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自升式空心薄壁墩棍模系统及其施工技术

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（一六八）自升式空心薄壁墩棍模系统及其施工技术
1、技术背景
桥梁工程中的某些预制梁桥，在桥梁高度较高跨度较大时，下部结构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、滑模及翻模等三种工艺较多，用得最多的还是翻模，
但是这三种工艺存在如下弊端：
（1）爬模施工的外爬式支架刚度较小，体积大、重量沉、费用太高；支架承载力小，墩身模板
单块面积受到限制，模板接缝较多，容易出现错台。
（2）滑模施工的固定式滑模桁架体积大、重量沉、极易产生支承杆弯曲、混凝土水平裂缝或被
模板带起、局部坍塌、混凝土外观质量较差，需装饰混凝土表面、配套设备较多，投入较大、一旦
施工开始，中途不能停止，在雨季施工，混凝土质量难以保证等多种问题，且模板耗钢量大，一次
性投资费用较多，无法现场制作。
（3）传统翻模的亦存在施工作业平台及翻模体积大、重量沉，且施工作业平台焊接在模板外侧，
而模板所能承受的荷载有限，因此作业平台狭小不便操作，并且模板拆装过程中容易对操作平台造
成损坏，最重要的是作业平台与施工模板连接在一起，重量沉，本身存在较大的安全隐患。
（4）三种施工工艺的外爬式支架等施工作业平台均无法实现自升，需借助其他条件完成升降，
若施工自然条件差，固定式滑模桁架等由于体积大、重量沉、未运至施工现场就深陷泥潭，报废不
能用的问题，严重影响施工速度和施工质量。
（5）三种施工工艺的外爬式支架等施工作业平台均以刚浇筑完且己达到一定强度的空心薄壁墩
混凝土面作为支撑面，对新浇灌混凝土层的扰动大，从而对混凝土浇灌质量产生较大影响，造成浇
灌质量差。
3、技术简介
2.1 棍模自升原理
自升棍模系统是在不需要大型起重设备塔吊和复杂液压系统的基础上，通过吊车辅助提升模板
的一种方法。用加劲骨架（或角钢）设置在墩柱4 个角处，将位置精确定位，加固牢固，在加劲骨
架上打眼钻孔设置三角支撑，在三角支撑上设置横、纵向角钢（或工字钢）形成一个整体提升架，
整体提升架四周下设两层操作平台，操作平台与提升架学形成整体，下层操作平台内侧与墩柱外侧
设置可调节支撑，保证操作平台的稳定而不晃动。辊模提升架采用吊车提升固定，模板翻升采用框
架上的辊轮向外辊动一定距离，葫芦提升模板的方式进行，在拆模及浇筑混凝土过程中，随时保持
葫芦与模板处于连接状态，保证了模板的整体稳定性。
2.2棍模自升架工艺原理
采用模板沿节段墩顶支撑框架提升，框架辊模靠支撑在墩柱四角加劲骨架三角斜撑上，吊车提
升框架和操作平台，葫芦提升模板，内衬模翻升。
3、适用范围
本技术适用于桥梁下部结构的空心式薄壁墩施工，特别是墩高在60米以内不便于搭设塔吊的薄
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壁桥墩施工，其他墩柱的桥墩参考使用。
4、施工工艺流程及操作要点
4.1 施工工艺流程
具体施工流程如图4.1 所示。
图4.1 施工工艺流程图
4.2 施工操作要点
4.2.1 棍模系统设计
1.接长骨架加劲柱：用于支撑辊模提升架和自升装置；辊模提升架：用于支撑第一、第二操作平台
架和移动提模装置；移动提模装置：用于移动提升各模板；自升装置：用于整体提升辊模提升架及移动
提模装置。
2.按照设计空心薄壁墩的尺寸分别制备接长骨架加劲柱、接长骨架加劲柱的长度大于两个外主
模板的高度之和，在接长骨架加劲柱上分别设中、下部螺栓孔，制备第一、第二操作平台架、各三
角支架、横向工字钢梁、支撑工字钢梁、纵向工字钢梁、防护网、作业平台板、移动提模装置和自
升装置。
3.准备数个手拉起吊器、外侧模板、外主模板，内侧模板、内主模板，支架固定螺栓、垫片和
固定螺母；
4.将以上制备的组件及准备的部件运至施工现场。
棍模系统设计
劲形骨架安装
支撑工字钢梁安装
连接系统安装
移动提升模板
棍模架与移提模整体自提升
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图4.2.1 棍模骨架示意图
4.2.2 劲形骨架安装
用四根接长骨架加劲柱向上加长骨架加劲柱，四个接长骨架加劲柱的下端分别与位于己筑好的
空心薄壁墩体上端面四角外露的骨架加劲柱的上端固定为一体，将四个三角支架分别用数个支架固
定螺栓依次穿过三角支架上的两螺孔、接长骨架加劲柱上两对应的中部螺栓孔，再套加垫片后用固
