特大橋高墩爬模施工質(zhì)量安全控制探討

岳蕓

（昆明建設(shè)管理有限公司，昆明 650034）

1 引言

隨著我國公路工程的發(fā)展，大橋、特大橋日益增多，橋梁墩高已超百米，其施工難度相應(yīng)增加，特別是地勢險要地區(qū)更為突出。爬升模板具備自爬的能力，無須起重機械調(diào)運，減少施工中運輸機械的工作量，節(jié)約施工中外腳手架，加快施工進度等優(yōu)點，在橋梁高墩施工中發(fā)揮著重要作用，其應(yīng)用結(jié)果優(yōu)點突出，表面平整光潔，轉(zhuǎn)角接縫平順，整體機構(gòu)緊湊，均勻爬升，操作方便安全[1]。本文以某特大橋主墩施工為例，根據(jù)設(shè)計圖紙、現(xiàn)場地形條件、氣象情況及工期要求，針對特大橋高墩施工采用自動液壓爬模施工方法，有針對性地介紹了橋梁高墩爬模施工質(zhì)量安全控制要點。

2 項目背景

某特大橋工程，處于山嶺重丘區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜。大橋全長748 m，主跨為103 m+190 m+103 m 跨徑連續(xù)剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，4 跨為30 m 結(jié)構(gòu)連續(xù)T 形梁，8 跨為29 m 結(jié)構(gòu)連續(xù)T形梁。其中5#、6#墩為特大橋主墩，各位于兩側(cè)的半山坡上，主墩根部離河谷60 m 左右高，主墩高104 m，為等截面薄壁空心雙肢墩（除墩頂和墩底2 m 是實心外），單肢外形尺寸為8.5 m×3.5 m，空心尺寸為6.5 m×2.3 m。水文、氣象條件：特大橋所在位置為亞熱帶高原季風(fēng)氣候，年最高氣溫31.2 ℃，最低氣溫-7.8 ℃，平均氣溫14.6 ℃；多年平均降雨量1 027.2 mm，雨季集中在5~10 月，季風(fēng)期一般在3~4 月，最大風(fēng)力可達(dá)10 級。該工程的實施由于受現(xiàn)場地形、氣候、工期的限制，特大橋主墩的施工采用自動液壓爬模施工方法施工。

3 液壓爬模施工體系的構(gòu)成、原理及工藝

該系統(tǒng)根據(jù)大橋主塔塔身施工的具體要求及相關(guān)技術(shù)條件，采用HF-ACS 100 型液壓自動爬模系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)施工節(jié)段高4.5 m，主墩共設(shè)23 個施工節(jié)段。爬模系統(tǒng)除自動爬升整個外模系統(tǒng)外，還為墩身的鋼筋、混凝土施工提供一個全封閉的安全操作平臺。

墩身內(nèi)模系統(tǒng)通過一臺80 t·m 塔吊將懸掛于內(nèi)模提升架的內(nèi)模整體一次性提升就位；墩身主筋采用鐓粗直螺紋連接，起重設(shè)備采用80 t·m 塔吊，混凝土采用HSZ90 強制式集中拌和站攪拌（實際攪拌能力為50 m3/h），混凝土的運輸采用4 輛10 m3混凝土罐車運輸，混凝土的入模采用IPF85B 車載高壓混凝土輸送泵（最大輸送量85 m3/h，最大垂直泵送高度120 m，泵管通過腳手管井字架固定于塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上）輸送。因墩身高度達(dá)104 m，墩身施工人員上下采用SC200/200 的雙籠式施工升降機完成。

