苏通大桥墩身施工方案(爬模)

施工技术方案

1. 概述

1.1工程概况

苏通大桥B2标水上墩身均采用钢筋混凝土分离式矩形薄壁墩，46＃－55＃单幅桥墩平面尺寸为6.5m ×4.2m ，56-64#单幅桥墩平面尺寸为6.5m ×4.5m 。距墩底4m 范围内和墩顶2m 范围内为实心段，中间为空心段，空心段上下2m 为倒角部分，下部壁厚由1.2m 渐变为0.7m ，上部壁厚由0.7m 渐变为1.2m ，中间壁厚为0.7m 。墩身纵向中心距桥梁中心线8.7m 。

墩身底标高为＋1.0m ，墩顶标高从46＃墩的＋41.592m 到64＃墩的＋61.842m 。混凝土标号为C40。

墩身受力主筋均采用直径32mm 的Ⅱ级钢筋，采用墩粗直螺纹连接。墩身受力主筋伸入承台混凝土中1.5m 。箍筋均采用直径12 mm的Ⅱ级钢筋，距离墩底4m 范围内和墩顶2m 范围内沿墩高15cm 一道，中间布置形式为50×10cm ＋N ×15cm ＋M ＋50×10cm ，N 和M 根据各墩墩身高度而定。

墩身施工均采用全自动液压爬模施工。共拟投入六套爬模，即三个墩六个墩柱的模板。墩身每节浇注高度为4m ，在变截面处和墩顶处进行部分调整。各墩分节段见表1。

1.2气象条件

桥址位于长江下游，临近长江入海口，地处中纬度地带，属北亚热带南部湿润季风气候。气候温和，四季分明，雨水充沛。主要灾害天气有暴雨、旱涝、连续阴雨、雷暴、台风、龙卷风、飙线、寒潮、霜冻、大雪和雾，因各墩间依次按顺序施工，总体施工时间较长，因此各种自然气象因素均有可能对墩身施工带来一定的影响，而其中尤其以风及雾的自然因素影响最大。

桥位地区年平均气温为15.40℃，年极端最高气温为42.20℃，年极端最低气温为-12.70℃，最高月平均气温为30.10℃，最低月平均气温为-0.20℃.

桥位地区年平均下雨日为120天左右，最多150天；年平均下雾日和雷暴日均为30天左右，最多可达60天。

因受热带风暴和台风影响，从5月下旬至11月下旬桥区位置均有可能遭受台风袭击，年均出现台风2.3～2.7次，7月上旬至9月中旬为台风多发期，8月份是台风影响最多的月份，约占40%。对墩身施工具有一定的影响。受季风气候影响，桥位地区盛行西北风，下半年以东南风为主，全年以偏东风出现频率最高。

桥位处江面不同重现期基本风速见表2.1。

桥位处江面不同重现期基本风速（m/s） 表2.1

2、施工工艺及方法

2.1 总体施工工艺

墩身施工主要采用液压自爬模系统，按每4m 高分节段进行施工。钢筋主筋采用墩粗直螺纹连接，每次接长为8m 。钢筋及其它小型材料、工索具采用一台80t.m 塔吊进行垂直方向运输。混凝土搅拌采用水上拌和船，混凝土垂直运输采用泵送。施工人员经过楼梯上下墩身。

2.2 总体施工流程

在承台施工完毕后，在承台上两柱间安装塔吊，接长钢筋，立模进行墩身首节段4m 施工。在首节段混凝土达到强度后，安装爬模系统，并绑扎钢筋进行第二节段混凝土灌注。在混凝土达到一定强度后，内、外脱模，安装爬轨及液压系统并爬升至第二节段，进行第三节段施工，并安装支撑架下方的下爬架。完成后进入正常爬架爬升、钢筋接长、关模、混凝土灌注、脱模、爬架爬升等工序，完成整个墩身施工。墩顶采用在墩身内侧壁埋设预埋件，安装牛腿，铺设预制板进行施工。