定螺母固定在接长骨架加劲柱外侧中部上；在己筑好的空心薄壁墩体上端面外露的骨架钢筋头上加
接接长钢筋；将接长钢筋和接长骨架加劲柱从下至上依次用呈间隔距离设置的数道横圈钢筋连成一
体，形成待涛筑空心薄壁墩部的墩体钢筋网架。
图4.2.2 劲形骨架安装示意图
4.2.3 支撑工字钢梁安装
分别在对应一侧的两三角支架的上端面放置一组支撑工字钢梁，支撑工字钢梁的两端分别延伸
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出对应侧的两三角支架外端，伸出长度大于第二操作平台架宽度；将两组纵向工字钢梁的两边部下
端面分别呈间隔距离并排固定在两侧支撑工字钢梁的上端面上，可用电焊机或螺钉固定两者交接部，
两组纵向工字钢梁的两端分别延伸出对应侧的支撑工字钢梁外端，伸出长度大于第二操作平台架宽
度；将两组横向工字钢梁的中部下端面呈间隔距离并排固定在两组纵向工字钢梁的中部上端面上，
两组横向工字钢梁的两端分别与对应侧的支撑工字钢梁的两端齐平；每组支撑工字钢梁、横向工字
钢梁及纵向工字钢梁由呈间隔距离并排设置的两根同尺寸的工字钢梁所构成。
图4.2.3 工字钢梁安装示意图
4.2.4 连接系统安装
将各吊杆的上端分别与横向工字钢梁、支撑工字钢梁及纵向工字钢梁的两端连成一体、各吊杆
的下端垂直向下与第一操作平台架的外侧边连成一体，位于第一操作平台架上端的各吊杆的中部外
侧与第二操作平台架的外侧边连成一体；分别在第一、第二操作平台架的上端面安装作业平台板，
在第一、第二操作平台架的上端面外侧设防护网，制成辊模提升架。
在组成每组支撑工字钢梁、横向工字钢梁及纵向工字钢梁的两工字钢梁之间分别设有两个移动
提模装置，各轴吊钩的下端穿过对应部的两工字钢梁之间的间隙与一个手拉起吊器的上端吊钩挂接。
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图4.2.3 工字钢梁安装示意图
4.2.5 移动提升模板
1.将与外主模板两侧上端对应的手拉起吊器的起吊链的吊钩与外主模板两侧上端钩固，向外移
动移动提模装置，向外移动拆除外主模板，拉动手拉起吊器的手拉链，分别将两侧的外主模板向上
提升至对应的横向工字钢梁下端面的待涛筑的混凝土层面部，向内推进到位后；再依次用对应部的
手拉起吊器依上述步骤提升两侧的外侧模板，并将外主模板与外侧模板的对应边固定为一体，形成
待涛筑的外模板。
2.将各手拉起吊器的起吊链与外主模板或外侧模板分离，并将各移动提模装置沿各自轨道带动
各手拉起吊器移至对应的内主模板或内侧主模板的上端，将与内主模板两侧上端对应的手拉起吊器
的起吊链的吊钩与内主模板两侧上端钩固，向内移动移动提模装置，向内移动拆除内主模板，用手
拉起吊器将内主模板提升至与外主模板齐干，向外推进到位后；再依次用对应部的手拉起吊器依上
述步骤提升两侧的内侧模板，并将内主模板与内侧模板的对应边固定为一体，形成待涛筑的内模板。
3.内、外模板之间形成空心薄壁墩体的待涛筑空间，墩体钢筋网架位于的待涛筑空间内，各接
长钢筋的上端高于外主模板的上端面。
4.用砼灌注设备对由外主模板、外侧模板和内主模板、内侧模板与空心薄壁墩上端面作为底面
围成的待涛筑空间内进行砼灌注，待灌注的混凝土凝固期过后，将各手拉起吊器的起吊链与内主模
板和内侧模板分离，进行辊模提升架和移动提模装置的整体自提升。
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图4.2.5 移提模板示意图
4.2.6 棍模架与移提模自动提升
将自升装置的各套筒杆从其下端口套插在各接长骨架加劲柱的上端，拧紧套筒杆下部侧壁上的
紧固栓将套筒杆与接长骨架加劲柱固定为一体，而后分别用横连杆或纵连杆通过螺钉或螺栓将相邻
的各上升支撑吊杆彼此连成一整体框架，将四个手拉起吊器的上端吊钩分别挂接在上升吊钩上，四
个手拉起吊器分别位于支撑工字钢梁的端头上方，将四个手拉起吊器的起吊链分别与各支撑工字钢
梁的端头固定，四人分别同步拉动手拉起吊器的手拉链，带动各手拉起吊器的起吊链及其上的各支
撑工字钢梁分别沿同侧的接长骨架加劲柱同步上升至上部螺栓孔上端，亦将辊模提升架和移动提模
装置同步移动到位，卸下固定在接长骨架加劲柱中部螺栓孔上的各三角支架，并将各三角支架移固
在接长骨架加劲柱的上部螺栓孔内；而后同步下移起吊链将两侧的支撑工字钢梁分别置在对应一侧
的两三角支架的上端面，而后从接长骨架加劲柱的上端拆除自升装置，完成对辊模提升架和移动提
模装置的整体自提升。
依次重复以上步骤至空心薄壁墩壁灌注施工完成，拆除组装设备和组件，运至下一施工现场重
