层模板的底口，根据不同的标高计算出对应的墩身截面尺寸，用以检验和控制模板的截面尺寸及坡度。其中空心墩的测量、监控：

1）在大体积嵌岩基础施工前，首先放出墩身十字线，做好型钢支架，将墩身预埋钢筋准确定位并确保在整个施工过程中墩身钢筋不位移、不偏斜。

2）在第一次立墩身模板时，采用平面坐标法（与导线点联测）准确放出模板4 个控制点的平面位置，采用三角高程法测放出模板的顶面高程，然后利用铅垂线测量模板的倾斜。

3） 以后每节段立模时均与第一次一样测量控制放样，而且还要对前一段进行竣工检查（倾斜、平面偏差及两柱之间的相对位置关系检查）。

4）平面位置控制。将全站仪架于控制点，用极坐标法通过控制模板位置来控制墩柱平面位置。由于温度对模板、仪器影响较大，每次固定观测时间定为温度变化不大的早上7:00 左右。测量时先观测大气压、温度计读数，输入全站仪，通过仪器自动改正。

5）高程控制。每升模一次检验一次高程，其高程误差应符合规范要求，特别是墩顶最后一次必须控制好。

4.3.5 控制温度及风速对桥墩偏移影响的控制措施

当地昼夜温差大，且春季风力较大，考虑到温度及风力对墩柱的影响，混凝土随温度的变化而膨胀及收缩，墩柱因风力影响的摆动这些情况，为保证施工放样的精确，特在承台及墩身部布设控制点，监控外界因素对墩柱的影响，找出规律，加以纠正。

以承台上控制点来控制墩身的垂直度，利用铅垂仪法控制。利用墩身上的控制点来检测和控制墩身因外界影响的偏移量，理论上，同型控制点平面坐标X、Y 是一致的，只是高程不相等，通过不同时间，不同温度对控制点进行测量监测，根据平面坐标X、Y 随高度、温度、风速的变化，经过长期观测，得出偏移量与高度、温度、风速的关系，在测量放样时候加以纠正。

4.4 雨季、冬期施工质量控制

1）雨季施工质量控制：在雨季浇筑混凝土时，准确测出砂、石料的含水率，及时对配合比进行调整，以保证混凝土的强度；在浇筑混凝土过程中如遇下雨，应及时在上爬架顶的主筋定位架上铺设彩条布或帆布，将整个浇筑范围遮盖，防止混凝土“洗澡”。

2）冬期施工质量控制：如果连续5 d 室外日平均气温低于5 ℃时，应采用冬期施工措施保证墩身施工质量，结合本工程的实际情况，采用整个爬架覆盖夹有保温棉的帆布然后再用蒸汽养护法养护，养护温度不低于8 ℃。蒸汽是通过在每层爬架上放置电炉，然后再在电炉上安放水桶的方式获取。使用电炉时所有电炉应安装漏电、短路保护器，并在爬架上配备足够的干粉灭火器，以防止火灾发生。蒸汽养护的墩身混凝土强度达到设计强度的50%后即可停止蒸汽养护。

5 高墩爬模施工安全控制

1）凡患有高血压、心脏病、恐高症等不适合高空作业的人员不得参加高墩爬模施工。

2）参加高墩爬模施工的人员，必须熟知本工种的安全技术操作规程，特种作业人员必须持证上岗并具备相应的技术素质和安全应变技能。

3）参加高墩爬模施工人员应实行统一管理，凡上爬架人员必须持有项目部统一印制的施工作业证挂牌上岗，每天由电梯操作人员负责检查。

4）规范使用劳动保护用品。进入施工现场必须戴安全帽，进行高空及悬挂作业时应系好安全带，扣好保险并穿防滑靴。

5）爬架各层操作平台四周设置安全网，使爬架形成一个绕塔身封闭的高空作业系统。安全网选型时注意不能太密。

6）高空作业所需的工索具及材料等应放在工具箱内或临时固定，严禁上下抛掷工具及物体。

7）各类电器设备必须按三相四线制采取有效可靠的接地和漏电保护装置。

8）爬架施工实行定员定岗制度，严格限制堆在爬架上的设备和材料数量。爬架上的设备及施工用具应堆放整齐。

9）严禁在爬架上堆放除钢筋以外的重物。单边爬架上一次堆放钢筋的总质量不得超过1 t。所有堆放物应尽量由多根梁均匀承载，不允许堆置在跨中。不得把工具、扎丝、箍筋等随意放在脚手板上，以免滑下伤人。

10）电焊机必须设置有独立的电源开关，禁止多台电焊机共用一个电源开关。电源控制装置应安装在便于操作的位置，周围设安全通道。电焊机裸露接线柱须设置安全防护罩，其附近不得堆放易燃、易爆物品。

11）在爬架上进行焊接、切割作业时，应根据作业位置和环境定出危险范围，禁止在作业下方及危险区域内堆放可燃、易爆物品和停留人员。严禁把焊接电缆、气体胶管、钢丝绳混在一起。严禁对挂在吊钩上的工件和设备进行切割。焊接、切割工作完毕应及时清理现场，彻底消灭火种后，方可离开施工现场。

12）不得在爬架上抽烟。

13）夜间施工应派安全员值班，并经常到爬架上检查安全情况，及时排除不安全的因素。

14）在爬架处于爬升和非爬升状态时，都应挂好保险绳。

15）凡进入爬架内的工作人员，均应严守规程。上下爬架时应秩序井然，不准争先恐后、嬉戏打闹、快跑急跳并应及时关好平台的门。严禁将头或身体伸出防护栏杆东张西望、抛接物件。

16）保证现场24 h 有人值班。在每次下班前应派专人（安全员）检查爬架上是否存在火险或其他安全隐患存在。

17）按照“谁施工谁负责安全”的原则，落实各级人员的安全生产责任制，强化现场施工人员的“三不伤害”教育，提高施工人员的自我保护意识。

18）当施工现场风速：小于或等于20 m/s（8 级）时，现场正常作业；大于20 m/s 且小于或等于28 m/s（10 级）时，爬架不能爬升，安装模板与爬架之间抗风拉杆，其他情况工作正常；大于28 m/s 且小于或等于57 m/s 时，现场暂停施工。根据天气预报，当恶劣气候来临前，将内外模板合拢、安装好模板与爬架之间的抗风拉杆、撤离转移临时设备等，做好施工现场人员及有关设备、设施的撤离、转移及加固工作，确保人、机、设施的安全

19） 每次爬架爬升前必须按要求填写液压爬模系统爬升准备工作检查表。

20）施工升降机必须专人操作并且持证上岗；经常检查附着的焊接质量，发现隐患及时排除；严格按照《施工升降机安全操作规程》操作。

21）塔吊操作和指挥人员应有专人负责并且持证上岗；定期检查钢丝绳完好情况和附着的焊缝，发现隐患及时排除；严格按照《塔式起重机安全操作规程》操作。

6 结语

通过以上措施，该特大桥按计划圆满完成，未发生安全质量事故。归纳起来主要是严格执行相关规范标准，施工前对该特大桥特别是高墩施工质量安全进行全面考虑和布置，尤其是各项安全防护措施应充分到位；施工中专职安全员跟踪作业，各岗位责任到人，各工序认真检查复查，及时发现、制止并纠正施工中的安全隐患、违规操作、施工缺陷；施工后，每个节段完成后都进行认真总结，保持好的做法经验，不足之处及时改正，使现场管理水平不断提高。