3.1 構(gòu)成

液壓爬模施工設(shè)備由液壓系統(tǒng)、爬架系統(tǒng)及大面積模板系統(tǒng)3 大系統(tǒng)組成。液壓系統(tǒng)為整個系統(tǒng)爬升提供動力，由液壓動力站、快換管路、液壓缸和電控及其操作系統(tǒng)等幾個主要部分組成。爬架系統(tǒng)為整個墩身的鋼筋、模板、混凝土施工提供操作平臺，爬架系統(tǒng)包括預(yù)埋件、爬升裝置、外爬架、液壓系統(tǒng)通用部件及部分“非標(biāo)準(zhǔn)件”組成。大面積模板系統(tǒng)通過鋼梁結(jié)構(gòu)與爬升主體相連，液壓自動爬架設(shè)6 層工作平臺。單個爬升裝置的承載力為130 kN。爬升裝置由油缸驅(qū)動，操作十分方便快捷，液壓頂升系統(tǒng)依靠多臺液壓油缸、相關(guān)的控制部件組成，方便地完成提升工作。單個油缸通過控制調(diào)節(jié)器相互協(xié)調(diào)同步工作。整個5#、6#墩爬模系統(tǒng)共有32 套爬升裝置。在墩身施工過程中，設(shè)置在四周的爬升裝置均同步爬升，帶動大面板模板共同均勻上升。

3.2 簡要工作原理

1）起始澆筑段中，按照設(shè)計位置埋設(shè)錨錐，并保證其位置準(zhǔn)確。

2）混凝土達(dá)到強度要求后拆模，以起始段中預(yù)埋的錨錐為支點拼裝系統(tǒng)。

3）調(diào)整模板位置，保證定位精度，進行澆筑工作并埋設(shè)錨錐。

4）拆模，操作動力裝置控制器爬升軌道，使其上部與掛在預(yù)埋錨錐上的懸掛件固接，固定爬升軌道。

5）操作動力裝置控制器爬升爬架，帶動系統(tǒng)爬升至下一工作節(jié)段。

6）支模，并重復(fù)上述工作流程。

3.3 施工工藝

施工準(zhǔn)備—墩身鋼筋綁—預(yù)埋件施工—上一節(jié)段模板拆除、安裝爬模懸掛件—導(dǎo)軌爬升—爬架爬升—模板安裝加固—墩身混凝土澆筑、鑿毛、養(yǎng)護—施工升降機安裝—爬架拆除。

工期計劃：液壓爬模系統(tǒng)正常施工每節(jié)段時間為3~4 d，5#、6#施工期間屬于冬季，混凝土強度上升較慢，爬模系統(tǒng)爬升混凝土強度不低于20 MPa。第一節(jié)段施工10 d，爬模拼裝調(diào)試時間7 d，爬架拆除時間3 d。

4 高墩爬模施工質(zhì)量控制要點

4.1 鋼筋施工質(zhì)量控制

鋼筋數(shù)量滿足圖紙要求；主筋鐓粗直螺紋套筒連接質(zhì)量滿足要求；達(dá)到抽檢實驗頻率；套筒上下主筋旋入長度相同并且旋緊；鋼筋接頭錯開間距大于35 倍鋼筋直徑，并且不允許兩個及以上接頭連續(xù)出現(xiàn)，同一截面內(nèi)的接頭數(shù)量不得大于總數(shù)量的50%；焊接鋼筋焊縫長度及焊接質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求；鋼筋間距誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)；鋼筋保護層厚度在誤差允許范圍內(nèi)。

4.2 混凝土質(zhì)量控制

1）混凝土的強度必須達(dá)到設(shè)計要求值。

2）混凝土的外觀質(zhì)量控制，包括混凝土的顏色應(yīng)一致，表面應(yīng)光滑順直，蜂窩、麻面面積不得超過所在面面積的0.5%，不允許露筋等質(zhì)量缺陷，分節(jié)混凝土的錯臺應(yīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)，修補的拉桿孔等應(yīng)平整，顏色與墩身混凝土顏色一致，不允許有裂紋或裂縫出現(xiàn)。

3）混凝土的斷面尺寸、豎直度、軸線偏位、頂面高程應(yīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

