141m 空心薄壁墩液压爬模施工技术

2014-11-28刘美良LIUMeiliang

价值工程 2014年9期

关键词：爬模墩身液压

刘美良LIU Mei-liang

（中铁十四局集团第三工程有限公司，兖州 272100）

（China Railway 14th Bureau Group 3rd Engineering Co.，Ltd.，Yanzhou 272100，China）

0 引言

近年来，随着高等级公路的建设逐步向西部延伸，那里地势险峻，地形多为深沟、陡坡，高墩大跨连续刚构桥因其自身的优越性广泛的应用在山区公路建设中。

液压自爬模是现浇竖向钢筋混凝土结构的一项较为先进的施工工艺。爬模施工是按照结构的平面图，沿结构周边一次装设模板，爬升过程中不用再支模，拆模等；混凝土可以保持连续浇注，施工速度快，随着模板内混凝土不断浇注，通过不断提升模板来完成整个建筑物的浇注和成型。

1 工程概况

某黄河特大桥桥梁全长1072 米，主桥上部为（88+4×160+88）米混凝土预应力刚构桥，桥墩设计为普通钢筋混凝土分离式矩形空心等截面薄壁墩，横桥向宽度均为7.0米，顺桥向9.0 米，壁厚顺桥向为0.9，横桥向为0.7 米。最高墩141 米。根据受力需要墩底设置2 米的实心段以及6米的变截面空心段，墩顶设置2 米的实心段以及4 米的变截面空心段，其余截段为等截面空心段。空心墩内部设置倒角，形式为0.3×0.3 米。

主墩墩身施工，一方面确保墩身的外观质量，加快施工的速度，另一方面确保人员安全，为以后承接高墩桥梁积累施工的经验，通过比选翻模和爬模两种方法，决定采用工艺更为先进的爬模施工工艺。

主墩爬模施工节段，钢筋绑扎高度和墩身混凝土浇筑高度均为6m，墩身内部设置劲性骨架，提高钢筋施工质量。墩高141m，每次浇筑6m，共计24 次浇筑完成。墩身构造及节段划分如图1 所示。

2 液压爬模

按照使用功能，通常情况下将液压爬模结构分为：模板系统、爬升系统和工作平台系统。

2.1 模板系统模板系统由模板以及可移动的支架构成。模板支架结构示意图，如图2 所示。

图1 # 墩节段划分（单位：m）

图2 模板支架结构示意图

2.1.1 模板模板采用钢木组合可拆式整体木模板，由面板、竖肋和横肋等组成。对于木模板来说，其特点主要表现为：质量轻、操作性方便、快捷，尤其是板缝整齐美观。

面板采用21mm 进口维萨板，板面为酚醛树脂双面覆盖胶合板。经过特殊胶合处理后，通常情况下具有防水、不变形的特性，通过高压合成树脂处理其表面，在一定程度上降低混凝土的附着。模板接缝严密，混凝土表面平整、光滑、色差较小。面板可以多次周转使用，次数在20 次以上。

采用20cm×8cm 工字木架处理竖肋，横肋通过14d槽钢进行处理，在一定程度上减轻自重，同时增加模板的刚度。

采用自攻螺丝和地板钉将面板与竖肋进行连接，在螺钉钉入面板的过程中，需要与面板保持平齐，在一定程度上避免浇筑混凝土后，凹凸不平的现象出现在表面。采用连接爪连接竖肋与横肋。

通过两根双16d 槽钢组合件对每块模板的斜撑主背楞进行处理，同时采用连接爪和调节座连接斜撑主背楞与面板，模板的竖向调节通过调节座进行相应的调节，然后将可调节螺旋斜撑安装在斜撑主背楞上，同时与主操作平台的后移装置进行相连，进而在一定程度上做水平运动。

通过对拉螺杆和垫板连接内外模板。

2.1.2 移动模板支架由型钢通过销轴及螺栓连接移动模板支架，在一个可拆装的稳定支撑体系固定模板。在一定程度上快速安装模板，同时在浇筑混凝土的过程中承受部分侧压力；浇筑完毕混凝土后，对于模板的整体脱模通常情况下可以通过支架上的滑轮来带动。同时留出足够的空间，便于对模板进行维护，之后进行模板的爬升。

