《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》是中國鐵建十一局集團有限公司（簡稱：中鐵十一局集團有限公司）完成的工程建設類施工工法；主要完成人為邱硯秀、明艷華、熊強艷、李正鴻和寧煜澤；該工法適用範圍是鐵路和公路橋樑不同形式高墩施工；經改裝後也可用於水塔、煙囪等高聳構築物的施工；高層建築全剪力牆整體現澆結構爬模施工亦可參照該工法實施；該工法不受天氣影響，可24小時不間斷施工；如當受條件限制時，亦可隨時停止爬升。
《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》主要的工法特點是：採用的頂桿外置式液壓提昇平台爬模系統，爬架剛度大，工作平台穩定、可靠，不易發生扭轉，墩身線形易於控制，能有效保證施工質量；該系統液壓提昇平台自動化程度高，操作簡便，施工工藝容易掌握；結構簡單，加工方便；採用該工法，施工速度快，勞動強度低；與內爬式翻升鋼模板系統相比，該工法無須在墩身內預埋支承桿件或套管，解決了套管或頂桿與混凝土粘連的施工難題，簡化了施工工藝，省工、省料，提高了經濟效益。
2011年9月30日，《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法
- 工法編號：YJGF42-2002
- 類別：工程建設類
- 完成單位：中鐵十一局集團有限公司
- 主要完成人：邱硯秀、明艷華、熊強艷、李正鴻、寧煜澤
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,工藝流程,操作要點,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著中國國民經濟的發展，中國鐵路、高等級公路和高速鐵路客運專線的大規模建設中高橋墩大量出現，為了適應高速鐵路客運專線高標準建造高橋墩的需要，中鐵十一局集團有限公司在原有的滑模、內爬式翻升鋼模板施工技術的基礎上，對原有工法加以整理和改進，研製了頂桿外置式液壓提昇平台爬模系統，並套用於禹閻高速公路金水溝特大橋、歸連鐵路大新田大橋、西銅高速公路濁峪河特大橋、銅黃高速公路孫家河特大橋等工程中。在工程的實踐的基礎上，中鐵十一局集團有限公司總結完成了《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》。
工法特點
《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》與原有工法比較，存在如下特點：
1、該工法採用的頂桿外置式液壓提昇平台爬模系統，爬架剛度大，工作平台穩定、可靠，不易發生扭轉，墩身線形易於控制，能有效保證施工質量。
2、該系統液壓提昇平台自動化程度高，操作簡便，施工工藝容易掌握；結構簡單，加工方便。
3、採用該工法，施工速度快，勞動強度低。
4、與內爬式翻升鋼模板系統相比，該工法無須在墩身內預埋支承桿件或套管，解決了套管或頂桿與混凝土粘連的施工難題，簡化了施工工藝，省工、省料，提高了經濟效益。
操作原理
適用範圍
《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》的適用範圍包括：
1、鐵路和公路橋樑不同形式高墩施工。經改裝後也可用於水塔、煙囪等高聳構築物的施工。高層建築全剪力牆整體現澆結構爬模施工亦可參照該工法實施。
2、該工法不受天氣影響，可24小時不間斷施工。當受條件限制時，亦可隨時停止爬升。
工藝原理
《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》的頂桿外置式液壓提升爬模系統由工作平台、爬架裝置、吊架、模板系統、中線控制系統、液壓提升設備及附屬設定等部分組成，參見下圖：