4.3 測量控制

對于高橋墩來說，截面相對面積小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，施工時軸線很難精確控制，因此，高墩施工定位控制是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4.3.1 控制測量

該特大橋控制網(wǎng)進行獨立布網(wǎng)，采用GPS 靜態(tài)測量，從布設(shè)到施測嚴(yán)格按照國家測量規(guī)范進行，控制網(wǎng)測量成果分析上報批準(zhǔn)后使用。墩位主要利用控制網(wǎng)中的M3、M4、M5 這3個控制點進行控制測量。

4.3.2 施測組織

由項目專業(yè)技術(shù)部組成測量小組，根據(jù)圖紙計算精確坐標(biāo)，進行工程定位，按照規(guī)定程序進行檢查驗收，所有施測進度逐日安排，由組長按照項目總體進度計劃進行安排。

4.3.3 施測措施

1）組建精干的精測小組專門負(fù)責(zé)墩身的測量工作，配備先進的測量儀器，確保墩身的線性控制。該項目所用的是徠卡TS Ultra-2 全站儀。

2）為了防止儀器誤差導(dǎo)致墩身偏斜，每一模必須用全站儀測設(shè)中心與鉛垂儀校核一次。并對墩身尺寸進行一次復(fù)測以確保墩身線形控制。

3）堅持墩身中線的復(fù)測和墩身截面尺寸的測量檢查制度。

4）實行測量換手復(fù)核制度，對同一部位測量堅持兩個人獨立測量復(fù)核。

5）建立測量內(nèi)業(yè)復(fù)核制度，測量資料復(fù)核無誤后，報監(jiān)理工程師審查認(rèn)可，方可用于施工。

6）堅持相對恒溫、恒壓測量制度。

4.3.4 高墩控制測量與監(jiān)控

從墩中心定位、墩高程測量、垂直度測量3 個方面加以考慮。因此，必須精確測量放線，同時施工前復(fù)核好墩身軸線位置和標(biāo)高。標(biāo)高測量至每層模板的底口，根據(jù)不同的標(biāo)高計算出對應(yīng)的墩身截面尺寸，用以檢驗和控制模板的截面尺寸及坡度。其中空心墩的測量、監(jiān)控：

1）在大體積嵌巖基礎(chǔ)施工前，首先放出墩身十字線，做好型鋼支架，將墩身預(yù)埋鋼筋準(zhǔn)確定位并確保在整個施工過程中墩身鋼筋不位移、不偏斜。

2）在第一次立墩身模板時，采用平面坐標(biāo)法（與導(dǎo)線點聯(lián)測）準(zhǔn)確放出模板4 個控制點的平面位置，采用三角高程法測放出模板的頂面高程，然后利用鉛垂線測量模板的傾斜。

3） 以后每節(jié)段立模時均與第一次一樣測量控制放樣，而且還要對前一段進行竣工檢查（傾斜、平面偏差及兩柱之間的相對位置關(guān)系檢查）。

4）平面位置控制。將全站儀架于控制點，用極坐標(biāo)法通過控制模板位置來控制墩柱平面位置。由于溫度對模板、儀器影響較大，每次固定觀測時間定為溫度變化不大的早上7:00 左右。測量時先觀測大氣壓、溫度計讀數(shù)，輸入全站儀，通過儀器自動改正。

5）高程控制。每升模一次檢驗一次高程，其高程誤差應(yīng)符合規(guī)范要求，特別是墩頂最后一次必須控制好。

4.3.5 控制溫度及風(fēng)速對橋墩偏移影響的控制措施

當(dāng)?shù)貢円箿夭畲螅掖杭撅L(fēng)力較大，考慮到溫度及風(fēng)力對墩柱的影響，混凝土隨溫度的變化而膨脹及收縮，墩柱因風(fēng)力影響的擺動這些情況，為保證施工放樣的精確，特在承臺及墩身部布設(shè)控制點，監(jiān)控外界因素對墩柱的影響，找出規(guī)律，加以糾正。