墩身施工工艺流程见图：2.2。

图2.2 墩身总体施工流程图

2.3 墩身施工 2.3.1爬模结构设计

在各墩身正式施工前必须完成墩身爬模结构设计及加工制作。液压爬模系统的设计由专业设计院设计，加工和专业加工厂家进行加工。

2.3.1.1 爬模设计条件及说明 ① 系统抗风能力：

爬升：6级风

锁定浇注砼：12级风

② 最大施工节段高度：4.5m 。 ③ 爬升倾斜角：0o

④ 额定垂直爬升能力：125KN 。

⑤ 模板、浇筑、钢筋绑扎工作平台（＋1，＋2、＋3、＋4层）

单层最大承载能力： 3KN/m2 总体额定承载能力： 3KN/ m

⑥ 爬升装置工作平台（0层）最大承载能力： 1.5KN/m2。 ⑦ 修饰及电梯入口平台（－1,-2层）

单层最大承载能力： 1.0KN/m2 ⑧ 供电方式： 三相四线交流，380/220V 2.3.1.2爬模构造设计

爬模主要由液压爬升体系、模板体系和工作平台体系组成。该体系每节混凝土浇注高度为4米。爬模总体构造见图：2.4。并附加一节0.5m 可拆卸模板，以适应不同的墩高，减少施工节段。

2

图2.4 爬模总体构造图 （单位：毫米）

（1）液压爬升体系

液压爬升体系：由预埋固定件、附墙悬挂件、爬升导轨、自锁提升件、液压缸、液压泵站。

（2）模板体系

外模板为钢模板，由面板、角钢、型钢背带及其锁定连接件、模板对拉螺杆组成。面板为6mm 厚钢板；竖向背带为角钢∠100×63×6，间距300mm ；横向背带为槽钢［8和双肢槽钢［16；模板共加工6套（一个墩两个墩柱，每个墩柱各一套）。

内模板同样采用钢模，面板为4mm 厚钢板，长边模板为倒角异型整块模板，短边模板在55＃墩以后由180cm 变为210cm ，上下两端为倒角模板。 竖向背带为角钢∠100×

63×6，横向背带为双肢槽钢[10。

墩身模板平面示意图见图：2.5，外模板示意图见图：2.6。

长边模板（一）

长边模板背带

长边模板（二）

长边模板（一）

图 2.5 墩身模板示意图

长边模板拼装图 短边模板拼装图

图 2.6 外模板示意图

模板调节支架由H 型钢、φ36的螺旋杆和劲板加工而成，H 型钢与爬升架焊接，螺旋杆通过小槽钢、丝杆套筒与H 型钢连接，通过旋动螺杆对外侧模进行调节并固定外侧模。

模板调节支架在浇注混凝土时安装和支撑模板，并承受部分混凝土侧压力。混凝土浇筑完毕后，拆模时旋松螺杆，通过手拉葫芦进行模板的脱模，再通过上部调节导链将模板后退，让出足够空间，进行模板维护工作。

模板调节支架见图：2.7。

图2.7 模板调节支架示意图

（3）工作平台体系

工作平台共分5层，两个上部工作平台（2＃、1＃）、一个主工作平台（0＃）、；两个下部工作平台（－1＃、－2＃）。主工作平台用于调节和支立外侧模，2＃、1＃平台用于帮扎钢筋和浇筑混凝土，－1＃平台主要用于爬升操作，－2＃平台用于拆卸锚固件和混凝土修饰。

