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自升式空心薄壁墩棍模系統(tǒng)及其施工技術

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（一六八）自升式空心薄壁墩棍模系統(tǒng)及其施工技術
1、技術背景
橋梁工程中的某些預制梁橋，在橋梁高度較高跨度較大時，下部結構大部分采用的是空心薄壁
墩形式，而空心薄壁墩的施工，往往采用爬模、滑模及翻模等三種工藝較多，用得最多的還是翻模，
但是這三種工藝存在如下弊端：
（1）爬模施工的外爬式支架剛度較小，體積大、重量沉、費用太高；支架承載力小，墩身模板
單塊面積受到限制，模板接縫較多，容易出現(xiàn)錯臺。
（2）滑模施工的固定式滑模桁架體積大、重量沉、極易產(chǎn)生支承桿彎曲、混凝土水平裂縫或被
模板帶起、局部坍塌、混凝土外觀質(zhì)量較差，需裝飾混凝土表面、配套設備較多，投入較大、一旦
施工開始，中途不能停止，在雨季施工，混凝土質(zhì)量難以保證等多種問題，且模板耗鋼量大，一次
性投資費用較多，無法現(xiàn)場制作。
（3）傳統(tǒng)翻模的亦存在施工作業(yè)平臺及翻模體積大、重量沉，且施工作業(yè)平臺焊接在模板外側(cè)，
而模板所能承受的荷載有限，因此作業(yè)平臺狹小不便操作，并且模板拆裝過程中容易對操作平臺造
成損壞，最重要的是作業(yè)平臺與施工模板連接在一起，重量沉，本身存在較大的安全隱患。
（4）三種施工工藝的外爬式支架等施工作業(yè)平臺均無法實現(xiàn)自升，需借助其他條件完成升降，
若施工自然條件差，固定式滑模桁架等由于體積大、重量沉、未運至施工現(xiàn)場就深陷泥潭，報廢不
能用的問題，嚴重影響施工速度和施工質(zhì)量。
（5）三種施工工藝的外爬式支架等施工作業(yè)平臺均以剛澆筑完且己達到一定強度的空心薄壁墩
混凝土面作為支撐面，對新澆灌混凝土層的擾動大，從而對混凝土澆灌質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，造成澆
灌質(zhì)量差。
3、技術簡介
2.1 棍模自升原理
自升棍模系統(tǒng)是在不需要大型起重設備塔吊和復雜液壓系統(tǒng)的基礎上，通過吊車輔助提升模板
的一種方法。用加勁骨架（或角鋼）設置在墩柱4 個角處，將位置精確定位，加固牢固，在加勁骨
架上打眼鉆孔設置三角支撐，在三角支撐上設置橫、縱向角鋼（或工字鋼）形成一個整體提升架，
整體提升架四周下設兩層操作平臺，操作平臺與提升架學形成整體，下層操作平臺內(nèi)側(cè)與墩柱外側(cè)
設置可調(diào)節(jié)支撐，保證操作平臺的穩(wěn)定而不晃動。輥模提升架采用吊車提升固定，模板翻升采用框
架上的輥輪向外輥動一定距離，葫蘆提升模板的方式進行，在拆模及澆筑混凝土過程中，隨時保持
葫蘆與模板處于連接狀態(tài)，保證了模板的整體穩(wěn)定性。
2.2棍模自升架工藝原理
采用模板沿節(jié)段墩頂支撐框架提升，框架輥?？恐卧诙罩慕羌觿殴羌苋切睋紊?，吊車提
升框架和操作平臺，葫蘆提升模板，內(nèi)襯模翻升。
3、適用范圍
本技術適用于橋梁下部結構的空心式薄壁墩施工，特別是墩高在60米以內(nèi)不便于搭設塔吊的薄
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壁橋墩施工，其他墩柱的橋墩參考使用。
4、施工工藝流程及操作要點
4.1 施工工藝流程
具體施工流程如圖4.1 所示。
圖4.1 施工工藝流程圖
4.2 施工操作要點
4.2.1 棍模系統(tǒng)設計
1.接長骨架加勁柱：用于支撐輥模提升架和自升裝置；輥模提升架：用于支撐第一、第二操作平臺
架和移動提模裝置；移動提模裝置：用于移動提升各模板；自升裝置：用于整體提升輥模提升架及移動