頂桿外置式液壓提昇平台爬模系統示意圖
其工藝原理是：將工作平台經爬架裝置支承於墩身模板上，並用穿心式千斤頂將其提升至一定高度（一般為一節模板高度）。平台上懸掛吊架，在吊架上進行模板的拆卸、提升、安裝及鋼筋綁紮等作業。
混凝土的灌注、搗固、吊架位移及中線控制等作業則在工作平台上進行。模板設3層，循環交替爬升。在施工中，當第三層混凝土灌注完畢後，全部釋放爬桿受力螺栓。裝好爬桿，工作平台全部由墊梁受力，提升工作平台到位後，將爬桿受力螺栓擰緊，工作平台由爬桿受力。拆除第一層模板頂桿，將墊梁移至第二節模板頂部，拆除並提升第一層模板至第三層模板上方，進行安裝、校正，然後綁紮鋼筋，灌注混凝土，如此循環上升，直至完成整個墩身的施工。
1、工作平台由縱橫樑（圓形墩則為輻射梁）、步板、欄桿、扶手及連線平台（在雙壁墩施工中使用）等組成。工作平台隨千斤頂的爬升而提升，它既是作業及堆放小型料品的主要場所，又是提升架、吊架、千斤頂的支承體系。工作平台與模板連為一體，增強了平台的穩定性。
2、爬架裝置由頂桿、爬桿及墊梁組成。用於支承平台重量及施工荷載，並通過爬架模板將該荷載轉承於已施工的墩身上，是受力轉換體系的中介裝置。不收坡、單面收坡的矩形墩的爬架裝置較易設定，收坡墩則需通過收坡絲桿帶動該裝置進行墩身收坡，施工中控制稍難。
3、吊架用於提供組裝模板及混凝土養生所需的操作面。根據墩身情況可分為固定式和活動式兩種。活動式吊架在人力作用下可沿縱橫樑移動。其上安裝活動或固定欄桿與扶手，隨吊架移動，減少平台的工作面積，增加平台的穩定性，減少施工安全隱患。
4、模板系統是頂桿外置式爬模的重要組成部分，分外模、內模（空心墩設定）及圍帶3部分組成。外模分固定和抽動（大、中、小3種規格）2種類型。矩形墩及圓形墩模板配置較為方便。對於異形墩，為保證橋墩施工質量，圓端部分宜採用曲率可調模板，視墩身外形採用型鋼圍帶（直段）或扁鋼柔性圍帶（圓端段）。內模則分固定、抽動及錯動模板3種類型，採用型鋼圍帶。圍帶是模板加固，保證墩身外形尺寸必不可少的組成部分。模板間用螺栓連線，內外模板採用圓鋼作為拉筋並加內撐使之成為整體。模板拆裝翻升由人力藉助捯鏈、塔吊等起重設備完成。
5、液壓提升設備由穿心式千斤頂、液壓控制台、高壓輸油管、分油閥及限位器等組成，是平台提升的動力設備。
6、輔助設備包括雷射鉛直儀、經緯儀、水準儀、配電盤、混凝土養生水管、雨蓬及安全網等。
工藝流程
工藝流程參見下圖：
工藝流程圖
實施作業時，模板翻升、豎向鋼筋採取螺栓連線、其餘鋼筋均採用綁紮、灌注混凝土及工作平台的提升等項工作是相互聯繫，循環進行，直至墩帽下端為止。其間穿插平台對中調平、接長頂桿、混凝土養生及預埋件埋設等項工作。
操作要點
一、爬模組裝
1、組裝順序參見下圖：
爬模系統組裝順序圖
2、組裝注意事項及技術要求
（1）平台必須對中調平，平台上機具、材料應均布放置。
（2）第一節模板組裝時，必須保證控制中線、水平精度等質量指標，模板間連線縫保證密貼。
（3）所有螺栓在安裝前應塗油，安裝時必須加墊圈擰緊，拆除後再浸油除銹。
（4）電氣安裝必須做好接地保護，接頭應牢固，絕緣應可靠。
（5）液壓設備安裝時必須嚴格按產品技術要求進行。
（6）第三節模板組裝時，安裝吊架並綁紮好安全網。
（7）兩側模板間必須按設計要求加拉筋和撐木。
（8）爬模組裝完並在施工過程中，必須經常不定時檢查模板情況，查出隱患及時更改，保證施工質量和安全。
二、鋼筋綁紮及模板調整、加固
1、鋼筋安裝可在爬模組裝過程中同時進行，根據墩身外形及鋼筋布置等具體情況，亦可在組裝後進行鋼筋綁紮，墩身內布置有連繫筋時，則應在翻模調整完畢後拉設連繫筋，避免各工序相互影響。
2、組裝完畢的爬模系統需按規範要求進行調整，並用拉筋進行加固，確保在混凝土灌注過程中，模板不致變形而影響工程質量。
三、灌注混凝土
