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1、高墩柱液压滑模施工工艺分析与应用摘要：普通墩柱翻模施工具有安全性差、速度慢、外观质量不好控制等缺点。滑模施工目前在国内已经全面普及，通过对高墩柱滑模施工技术的进一步研究，掌握更加准确的试验数据，对滑模提升系统不断进行改造和创新，对滑模专用砼成分和外界条件深入剖析，使该施工工艺更加成熟，更具操作性，施工更加快捷，从而提高施工质量，达到创效增收的目的。关键词：墩柱 滑模 分析 应用一、拒马河2#桥墩柱工程概况由中铁十七局集团三公司承建的张涿高速公路（保定段）7标段拒马河2#大桥，上部构造采用悬浇连续刚构，下部结构采用肋板台、双薄壁墩，基础采用嵌岩桩基础。拒马河2#大桥共10座双薄壁墩，最高为65.
2、8m，单薄壁墩长7m，宽2.0m或2.2m或1.8m不等。墩底和墩顶4m位置墩柱截面为变截面，其余为等截面。拒马河2#大桥上跨拒马河，地处U型山谷，山谷风力很大，工期异常紧张，为在要求工期内保质保量完成墩身施工，墩柱采用滑模施工工艺，并对该工艺进一步研究。二、墩柱前期采用翻模施工的弊端 根据对现场现状的调查，普通的翻模施工具有以下不足：1.模板投入成本较多。拒马河2#桥共10个墩柱，要求所有墩柱施工同时进行，这就要求要有10套模板，因此模板投入较大，很大程度上增加了施工成本。2.循环速度较慢。翻模施工6m/循环，一般为6天/循环，时间较长，而且由于固定的工序和步骤，时间不能再加快。3.存在安全
3、隐患。翻模施工因为要涉及安拆模板，尤其是在拆卸模板时，没有一定的操作平台，因此存在较大的安全隐患。三、高墩柱液压墩柱滑模施工工艺分析与设计1.滑模结构设计1.1模板：悬挂在围圈上，沿着所施工的混凝土结构截面的周界组配，并随着混凝土的灌注由千斤顶带动向上滑升。1.2围圈：在模板的外侧，按结构断面形状上下各设置一道围圈，分别支承在千斤顶架的支承杆上。1.3支承杆：一端埋置于墩柱的混凝土中，一端穿千斤顶的心孔，作为千斤顶的支承杆承受施工过程中的全部荷载。1.4千斤顶：承受模板传来的全部荷载及风力。1.5顶架：千斤顶架悬挂在液压千斤顶上，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
4、载，并传递给支承杆，随千斤顶向上滑升。1.6操作平台：供施工人员在上面操作之用，支承在千斤顶架或围圈上，由大梁（或桁架）、铺板组成。1.7吊架：吊架悬挂在操作平台和千斤顶架的立柱上，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、拒马河2#桥桥墩的滑模设计：2.1拒马河2#桥双薄壁桥墩的滑模采用12001300矩形桁架梁作为模板的围圈。2.2桁架梁主梁采用1008角钢，腹杆采用636角钢。2.3模板采用5mm钢板，模板高度为1.26m，（也可以用P3015、P6015钢模板）。2.4提升动力：双薄壁桥墩采用12台10吨穿心式千斤顶，均匀布置在模板上面。2.5支承杆采用483.5
5、钢管，由于支承杆占用一根竖向钢筋的位置，在施工中可调整钢筋间距，保证顺利施工。 2.6为了便于砼脱模后进行砼养护及缺陷修补，在桁架梁下端吊挂一辅助平台，平台采用636角钢，辅助平台80cm宽，铺=5cm马道板，利用14钢筋每隔1.5m悬挂在桁梁上，外侧焊接围栏，以确保施工人员的安全。 2.7荷载计算（1）机具重量：3500kg（2）所有人员：4070kg = 2800kg（3）钢筋存量：3000kg（4）木模具铁件等：1000kg（5）48支承杆存量：1000kg（6）液压自重：300kg（7）围圈桁架及平台自重：12000kg（8）模板重量：（7+2.2）*439.0kg = 1808.35
6、2kg（9）吊架、挑角、辐射梁、加强槽钢及斜拉杆：1000kg（10）施工过程中动能冲击：5000kg（11）模板摩阻力： S =Lh=（7+2.2）41.26=36.8 f =SK =36.8270=9936kg 载荷总计：G=41344.352Kg =41.34T（12）支撑杆承载力：48支承杆弹性模量：E = 2.0104 48支承杆截面惯性矩：J=1218.68 (cm)4柔性平台的工况系数：a=0.7-1.0(取1.0)支承杆的安全系数：K=2支承杆的静空距离：Lo=70cm所以每个支承杆的承载能力：P承载力 =a40EJ/k (Lo+95)2 (KN) P承载力 =1402.010
7、41.219/2(70+95)2=17905.30kg =17.91TP承载力 =12根17.91=214.92T因为：P总承载力（214.92T）G总载荷（41.34T）结论：因为总承载力大于总载荷的2倍，通过上述计算和液压滑模施工规范要求，以上整体模具的设置和液压布局是规范合理的。四、滑模混凝土性能要求及滑升时间控制的专项研究 试验研究表明，当滑模混凝土配合比应满足下列方面的要求时，能更好的提高滑模施工的速度，保证施工质量。正常滑升速度在2030cmh(一般情况下，最低不少于10cmh，最高不大于40cmh)，即浇灌上一层混凝土时，下一层混凝土仍处于可塑状态，出模强度处于0.0.4MPa之