（5）下吊架

下吊架由吊杆、横梁及斜撑组成。所有部件均为拼装构件，采用螺栓和销轴连接。共三层，主要供爬升装置操作，锚锥的拆除，墩身混凝土表面修饰及设置电梯入口的工作平台支架。

（6）动力装置与管路系统

系统由液压动力站、快换管路、液压缸和电控及其操作系统等几个主要部分构成。 2.3.1.4液压爬模工艺原理

爬模的爬升通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现。当爬模架处于工作状态

时，导轨和爬模架都支撑在安装在预埋锚锥的锚板上，两者之间无相对运动。退模后，在所浇段混凝土中预埋的锚锥上安装连接螺杆、锚板及锚靴，调整步进装置手柄方向来顶升导轨，爬架附墙不动，待导轨顶升到位并锁定在锚板及锚靴上后，操作人员转到下平台拆除导轨提升后露出的位于下平台处的锚板及锚靴等。解除爬模架上所有拉结，进入爬模架升降状态。调整步进行装置手柄方向顶升爬模架，导轨保持不动，爬模架就相对于导轨向上运动。在液压千斤顶一个行程行走完毕后，通过步进装置，一个爬头锁定爬升对象，一个爬头回缩或回伸，进行下一行程爬升，直至完成爬升过程。

爬架爬升示意图见图：2.8。

验段砼外形尺寸为5m （长）×4m （高）×0.5m （厚），为墩身每节段短边方向尺寸。实验段模板采用墩身施工时相同模板。通过实验段，主要应取得以下实验成果：

① 确定混凝土各种原材料最终选料。

② 确定墩身施工的混凝土最佳配合比。

③ 确定混凝土和易性能否满足施工要求。

④ 确定混凝土初凝时间≧6h ，终凝时间≦14小时是否满足施工要求。

⑤ 确定混凝土坍落度16-18cm 能否达到要求。

⑥ 确定混凝土24小时强度能否达到20MP 。

⑦ 确定模板刚度能否达到规范及施工要求。（要求模板变形不大于2mm ）

⑧ 确定混凝土表面光洁度是否满足要求。

⑨ 确定所选用的脱模剂使用效果能否达到规范、业主、监理要求。

实验段在墩身正式施工前2个月进行，以利于总结经验，改进工作及给墩身施工有

充足的准备时间。

2.3.3 塔机安装

墩身施工所用小型机具及钢筋等材料通过一台60t.m 塔机进行垂直运输。在墩身正

式施工前，必须完成该塔机的安装。

塔机通过预埋在承台表层混凝土上的地脚螺栓进行固定，安装位置位于两塔柱之

间。

随着墩柱施工的升高，塔机中间每间隔20m 用塔吊连接杆与墩柱连接，确保塔机安

全。

在各项准备工作就绪后，进行墩身施工。

2.3.4 墩身首节施工

墩身首节高度为4m ，最下面4m 为实心段，其上20cm 为变截面空心段。墩身首节

的作用在于给爬模的安装创造有利条件。

（1） 支架搭设

首节支架搭设采用Ф48×3mm 脚手管，支架搭设间距为100cm ×100cm ×100cm ，沿

墩身外围四周搭设三排，主要用以临时固定接长钢筋及起始段模板，并为模板支、拆及安装爬模搭设简易操作平台之用。

（2） 钢筋

墩身竖向钢筋主筋拟采用8m 定尺，上下主筋竖向连接采用镦粗直螺纹进行连接，

接头数量为同一断面钢筋总数量的50%。上、下接头断面错开1.2m 。水平环向钢筋采用手工单面搭接焊，搭接长度为10d 。实心段Φ25mm 水平主筋采用镦粗直螺纹连接。

钢筋绑扎时先接长内、外层主筋，接长时内、外层按同一方向同时进行。接长的钢

筋上端采用临时定位框固定于支架上。主筋接长完毕后，进行环向水平钢筋绑扎，形成整体钢筋骨架。

（3） 模板

首节外模板采用自爬模外组合模板，另在下方接长一节60cm 模板。在2m 高以上的

空心段部分，采用变截面特制模板，上面另安装0.6cm 高的模板，以弥补内模高度不足的60cm 高的直线段。墩身底部实心段采用钢板压模。

空心段模板采用Ф20对拉螺杆承受混凝土浇筑时的侧压力，实心段采用在承台表

面预埋铁件，设置支撑进行加固。

首节段模板安装前用铝合金条作靠尺，在墩身轮廓线内设置水泥砂浆带，防止漏浆。

模板下用木板调平。模板外支撑通过在承台表面层埋设预埋件用型钢进行支撑。首节模

脱模剂选用精炼植物油。

（4） 埋件

在首节混凝土中埋设自爬模爬升装置中的锚锥及内模支撑锚锥。

锚锥主要由伞形头、内连杆、锥形接头及高强螺栓等组成，是整个自爬模系统的最

终承力结构。锚锥通过堵头螺栓固定在外组合模板上，在关模后浇注混凝土时将其埋入混凝土中。脱模时拆下对拉螺杆及堵头螺栓，拉模板脱离混凝土面，安装连接螺栓。锚锥埋设示意图见图：2.10。