1、高橋墩混凝土，宜採用高壓混凝土輸送泵施工，輸送泵管不得直接與工作平台相連，可與塔吊或專用豎向井架固定，需採用鋼管簡易架與工作平台相隔離。
2、混凝土分層均勻對稱灌注，防止模板因混凝土側壓力而發生變形位移等；分層厚度宜為30厘米。
3、搗固須密實，搗固棒不得插入過深，不得漏搗、過振和碰擊模板、鋼筋。
4、振搗過程中，應防止鋼筋及預埋件在混凝土初凝前移位，澆築混凝土時加強檢查，發現問題及時處理。
5、混凝土終凝後進行表面鑿毛，並用高壓水槍沖洗，加強混凝土養生，下次混凝土澆筑前表面必須清除乾淨。
四、平台提升
1、提昇平台可在混凝土灌注後或主筋接長後進行。
2、平台提升高度以能滿足一節模板組裝高度即可（可預留0.2米高的操作空間），切忌空提過高。
3、平台提升過程中應注意隨時進行糾偏、調平。
4、遇特殊情況（如橫聯施工），必須空提3~4米高時，則需增加內撐桿（內爬桿），加強平台的穩定性。
5、平台提升過程中，應根據情況，安排3~4人對爬桿、吊架、螺栓等跟蹤檢查，防止脫空、掛擋等安全事故發生。
五、模板爬升
1、模板爬升過程中有一個受力轉換的過程。提昇平台時，平台荷載經過頂桿支撐在爬架裝置底部的墊樑上，墊梁再傳給模板，最後經拉筋傳到墩身上。平台提升到位後，旋緊爬桿上的豎向螺栓將平台荷載經過爬桿支撐在模板上。然後分組拆除底節模板和頂桿，把爬架裝置底部的墊樑上移一節模板並連線牢固，做好模板解體及翻升的準備工作。
2、模板解體：模板可視操作空間、起重能力等情況分為若干大塊整體翻升，並在模板上焊上吊環。此工作應在灌注最上層混凝土前進行。解體前應先用掛鈎吊住模板，然後拆除拉筋、圍帶等。
3、爬升：待平台提升到位後，用捯鏈將最下層模板吊升至安裝位置並組裝好，然後旋緊爬桿的豎向螺栓將平台經三節模板爬桿支撐在模板上。
4、模板抽動（變截面墩）：模板先完成三節組裝後，從第四節開始每翻升一節抽出一組抽動模板。抽動模板時，先抽出小抽動模板，抽完後再抽出中抽動模板時以組裝小抽動模板代替之。按此方法最後抽出大抽動模板，至此完成墩身施工。圓端模及其圍帶視墩身情況而隨之調整並加固完成。
5、檢查模板組裝質量；應滿足橋墩設計及規範要求，經質檢員、監理工程師等檢查合格後方可安放撐木，擰緊拉筋。做好混凝土灌注的準備工作。
六、爬模拆除
1、拆除爬模系統按照與組裝的相反順序進行。
2、拆除注意事項：
（1）拆除工作應在停止爬升後進行。
（2）拆除前須在縱、橫樑或墊梁下各均布墊放混凝土墊塊或木塊，並用木楔楔緊。並將下道工序施工所需的托架等安裝完畢後進行。
（3）平台上堆放的材料、機具、配電盤及雨蓬等應清除乾淨。
（4）拆除工作必須對稱進行，邊拆邊運，暫時運不完的應整齊對稱放置在平台中部，並及時進行清除。
（5）拆除工作系高空作業，應注意安全。施工人員身體狀況要符合要求，作業時必須系安全帶，吊運桿件要綑紮牢固。
（6）拆除作業完成後，應將各部件清理乾淨，並加以保養，然後分類存放並補充損耗零件。
材料設備
採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》施工的橋墩為異形墩，其所使用的材料中鋼模板系統是爬模的重要組成部分。其中外模分為固定、抽動（大、中、小3種）2種類型；內模分為固定、抽動、錯動3種類型。其規格、主要技術指標、外觀要求等參見下表：
序號 | 圖號 | 名稱 | 數量 | 材料與規格 | 單件重量（千克） | 外觀 |
|---|---|---|---|---|---|---|
1 | WJPM-01-01 | 角模板 | 60/36 | 組焊件 | 13.36 | 應有足夠的強度、 剛度和穩定性，外觀 整潔。使用前塗刷長 效型脫模劑。 |
2 | WJPM-01-02 | 內模板一、二、三 | 24 | 組焊件 | 26.41/26.14 | |
3 | WJPM-01-03 | 端模板 | 12 | 組焊件 | 162.9 | |