以承臺上控制點來控制墩身的垂直度，利用鉛垂儀法控制。利用墩身上的控制點來檢測和控制墩身因外界影響的偏移量，理論上，同型控制點平面坐標(biāo)X、Y 是一致的，只是高程不相等，通過不同時間，不同溫度對控制點進行測量監(jiān)測，根據(jù)平面坐標(biāo)X、Y 隨高度、溫度、風(fēng)速的變化，經(jīng)過長期觀測，得出偏移量與高度、溫度、風(fēng)速的關(guān)系，在測量放樣時候加以糾正。

4.4 雨季、冬期施工質(zhì)量控制

1）雨季施工質(zhì)量控制：在雨季澆筑混凝土?xí)r，準(zhǔn)確測出砂、石料的含水率，及時對配合比進行調(diào)整，以保證混凝土的強度；在澆筑混凝土過程中如遇下雨，應(yīng)及時在上爬架頂?shù)闹鹘疃ㄎ患苌箱佋O(shè)彩條布或帆布，將整個澆筑范圍遮蓋，防止混凝土“洗澡”。

2）冬期施工質(zhì)量控制：如果連續(xù)5 d 室外日平均氣溫低于5 ℃時，應(yīng)采用冬期施工措施保證墩身施工質(zhì)量，結(jié)合本工程的實際情況，采用整個爬架覆蓋夾有保溫棉的帆布然后再用蒸汽養(yǎng)護法養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度不低于8 ℃。蒸汽是通過在每層爬架上放置電爐，然后再在電爐上安放水桶的方式獲取。使用電爐時所有電爐應(yīng)安裝漏電、短路保護器，并在爬架上配備足夠的干粉滅火器，以防止火災(zāi)發(fā)生。蒸汽養(yǎng)護的墩身混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的50%后即可停止蒸汽養(yǎng)護。

5 高墩爬模施工安全控制

1）凡患有高血壓、心臟病、恐高癥等不適合高空作業(yè)的人員不得參加高墩爬模施工。

2）參加高墩爬模施工的人員，必須熟知本工種的安全技術(shù)操作規(guī)程，特種作業(yè)人員必須持證上崗并具備相應(yīng)的技術(shù)素質(zhì)和安全應(yīng)變技能。

3）參加高墩爬模施工人員應(yīng)實行統(tǒng)一管理，凡上爬架人員必須持有項目部統(tǒng)一印制的施工作業(yè)證掛牌上崗，每天由電梯操作人員負(fù)責(zé)檢查。

4）規(guī)范使用勞動保護用品。進入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，進行高空及懸掛作業(yè)時應(yīng)系好安全帶，扣好保險并穿防滑靴。

5）爬架各層操作平臺四周設(shè)置安全網(wǎng)，使爬架形成一個繞塔身封閉的高空作業(yè)系統(tǒng)。安全網(wǎng)選型時注意不能太密。

6）高空作業(yè)所需的工索具及材料等應(yīng)放在工具箱內(nèi)或臨時固定，嚴(yán)禁上下拋擲工具及物體。

7）各類電器設(shè)備必須按三相四線制采取有效可靠的接地和漏電保護裝置。

8）爬架施工實行定員定崗制度，嚴(yán)格限制堆在爬架上的設(shè)備和材料數(shù)量。爬架上的設(shè)備及施工用具應(yīng)堆放整齊。

9）嚴(yán)禁在爬架上堆放除鋼筋以外的重物。單邊爬架上一次堆放鋼筋的總質(zhì)量不得超過1 t。所有堆放物應(yīng)盡量由多根梁均勻承載，不允許堆置在跨中。不得把工具、扎絲、箍筋等隨意放在腳手板上，以免滑下傷人。

10）電焊機必須設(shè)置有獨立的電源開關(guān)，禁止多臺電焊機共用一個電源開關(guān)。電源控制裝置應(yīng)安裝在便于操作的位置，周圍設(shè)安全通道。電焊機裸露接線柱須設(shè)置安全防護罩，其附近不得堆放易燃、易爆物品。