2.2 爬升系统通常情况下，爬架、埋件系统、导轨部分、液压系统共同构成爬升系统。

爬架由上爬架和下吊架构成。上爬架拼装完成后构成模板操作，未浇筑混凝土段的钢筋施工的工作平台；爬升装置操作由下吊架拼装完成后构成，锚锥拆除和混凝土表面修饰及电梯入口的工作平台。

预埋件的组成，通常情况下包括：埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和预埋件支座等。锚锥由锚筋、锥形螺母、高强螺栓等组成，是已浇筑节段的承力点。锚板、锚靴、爬头是整个装置的传力体系。

导轨由2 根20d 及一组梯挡组焊而成，侧面开有矩形定位孔，作为系统爬升时的承力点。

液压系统由液压油缸、操作控制箱及其操作系统等几个主要部分组成。将电控操作集中于一个操作控制面上，提高了操作效率，便于维护。爬模结构示意图，如图3 所示。

2.3 工作平台系统通常情况下，工作平台系统的主要功能是确保施工人员操作的安全性，或者用于摆放小型施工机具。从下到上共设置-1，0，+1，+2，+3，+4 共六层。

-1 层：拆除锚锥及墩身混凝土表面的修饰。

0 层：用于爬升装置操作平台

+1、+2、+3 层：主要用于模板的安装、调整、锚锥的安装。

+4 层：主要用于未浇筑混凝土段墩身钢筋绑扎处理和混凝土浇筑时的工作平台。

工作平台采用木跳板搭设在型钢骨架上，宽度为2.5m，各层平台之间通过爬梯连接。为了保证施工操作的安全，各平台四周设置安全防护网。平台与墩身混凝土表面距离为50cm，采用合页护栏，避免杂物从接口处掉落。在墩身内部分别在钢筋施工和混凝土浇筑时分别设置两个工作平台。

3 液压爬模施工

3.1 工艺流程预埋锚锥，浇筑第一节混凝土→拆模，逐步安装爬架→调整模板，预埋锚锥，浇筑第二节混凝土→拆除第二节模板，安装爬升轨道，下爬架→安装劲性骨架，安装主筋→安装劲性骨架，安装主筋→预埋爬架预埋件→预埋爬架预埋件，模板定位检查→施工缝凿毛，混凝土养护→爬架爬升，定位。

3.2 施工方法

3.2.1 爬模拼装在场外选择空旷地带将面板、竖肋和横肋按照设计组装完成，运送到施工现场。通过吊装的方式安装模板到位，预留爬模预埋件，检查合格后，完成首节墩柱的浇筑。待混凝土强度达到15MPa 时，即可将模板拆除，在预埋锚锥位置固定锚板，同时在锚板上悬挂锚靴，限位通过限位销实现。此时可以进行三角架、后移装置和承重架部分的安装，之后依次安装上爬架、爬升装置操作平台。对于各层下吊架随爬架的爬升进行依次安装。在第二节墩身混凝土浇筑完成且脱模后即可安装挂做、导轨、液压系统。安装完成后，通过利用液压装置对爬架进行爬升。

3.2.2 爬架爬升施工通常情况下，爬架爬升前需要对液压泵进行认真检查，确保其正常运行，另外还要对导轨附墙撑紧贴混凝土面的情况，以及承重三角架附墙撑远离混凝土面的情况等进行检查。清除操作平台上的不必要的荷载，然后调整上、下换向盒，确保其同时向下，并且下端顶住导轨。爬架爬升设备完全符合要求后，在这种情况下，操作人员启动液压泵，对千斤顶施力后爬架开始爬升。

爬升中将液压操作平台上每边的两个油缸进行标号，分别为1-8 号。每个边上站一个施工人员，观察自锁提升件的卡锁与导轨的梯挡是否紧贴或是否在梯挡上，爬升是否同步。厂家人员负责油箱爬升的控制，通过对讲机对1-8 号的工作情况进行监控，当四边步进装置到位后，方可进行第二次爬升。