10组。内模板支撑锚锥一个一组，短边二个，长边3个，主要为内模立模时提供支撑。

通气管采用Ф10cm PVC管进行埋设并用钢筋固定。

（5） 混凝土

首节混凝土方量约为150m 。采用1台60m /h水上搅和船拌制，每小时实际拌和能

力为30-40m 3/h。混凝土运输采用泵送入仓，泵管最前一节采用塑料软管，便于布料。

混凝土浇注时先浇注实心段部分，实心段混凝土采用分层呈阶梯状从上游向下游方

向浇筑，分层厚度为30cm ，上、下层前后浇注距离保持1.50m 以上。

混凝土振捣采用Ф50型插入式振捣器进行振捣。振捣时严格按照混凝土操作规程

进行操作。空心段部分进行分层循环浇筑，分层厚度为30cm 。

墩身混凝土在达到2.5MP 后可以进行脱模，脱模后在混凝土表面喷洒养护剂及洒水

进行养护。

2.3.5 爬架安装

爬架安装主要是分三部分进行，第一部分在墩身首节混凝土浇筑后安装承重架及移

动模板支架部分; 第二部分系在第二节段安装混凝土浇筑后轨道、步进装置、爬头、动力装置等部分，第三部分安装爬架第一次爬升后外爬架。整个爬架的安装在80t.m 塔机配合下完成。

爬模各散件在工厂制作完毕后，运抵施工现场进行预拼装。将各散件在拼装场地拼

装成单元部件，并对各部件的功能进行检查和调试，发现问题及时与设计、制作方联系进行更正。

（1）首节混凝土浇筑后的安装

在首节混凝土浇筑后爬模安装的部件主要是保证第二节段混凝土浇筑所必须的部

件，按照安装顺序次是锚板、锚靴、承重架、移动模板支架、上爬架和内、外模板。

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用塔吊作辅助机具，脱开首节混凝土内、外模板，并吊出。在混凝土脱模后强度达

到20MP 后，通过连接螺栓将锚板安装在预埋的锚锥上，挂上锚靴，安装单片承重架，然后在承重架上安放主梁，进行移动模板支架及上爬架及分配梁的安装，并铺设木面板，形成平台。最后进行内、外模板的安装并调整到位，并在内外模板上安装下一节段预埋锚锥，浇筑第二节段混凝土。其中内模板支撑在预埋的内侧锚锥上。爬架第一步安装见