11）在爬架上進行焊接、切割作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)作業(yè)位置和環(huán)境定出危險范圍，禁止在作業(yè)下方及危險區(qū)域內(nèi)堆放可燃、易爆物品和停留人員。嚴(yán)禁把焊接電纜、氣體膠管、鋼絲繩混在一起。嚴(yán)禁對掛在吊鉤上的工件和設(shè)備進行切割。焊接、切割工作完畢應(yīng)及時清理現(xiàn)場，徹底消滅火種后，方可離開施工現(xiàn)場。

12）不得在爬架上抽煙。

13）夜間施工應(yīng)派安全員值班，并經(jīng)常到爬架上檢查安全情況，及時排除不安全的因素。

14）在爬架處于爬升和非爬升狀態(tài)時，都應(yīng)掛好保險繩。

15）凡進入爬架內(nèi)的工作人員，均應(yīng)嚴(yán)守規(guī)程。上下爬架時應(yīng)秩序井然，不準(zhǔn)爭先恐后、嬉戲打鬧、快跑急跳并應(yīng)及時關(guān)好平臺的門。嚴(yán)禁將頭或身體伸出防護欄桿東張西望、拋接物件。

16）保證現(xiàn)場24 h 有人值班。在每次下班前應(yīng)派專人（安全員）檢查爬架上是否存在火險或其他安全隱患存在。

17）按照“誰施工誰負(fù)責(zé)安全”的原則，落實各級人員的安全生產(chǎn)責(zé)任制，強化現(xiàn)場施工人員的“三不傷害”教育，提高施工人員的自我保護意識。

18）當(dāng)施工現(xiàn)場風(fēng)速：小于或等于20 m/s（8 級）時，現(xiàn)場正常作業(yè)；大于20 m/s 且小于或等于28 m/s（10 級）時，爬架不能爬升，安裝模板與爬架之間抗風(fēng)拉桿，其他情況工作正常；大于28 m/s 且小于或等于57 m/s 時，現(xiàn)場暫停施工。根據(jù)天氣預(yù)報，當(dāng)惡劣氣候來臨前，將內(nèi)外模板合攏、安裝好模板與爬架之間的抗風(fēng)拉桿、撤離轉(zhuǎn)移臨時設(shè)備等，做好施工現(xiàn)場人員及有關(guān)設(shè)備、設(shè)施的撤離、轉(zhuǎn)移及加固工作，確保人、機、設(shè)施的安全

19） 每次爬架爬升前必須按要求填寫液壓爬模系統(tǒng)爬升準(zhǔn)備工作檢查表。

20）施工升降機必須專人操作并且持證上崗；經(jīng)常檢查附著的焊接質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)隱患及時排除；嚴(yán)格按照《施工升降機安全操作規(guī)程》操作。

21）塔吊操作和指揮人員應(yīng)有專人負(fù)責(zé)并且持證上崗；定期檢查鋼絲繩完好情況和附著的焊縫，發(fā)現(xiàn)隱患及時排除；嚴(yán)格按照《塔式起重機安全操作規(guī)程》操作。

6 結(jié)語

通過以上措施，該特大橋按計劃圓滿完成，未發(fā)生安全質(zhì)量事故。歸納起來主要是嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，施工前對該特大橋特別是高墩施工質(zhì)量安全進行全面考慮和布置，尤其是各項安全防護措施應(yīng)充分到位；施工中專職安全員跟蹤作業(yè)，各崗位責(zé)任到人，各工序認(rèn)真檢查復(fù)查，及時發(fā)現(xiàn)、制止并糾正施工中的安全隱患、違規(guī)操作、施工缺陷；施工后，每個節(jié)段完成后都進行認(rèn)真總結(jié)，保持好的做法經(jīng)驗，不足之處及時改正，使現(xiàn)場管理水平不斷提高。