4 | WJPM-01-04 | 小抽動模板 | 72 | 組焊件 | 25.37 | |
5 | WJPM-01-05 | 固定模板 | 36 | 組焊件 | 213.56 | |
6 | WJPM-01-06 | 爬架模板 | 96 | 組焊件 | 32.43 | |
7 | WJPM-01-07 | 大抽動模板一 | 12+12 | 組焊件 | - | |
8 | WJPM-01-08 | 大抽動模板二 | 24 | 組焊件 | 99.74 |
單個高墩施工主要機具設備見下表：
序號 | 名稱 | 規格 | 單位 | 數量 | 說明 |
|---|---|---|---|---|---|
1 | 液壓控制台 | HY-60 | 台 | - | 根據設計及工程 具體情況確定具體數量 及其配套附屬檔案和備用件 |
2 | 高壓輸油管 | Φ8x2米、Φ8x6米 | 根 | - | |
3 | 分油閥 | Φ16進、Φ8出 | 個 | - | |
4 | 限位器 | - | 個 | - | |
5 | 液壓千斤頂 | GYD-60 | 台 | - | |
6 | 捯鏈 | 2噸，3噸，5噸 | - | - | 數量視具體情況需要而定 |
7 | 經緯儀 | DJ2 | 台 | 1 | - |
8 | 水準儀 | DJ6 | 台 | 1 | |
9 | 鉛直儀 | - | 台 | 1 | |
10 | 翻升鋼模 | - | 套 | 1 | |
11 | 配電盤 | - | 套 | 1 | |
12 | 配料機 | GQ40 | 台 | 2 | |
13 | 彎曲機 | GW40 | 台 | 2 | |
14 | 插入式震動器 | 2N-50，2N-30 | 台 | 10 | |
15 | 電焊機 | BX3-500-2 | 台 | 8 | |
16 | 卷揚機 | JR-1.5噸 | 台 | 2 | |
17 | 塔吊 | F0/2313 | 台 | 1 | |
18 | 混凝土攪拌站 | - | 座 | 1 | |
19 | 混凝土輸送泵 | JDY500 | 台 | 1 | |
20 | 施工電梯 | SCD200/200K | 台 | 1 | |
21 | 翻斗車 | FCIA | 輛 | 10 | |
22 | 調直機 | TQ4-14 | 台 | 2 | |
23 | 高壓水槍 | - | 台 | 2 |
質量控制
施工單位採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》施工，除滿足國家行業相關設計與施工規範的質量要求外，還要具體依據工程特點制定質量要求：
1、依據（鐵路、公路或其他工程）工程性質對應選擇所使用的（鐵路、公路或其他工程相應的）規範、標準。
2、根據墩身的具體外形，掌握翻模收坡情況，做好模板的收分工作，確保墩身的幾何尺寸。
3、在工作平台提升過程中，隨時檢查平台的偏移情況，發現偏移，及時糾偏，防止因工作平台的偏移而影響模板的正常支立。
4、在模板的組裝及澆混凝土前後隨時掌握墩身的中線偏移情況，使用雷射鉛直儀加強對墩身的線形控制。
5、在整體墩身的施工過程中，應有專人對工作平台的穩定性加以監測，避免各種事故發生。
6、模板組裝精度要符合工程適應的相應質檢標準。
安全措施
施工單位採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應注意下列事項：
1、對於橫向收坡的高橋墩，當施工到墩身上部時，工作平台橫樑外懸部分太長，因此將採用活動欄桿，欄桿隨吊架內移，以減小平台的工作面積。為增強平台的穩定性，欄桿外嚴禁堆放料具。
2、平台的中線、水平應勤觀測，勤糾偏。
3、加強試驗和施工控制，確保混凝土的質量。
4、液壓設備因故漏油至混凝土上時，應及時清理乾淨。