提模裝置。
2.按照設計空心薄壁墩的尺寸分別制備接長骨架加勁柱、接長骨架加勁柱的長度大于兩個外主
模板的高度之和，在接長骨架加勁柱上分別設中、下部螺栓孔，制備第一、第二操作平臺架、各三
角支架、橫向工字鋼梁、支撐工字鋼梁、縱向工字鋼梁、防護網(wǎng)、作業(yè)平臺板、移動提模裝置和自
升裝置。
3.準備數(shù)個手拉起吊器、外側(cè)模板、外主模板，內(nèi)側(cè)模板、內(nèi)主模板，支架固定螺栓、墊片和
固定螺母；
4.將以上制備的組件及準備的部件運至施工現(xiàn)場。
棍模系統(tǒng)設計
勁形骨架安裝
支撐工字鋼梁安裝
連接系統(tǒng)安裝
移動提升模板
棍模架與移提模整體自提升
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圖4.2.1 棍模骨架示意圖
4.2.2 勁形骨架安裝
用四根接長骨架加勁柱向上加長骨架加勁柱，四個接長骨架加勁柱的下端分別與位于己筑好的
空心薄壁墩體上端面四角外露的骨架加勁柱的上端固定為一體，將四個三角支架分別用數(shù)個支架固
定螺栓依次穿過三角支架上的兩螺孔、接長骨架加勁柱上兩對應的中部螺栓孔，再套加墊片后用固
定螺母固定在接長骨架加勁柱外側(cè)中部上；在己筑好的空心薄壁墩體上端面外露的骨架鋼筋頭上加
接接長鋼筋；將接長鋼筋和接長骨架加勁柱從下至上依次用呈間隔距離設置的數(shù)道橫圈鋼筋連成一
體，形成待濤筑空心薄壁墩部的墩體鋼筋網(wǎng)架。
圖4.2.2 勁形骨架安裝示意圖
4.2.3 支撐工字鋼梁安裝
分別在對應一側(cè)的兩三角支架的上端面放置一組支撐工字鋼梁，支撐工字鋼梁的兩端分別延伸
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出對應側(cè)的兩三角支架外端，伸出長度大于第二操作平臺架寬度；將兩組縱向工字鋼梁的兩邊部下
端面分別呈間隔距離并排固定在兩側(cè)支撐工字鋼梁的上端面上，可用電焊機或螺釘固定兩者交接部，
兩組縱向工字鋼梁的兩端分別延伸出對應側(cè)的支撐工字鋼梁外端，伸出長度大于第二操作平臺架寬
度；將兩組橫向工字鋼梁的中部下端面呈間隔距離并排固定在兩組縱向工字鋼梁的中部上端面上，
兩組橫向工字鋼梁的兩端分別與對應側(cè)的支撐工字鋼梁的兩端齊平；每組支撐工字鋼梁、橫向工字
鋼梁及縱向工字鋼梁由呈間隔距離并排設置的兩根同尺寸的工字鋼梁所構成。
圖4.2.3 工字鋼梁安裝示意圖
4.2.4 連接系統(tǒng)安裝
將各吊桿的上端分別與橫向工字鋼梁、支撐工字鋼梁及縱向工字鋼梁的兩端連成一體、各吊桿
的下端垂直向下與第一操作平臺架的外側(cè)邊連成一體，位于第一操作平臺架上端的各吊桿的中部外
側(cè)與第二操作平臺架的外側(cè)邊連成一體；分別在第一、第二操作平臺架的上端面安裝作業(yè)平臺板，
在第一、第二操作平臺架的上端面外側(cè)設防護網(wǎng)，制成輥模提升架。
在組成每組支撐工字鋼梁、橫向工字鋼梁及縱向工字鋼梁的兩工字鋼梁之間分別設有兩個移動
提模裝置，各軸吊鉤的下端穿過對應部的兩工字鋼梁之間的間隙與一個手拉起吊器的上端吊鉤掛接。
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圖4.2.3 工字鋼梁安裝示意圖
4.2.5 移動提升模板
1.將與外主模板兩側(cè)上端對應的手拉起吊器的起吊鏈的吊鉤與外主模板兩側(cè)上端鉤固，向外移
動移動提模裝置，向外移動拆除外主模板，拉動手拉起吊器的手拉鏈，分別將兩側(cè)的外主模板向上
提升至對應的橫向工字鋼梁下端面的待濤筑的混凝土層面部，向內(nèi)推進到位后；再依次用對應部的
手拉起吊器依上述步驟提升兩側(cè)的外側(cè)模板，并將外主模板與外側(cè)模板的對應邊固定為一體，形成
待濤筑的外模板。
2.將各手拉起吊器的起吊鏈與外主模板或外側(cè)模板分離，并將各移動提模裝置沿各自軌道帶動