图2.11 第一步安装：锚板、锚靴、承重架、移动模板支架、模板、上爬架安装

（2）第二节段施工

在第二节段模板合拢之前，按钢筋混凝土规范对节段间施工接缝进行凿毛处理。

通过调整爬架上的移动板支架将模板调整到位后，合模前在模板底口采取封闭防止

漏浆的措施，即在内外侧壁上贴憎水海绵条后再合模夹紧。其余按一般常规方法进行混凝土浇筑，浇筑方法与首节空心段浇筑相同。

（3）墩身第二节段混凝土浇注后的安装

在第二节段混凝土达到脱模强度后，拆除对拉螺栓及锚锥堵头螺栓，通过移动模板

支架上的齿轮及齿条脱开模板距混凝土表面一定空间距离。

在第二节段混凝土强度达到20MP 以上后，在其预埋锚锥上安装锚板及锚靴。然后

依次安装爬升装置、轨道及下支撑并进行调整。最后进行液压控制系统的安装及调试。第二步安装见示意图：2.12。

图2.12 第二步安装：爬升装置、轨道、下支撑及动力、液压系统安装

（3）爬架爬升

爬架爬升按以下操作步骤进行：

调整步进装置手柄一致向下－→打开液压缸进油阀门－→启动液压控制柜－→拔

去安全销－→爬升爬架－→拔去承重销－→爬升爬架－→插上承重销和安全销－→关闭液压缸进油阀门，关闭液压控制柜，切断电源－→安装下支撑。

爬架第一次爬升示意图见图：2.13。

图2.13 爬架第一次爬升

（5）爬架第一次爬升后的安装

该次安装主要是完善爬架的下吊架，该吊架的作用在于提供锚锥拆除，墩身混凝土

表面修补及设置电梯入口的工作平台。整个下吊架均为拼装构件，采用螺栓和销轴连接。操作人员通过搭设的支架进行拼装。

至此，完成整个自爬架的安装，墩身施工进入正常的自爬模施工工序。

爬架最后部分安装见图：2.14。

图2.14 第四步：完善下爬架

2.3.6 墩身正常节段施工

墩身在进入正常节段施工后，均为每4m 一个节段进行重复循环作业，每个节段主

要工序包括：爬架爬升→接长墩身钢筋，并进行绑扎→关模并校核→浇筑混凝土→混凝土脱模、养护。

（1） 爬架爬升

爬架在自我爬升前，须先行进行轨道的爬升。轨道爬升流程如下：

确定混凝土强度达到20MP →安装上部锚板及锚靴→调整步进装置，使其摆杆一致

向上→打开液压缸进油阀门→启动液压控制柜→拆除顶部楔形块→爬升轨道→插入楔形块→关闭液压缸进油阀门，关闭液压控制柜，切断电源→安装下支撑。

在轨道爬升完成后，进行爬架爬升，爬架爬升按前述操作步骤进行操作。

（2） 钢筋

正常段钢筋用塔吊分批量的吊至爬模上爬架平台，然后进行接长、绑扎等常规施工。

（3） 模板

由于1#、2#、3#墩外形尺寸形式相同，故外模板共用一套模板; 3#墩与1#、2#相

比，内腔下部分相对较窄，因此在1#、2#墩墩身施工完毕后，对内模少量修改后用于3#墩内模板。

由于各墩内腔均存在三处2m 高变截面段，为减少对内模的修改次数以及为了适应

外模模数，另外制作变截面模板。该模板共加工一套，模板采用胶合板钢木混合模板，背楞及围檩与正常段内模相同。该段模板平面尺寸示意图见图：2.15。

1#、2#墩内壁变截面段模板平台图

3#墩内壁变截面段模板平台图

图2.15 变截面段模板净尺寸平面图 （单位：厘米）

爬模板板结构强度、变形计算见附录一。

3#墩身施工时，在1#、2#墩模板基础上对B 、C 号模板进行局部修改，即可用于3#

墩变截面处施工。

（4） 混凝土

混凝土通过附着在墩身壁体上的拖泵输送管输送至等浇筑混凝土节段处，经串筒入

仓，串筒下口高度距混凝土面小于2m 。其余按首节段浇筑混凝土的工艺进行常规施工。

2.3.7 墩顶施工

墩顶施工指1#墩的14、15号节段及2#、3#墩16号节段施工。

（1） 1#墩14号节段施工

2#、3#墩16号节段及1#墩15号节段采用在内侧壁预埋埋件，加焊钢牛腿，铺设

分配梁，在分配梁铺设底模并在上面进行钢筋骨架的绑扎及混凝土施工。

墩顶支座垫石预留钢筋采用测量定位放样后进行绑扎，并将其牢固于钢筋骨架上，

防止移位或下沉。

2.3.8 墩身施工测量控制

墩身顺桥向轴线测量控制采用在各承台上埋设测点，利用经纬仪在各墩间相互进行

控制。横向控制采用弯管目镜，利用顺桥向控制点，从下向上进行轴线控制。另外用GPS