5、起重設備的繩索及滑輪等零件應經常檢查並塗油保養。
6、經常檢查電路，防止發生事故。
7、爬模結構各部件應連線牢固，螺栓、螺帽應塗油，以防影響使用。縱、橫輻射梁頂面應保持清潔。
8、爬模結構拆除應嚴格按拆除順序和注意事項進行，確保人員和設備安全。
9、劃定危險區，埋設標誌；起重設備頂部應設定信號燈。
10、進出場地人員均須戴安全帽，禁止無關人員出入。
11、因各種原因停工時，注意切斷電源，保護設備。
12、嚴禁從高空向下拋擲雜物。
13、要設專人負責起重指揮和安全檢查，加強通訊聯絡。
14、加強崗位責任制，建立健全各項規章制度。
環保措施
施工單位採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》的環保措施如下：
1、杜絕了多餘混凝土、廢棄油料亂丟亂撒現象，現場乾淨整潔。
2、施工過程中減少了大型機械設備的運轉，降低了施工噪聲。
3、在施工現場倡導文明施工，材料堆放整齊。
效益分析
施工單位採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》的效益分析如下：
1、用該套系統施工的墩身線條順直、表面平整光滑，保證了墩身質量。
2、施工速度快，施工綜合降低成本50萬元/墩。
3、在墩身施工過程中，施工質量多次受到各個業主、行業內的肯定。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
中鐵十一局集團有限公司採用《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》的套用實例如下：
1、內昆鐵路“四橋一隧”重點工程之一的烏家坪1號大橋，主墩設計為鋼筋混凝土雙壁薄墩，壁厚1.8米，中間設2道橫聯，主墩高77米，是當時中國國內同類型鐵路橋樑中建成的最高墩，橋高92米。墩壁單面（橫向）按30:1坡率收坡，順橋向不收坡。主墩採用頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工，質量良好，提高了施工速度，安全可靠。主墩於1999年5月12日開工，1999年10月30日完成，比原計畫提前30天完成施工任務，為全橋順利竣工打下基礎。根據該橋結構特點採用的施工新技術，產生了好的經濟和社會效益。
2、禹閻高速公路金水溝特大橋是陝西禹閻高速公路三大控制性工程之一，為了加快施工進度，控制施工質量，經過比選，最後確定採用該工法施工，於2002年10月開工，2005年10月完工，為全線順利通車創造了條件。
3、四川歸連鐵路大新田大橋全長507米，其中7~11號墩為矩形薄壁空心墩，其中最高的8號，9號，10號空心墩高分別為52米、55米、50米，是歸連鐵路全線重難點工程之一。墩身順橋向收坡為47:1，橫向收坡為42:1。其中，7~11號墩空心墩採用該工法施工，於2007年12月開工，2009年4月完工，該橋完工後，受到業主和監理單位的肯定。
4、西銅高速公路濁峪河特大橋全長1387.5米，其中18~30號墩為空心薄壁墩，其中最高墩21號墩高為104米，其餘墩為50~58米，是全線控制性工程之一，自2009年開工建設以來，採用了該工法，成為全線同類墩最先完成的實例。
5、銅黃高速公路孫家河特大橋是銅黃高速公路8個控制性橋樑之一，在高墩施工中，通過採用該工法，是全線第一個實現了空心墩完成的橋樑，為後續的上部施工提供了時間。
榮譽表彰
2003年，《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》獲評為鐵道部2001-2002年度部級工法。
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《頂桿外置式液壓提昇平台爬模施工工法》被評定為中國國家二級工法。