各手拉起吊器移至對應的內(nèi)主模板或內(nèi)側(cè)主模板的上端，將與內(nèi)主模板兩側(cè)上端對應的手拉起吊器
的起吊鏈的吊鉤與內(nèi)主模板兩側(cè)上端鉤固，向內(nèi)移動移動提模裝置，向內(nèi)移動拆除內(nèi)主模板，用手
拉起吊器將內(nèi)主模板提升至與外主模板齊干，向外推進到位后；再依次用對應部的手拉起吊器依上
述步驟提升兩側(cè)的內(nèi)側(cè)模板，并將內(nèi)主模板與內(nèi)側(cè)模板的對應邊固定為一體，形成待濤筑的內(nèi)模板。
3.內(nèi)、外模板之間形成空心薄壁墩體的待濤筑空間，墩體鋼筋網(wǎng)架位于的待濤筑空間內(nèi)，各接
長鋼筋的上端高于外主模板的上端面。
4.用砼灌注設備對由外主模板、外側(cè)模板和內(nèi)主模板、內(nèi)側(cè)模板與空心薄壁墩上端面作為底面
圍成的待濤筑空間內(nèi)進行砼灌注，待灌注的混凝土凝固期過后，將各手拉起吊器的起吊鏈與內(nèi)主模
板和內(nèi)側(cè)模板分離，進行輥模提升架和移動提模裝置的整體自提升。
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圖4.2.5 移提模板示意圖
4.2.6 棍模架與移提模自動提升
將自升裝置的各套筒桿從其下端口套插在各接長骨架加勁柱的上端，擰緊套筒桿下部側(cè)壁上的
緊固栓將套筒桿與接長骨架加勁柱固定為一體，而后分別用橫連桿或縱連桿通過螺釘或螺栓將相鄰
的各上升支撐吊桿彼此連成一整體框架，將四個手拉起吊器的上端吊鉤分別掛接在上升吊鉤上，四
個手拉起吊器分別位于支撐工字鋼梁的端頭上方，將四個手拉起吊器的起吊鏈分別與各支撐工字鋼
梁的端頭固定，四人分別同步拉動手拉起吊器的手拉鏈，帶動各手拉起吊器的起吊鏈及其上的各支
撐工字鋼梁分別沿同側(cè)的接長骨架加勁柱同步上升至上部螺栓孔上端，亦將輥模提升架和移動提模
裝置同步移動到位，卸下固定在接長骨架加勁柱中部螺栓孔上的各三角支架，并將各三角支架移固
在接長骨架加勁柱的上部螺栓孔內(nèi)；而后同步下移起吊鏈將兩側(cè)的支撐工字鋼梁分別置在對應一側(cè)
的兩三角支架的上端面，而后從接長骨架加勁柱的上端拆除自升裝置，完成對輥模提升架和移動提
模裝置的整體自提升。
依次重復以上步驟至空心薄壁墩壁灌注施工完成，拆除組裝設備和組件，運至下一施工現(xiàn)場重
新組裝施工。
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圖4.2.6-1 整體模架自升示意圖
圖4.2.6-2 輥模提升架平面圖
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圖4.2.6-3 輥模提升架正面圖
圖4.2.6-4 輥模提升架側(cè)面圖
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5、材料與設備
5.1 材料
表5-1 主要工程數(shù)量表
序號材料名稱型號數(shù)量備注
1 勁形骨架100×10 角鋼與墩高一致
2 工字鋼120b 縱向與橫向分別計算
3 鋼模板
面板厚底大于
4mm
縱向與橫向分別計算
4 角鋼100×10 上下兩層護欄高度
5 三角撐100×10 每高度范圍設8 處
5.2 設備
表5-2 主要設備表
序號規(guī)格及名稱規(guī)格單位數(shù)量
1 手拉葫蘆2T 個4
2 防護欄桿高1.2 m 19.2
3 防護網(wǎng)四周兩層㎡ 27
4 電焊機BX-400 臺2
注：施工進場前，在設備機具的準備工作中必須進行以下工作：①設備維修、維護及調(diào)試工作，
如千斤頂、油泵、HDPE 焊機等易損件的檢查更換及調(diào)試。②設備的標定：如千斤頂?shù)取?