新组装施工。
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图4.2.6-1 整体模架自升示意图
图4.2.6-2 辊模提升架平面图
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图4.2.6-3 辊模提升架正面图
图4.2.6-4 辊模提升架侧面图
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5、材料与设备
5.1 材料
表5-1 主要工程数量表
序号材料名称型号数量备注
1 劲形骨架100×10 角钢与墩高一致
2 工字钢120b 纵向与横向分别计算
3 钢模板
面板厚底大于
4mm
纵向与横向分别计算
4 角钢100×10 上下两层护栏高度
5 三角撑100×10 每高度范围设8 处
5.2 设备
表5-2 主要设备表
序号规格及名称规格单位数量
1 手拉葫芦2T 个4
2 防护栏杆高1.2 m 19.2
3 防护网四周两层㎡ 27
4 电焊机BX-400 台2
注：施工进场前，在设备机具的准备工作中必须进行以下工作：①设备维修、维护及调试工作，
如千斤顶、油泵、HDPE 焊机等易损件的检查更换及调试。②设备的标定：如千斤顶等。
5.3 施工机具
表5-3 主要机械表
序号规格及名称规格单位数量
1 汽车吊起重壁大于墩高一定范围台2
2 平板车PM1502 1 辆
6、效益分析
经济效益：通过测算，经采用本技术，通过自升式棍模系统设置，相比传统技术节约了液压系
统或塔吊基础费用，具体如下：
与液压系统棍模比较：节约液压系统4 套，单价186000 元/套，共计74.4 万元
与空心墩翻模比较：节约塔吊基础8 个，单价84000 元/个，共计67.2 万元
节约成本至少67.2 万元。
社会效益：本技术不需要大型运输和施工塔吊设备配合施工，无液压提升系统，依靠人力及手
拉起吊器即能自提升，能适用自然条件恶劣的施工状况。且能分散运输，现场组装，方便灵活装配，
重量轻，施工进度快，省时省力，施工成本低。用本发明比用传统方法和结构施工时间缩矩60%，
节省施工材料60%，施工成本降低60%。
外观质量好。本技术在拆模过程中，通过位于支撑工字钢梁、横向工字钢梁及纵向工字钢梁上
的移动提模装置将各模板向墩柱体外辊动一定距离，避免了各模板在墩柱体混凝土表面的扰动，保
证了混凝土外观质量。
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本技术就地取材，节约成本。辊模提升架、作业平台板、移动提模装置和自升装置均可以用工
地上质量好的角钢、型钢等余料进行加工制作，节约制作成本，节能环保效果好。
7、应用实例
华坪至丽江高速公路第15合同段它拉大桥桥墩下部薄壁墩施工应用自升式棍模提升系统，本桥
共计16个空心薄壁墩，共布置4套棍模提升系统流水作业。将棍模提升架与模板系统在不需要液压系
统的情况下，采用吊车与起吊器配合并单独翻升。
施工效果：
1 应用自升式棍模技术进行模板翻升，其稳定性较好。
2 在拆模过程中，通过位于支撑工字钢梁、横向工字钢梁及纵向工字钢梁上的移动提模装置将
各模板向墩柱体外辊动一定距离，避免了各模板在墩柱体混凝土表面的扰动，保证了混凝土外观质
量。
3 通过在墩柱四角的骨架加劲柱作支撑，在接长骨架加劲柱上架设辊模提升架，辊模提升架与
第一、第二操作平台架形成一个整体，但各内、外模板不与辊模提升架连接，辊模提升架是一个单
独系统，不依靠模板受力，在浇筑混凝土及拆模时，模板系统与辊模提升架才通过拉起吊器挂钩连
接，加大了模板拆除和辊模提升架使用过程中的安全系数。
4 辊模提升架、作业平台板、移动提模装置和自升装置均可以用工地上质量好的角钢、型钢等
余行加料进工制作，节约制作成本，节能环保效果好。
施工照片
图7-1 它拉大桥底节棍模架搭设图7-2 它拉大桥棍模葫芦与模板起吊点
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图7-3 它拉大桥棍轮起吊系统图7-4 它拉大桥整体架与防护栏杆系统
图7-5 它拉大桥工字钢承力架体图7-6 它拉大桥棍模提升架整体
8、技术咨询服务单位联系方式
技术提供单位中建市政工程有限公司
主要完成人赵远华张进发李现景马英芳李小利李桐
技术咨询联系人赵远华联系电话15208664901

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