与设计位置相比，当爬升架比高出10cm 时，爬升停止，同时插上承重销，通过回油的方式将爬架回落到原设计位置，同时插上安全销，关闭液压油泵，切断电源，最后拧紧承重三角架的附墙撑，使之与混凝土面紧贴。

3.2.3 模板施工在钢筋绑扎到位以后，即可进行模板初步定位工作。爬架爬升到位，将已装置的齿轮销取掉，然后向前推，当模板底板与前一节混凝土面贴紧，再将齿轮销插上。为保证模板不漏浆，要有一定距离的结合长度，且在两者结合处贴两道泡沫胶带，控制漏浆。

为了准确的定位模板，利用全站仪对四个角点进行放线，通过吊垂线来确定模板上口位置。模板定位后，通过调节撑杆、围楞卡具、调节器来调节模板上口位置、倾斜度、整体高度及位置。调节完成后、在前后支座中插入紧固件将模板固定牢固。

模板现场操作应该注意以下几点，吊装及运输过程中不能碰触模板尤其是板面；在使用过程中采用同一种脱模剂，以保证混凝土浇筑无色差；振捣过程中严禁振动棒头与模板表面接触，保证棒头与模板表面距离不少于10cm，以避免损坏模板表面；拆模时严禁对模板边角进行撬动，可在模板背后的支撑钢结构的受力部分进行作用；模板进行刷脱模剂的时候严禁使用钢刷。

4 工艺改进

图3 爬模结构示意图

类比同类桥梁的爬模施工工艺，结合4#墩现场的施工情况，吸取以往的施工经验，发现了一些问题，在施工中进行了改进。

4.1 首节段变截面空心段施工爬模定型模板高度为6m，当进行首节段浇筑时，由于墩底存在2m 的实心段和6m 变截面空心段，这就造成了无法使用定制的内模，给施工带来不便。根据现场实际情况决定采用竹胶板和钢模板的组合进行内模的拼装，并采用槽钢作为背楞。竹胶板因其具有质量轻，易于加工的优点，用于形状多变的变截面倒角处；定型钢模因其具有较好的强度和刚度以及整体性好的优点用于变截面平面处。采用二者的组合既满足了模板使用的要求，同时也便于现场的具体施工。

4.2 交叉流水施工鉴于主墩墩身左右幅具有相同的结构形式和施工方法，为提高施工效率，采用交叉流水的施工方式。钢筋工班完成每一节段钢筋施工大约需要3天，模板工班完成爬模和混凝土浇筑施工大约也需要3天，因而完成一节段的爬模施工大约需要6 天。在4#墩实际施工过程中，采用钢筋工班1 个，模板工班1 个。左右幅始终进行交错施工，当左幅进行钢筋施工的时候，右幅进行模板施工以及混凝土的浇注，反之亦然。交叉流水施工保证了工班施工不停歇，始终处于作业状态，同时也提高了施工效率，6 天时间可以完成两节段的墩身施工。

采用上述交叉流水施工方式后，左右幅决定共用一套内模板，进行周转使用。外模板左右幅各一套，随爬架进行爬升操作。变截面空心段组合模板同样也实现了周转，进一步降低了施工成本。

4.3 墩身质量控制措施现场利用型钢制作钢筋定位卡尺，控制墩身主筋间距，采用劲性骨架引导支撑钢筋安装。

立模时在薄壁墩内外侧模板之间布置多道70、90cm的钢筋，用以提高立模精度，保证墩身及保护层厚度。外模板低于板面10cm 设置一道定位卡槽，用以控制混凝土浇筑高度，保证混凝土面的连续平整。

混凝土浇筑采用地泵，高压泵管沿塔吊固定爬升，到墩身处采用低压管接到浇筑位置。内模上采用木跳板搭设工作平台，泵管接到平台中心处，采用软管接到墩身四面，分面依次浇筑，保证混凝土浇筑质量。

拆模后及时修复表面缺陷，保证墩身颜色一致、棱角分明，第一模墩身拆除模板后，四个棱角采用角钢保护，待到墩身全部施工完成后拆除。