5.3 施工機具
表5-3 主要機械表
序號規(guī)格及名稱規(guī)格單位數(shù)量
1 汽車吊起重壁大于墩高一定范圍臺2
2 平板車PM1502 1 輛
6、效益分析
經(jīng)濟效益：通過測算，經(jīng)采用本技術，通過自升式棍模系統(tǒng)設置，相比傳統(tǒng)技術節(jié)約了液壓系
統(tǒng)或塔吊基礎費用，具體如下：
與液壓系統(tǒng)棍模比較：節(jié)約液壓系統(tǒng)4 套，單價186000 元/套，共計74.4 萬元
與空心墩翻模比較：節(jié)約塔吊基礎8 個，單價84000 元/個，共計67.2 萬元
節(jié)約成本至少67.2 萬元。
社會效益：本技術不需要大型運輸和施工塔吊設備配合施工，無液壓提升系統(tǒng)，依靠人力及手
拉起吊器即能自提升，能適用自然條件惡劣的施工狀況。且能分散運輸，現(xiàn)場組裝，方便靈活裝配，
重量輕，施工進度快，省時省力，施工成本低。用本發(fā)明比用傳統(tǒng)方法和結構施工時間縮矩60%，
節(jié)省施工材料60%，施工成本降低60%。
外觀質(zhì)量好。本技術在拆模過程中，通過位于支撐工字鋼梁、橫向工字鋼梁及縱向工字鋼梁上
的移動提模裝置將各模板向墩柱體外輥動一定距離，避免了各模板在墩柱體混凝土表面的擾動，保
證了混凝土外觀質(zhì)量。
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本技術就地取材，節(jié)約成本。輥模提升架、作業(yè)平臺板、移動提模裝置和自升裝置均可以用工
地上質(zhì)量好的角鋼、型鋼等余料進行加工制作，節(jié)約制作成本，節(jié)能環(huán)保效果好。
7、應用實例
華坪至麗江高速公路第15合同段它拉大橋橋墩下部薄壁墩施工應用自升式棍模提升系統(tǒng)，本橋
共計16個空心薄壁墩，共布置4套棍模提升系統(tǒng)流水作業(yè)。將棍模提升架與模板系統(tǒng)在不需要液壓系
統(tǒng)的情況下，采用吊車與起吊器配合并單獨翻升。
施工效果：
1 應用自升式棍模技術進行模板翻升，其穩(wěn)定性較好。
2 在拆模過程中，通過位于支撐工字鋼梁、橫向工字鋼梁及縱向工字鋼梁上的移動提模裝置將
各模板向墩柱體外輥動一定距離，避免了各模板在墩柱體混凝土表面的擾動，保證了混凝土外觀質(zhì)
量。
3 通過在墩柱四角的骨架加勁柱作支撐，在接長骨架加勁柱上架設輥模提升架，輥模提升架與
第一、第二操作平臺架形成一個整體，但各內(nèi)、外模板不與輥模提升架連接，輥模提升架是一個單
獨系統(tǒng)，不依靠模板受力，在澆筑混凝土及拆模時，模板系統(tǒng)與輥模提升架才通過拉起吊器掛鉤連
接，加大了模板拆除和輥模提升架使用過程中的安全系數(shù)。
4 輥模提升架、作業(yè)平臺板、移動提模裝置和自升裝置均可以用工地上質(zhì)量好的角鋼、型鋼等
余行加料進工制作，節(jié)約制作成本，節(jié)能環(huán)保效果好。
施工照片
圖7-1 它拉大橋底節(jié)棍模架搭設圖7-2 它拉大橋棍模葫蘆與模板起吊點
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圖7-3 它拉大橋棍輪起吊系統(tǒng)圖7-4 它拉大橋整體架與防護欄桿系統(tǒng)
圖7-5 它拉大橋工字鋼承力架體圖7-6 它拉大橋棍模提升架整體
8、技術咨詢服務單位聯(lián)系方式
技術提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人趙遠華張進發(fā)李現(xiàn)景馬英芳李小利李桐
技術咨詢聯(lián)系人趙遠華聯(lián)系電話15208664901

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