8、间为宜。根据试验数据得出混凝土早期强度随时间、温度发展实例见下表1、图1。这表明，当气温条件、施工速度、水泥品种或施工条件限制等因素的影响而不能达到上述要求时，必须于混凝土中掺入混凝土外加剂(早强剂或缓凝剂)。表1 滑动模板混凝土的早期强度混凝土强度等级混 凝 土 抗 压 强 度（Mpa）4h5h6h7h8hC30C250.15-0.250.08-0.120.250.350.120.200.350.550.200.300.550.800.300.450.801.250.450.65注：水泥为425号普通硅酸盐水泥；砂为中砂；石为535mm碎石；水灰比为0.50.53；拌制时气温应不低于20；养
9、护温度为2121.5。 图1 不同温度下混凝土强度增长曲线1混凝土与模板的摩阻力模板提升时，混凝土与模板的摩阻力是塑性状态下混凝土侧压力的函数，混凝土自重必须大于滑升时的摩阻力，才能保证结构混凝土不被带起或拉裂。模板滑升时与筒壁的摩阻力，包括模板与混凝土之间的粘结力、吸附力、新浇混凝土的侧压力以及由于千斤顶不同步，模板出现倒锥象或倾斜等增加的摩阻力。因影响因素多，很难确定其准确值，试验研究以及现场实践表明，其影响因素有：外界气温高低，混凝土在模板内的停留时间，提模间隔时间长短，浇灌层厚度，模板表面光滑程度等。在实际中，混凝土在模板内静停时间愈长，滑升速度越慢，出模强度越高，混凝土与模板之间的粘
10、结力就越大，摩阻力也越大。根据试验结果，模板和混凝土接触时间与摩阻力的关系，见表2。表2 模板和混凝土接触时间与摩阻力的关系模板与混凝土接触时间（h）1.52.03.0摩阻力（KN/m3）1.51.83.0减轻或消除混凝土与模板的粘结，可通过加快提升速度，并在提升模板的同时，用木锤等工具敲打模板背面，或在混凝土的上表面垂直向下施加一定的压力。2滑升间隔时间、滑升速度与混凝土的关系 滑升间隔时间、滑升速度(步距)与混凝土早期强度及其增长、出模强度、坍落度(水灰比)等因素有关。 在正常滑升时，混凝土出模后不坍落，用手指按压无指痕，但砂浆又不粘手，此种情况较佳。如果出模混凝土坍落或手指痕较深，砂浆粘
11、手，说明滑升时间过早，滑升速度过快；如果出模混凝土表面较干，手指按压无指痕或混凝土被模板带起，说明滑升时间已迟。见图2.此时划过之后需用干灰适当修补。正确掌握滑升间隔时间和停滑措施很重要，在正常滑升时，二次提升时间间隔一般不宜超过1h，气温较高时，应增加12次中间提升，每次提升高度为12行程，使模板与混凝土表面的摩阻力控制在适当范围内。因施工或其它原因造成不能连续滑升时，应及时采取停滑措施。当进行安装预埋件、钢筋或构件变截面等工作，需要降低滑升速度时，可于混凝土中掺入附加剂，控制出模的混凝土强度。 滑升步距一般控制在3040cm左右。五、浇注墩身混凝土 混凝土浇筑前应做混凝土固身凝固试验，应控
12、制其固身凝固时间6-8小时。为保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和异性好，坍落度为10-14cm。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1mm左右的指印，约0.1Mpa，能用抹子抹光。若脱模混凝土面平整，可不做抹光处理。如脱模混凝土面有缺陷，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。图2 滑模划过之后需适当修补 滑模施工混凝土分层均匀对称浇注，分层浇注厚度为30cm，浇注后混凝土表面距模板上缘的距离宜控制在1015cm。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,
13、禁止在模板滑升时振捣混凝土。混凝土出模强度应控制0.20.4MPa范围内,以防止坍塌变形。出模8h后开始养生。 为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，在辅助盘上设洒水对脱模混凝土面进行及时养护。六、滑模提升研究中滑模的提升时间的选择和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6070cm，分23层浇注，约需34h，随后即可将模板缓慢提升3cm，检查底层混凝土凝固的状况。若混凝土已达到0.20.4MPa的脱模强度时，可以将模板再提升35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
14、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，见图3滑模提升系统。图3 滑模提升系统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30cm/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
15、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，并进行准确的操平和找正工作，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。见图4桥墩滑模施工工艺流程图。七、施工控制与纠偏1.施工测量由于滑模施工时，模板是依靠在已浇筑的混凝土上，其几何尺寸的控制受到已浇筑混凝土影响较大，一但发生偏移和扭转，往往会受到已凝固混凝土导向的影响逐渐增大,因此施工精确测量放线，严格控制误差是很重要的。在一般情况下大多数用全站仪放出墩柱的控制点，在滑模架上挂5 kg20 kg的大垂球，见图5。在施工环境风力较大时，也可以考虑使用激光垂直仪测量垂直偏差。滑模平台则可使用水准联通管控制滑模的水平，同时还需要定时对墩柱中心及扭转进行坐标测量,以确保墩柱位置
