高速公路桥梁薄壁空心墩爬模内模改进研究

2020-01-05陈立彦敖顺通杨雄峰

运输经理世界 2020年16期

文/陈立彦、敖顺通、杨雄峰

1 前言

近年来，随着我国高速公路的快速发展，大量的薄壁空心桥梁相继建成。薄壁空心墩的施工已成为桥梁施工的重要基础。随着空心桥梁施工质量和安全性的提高，薄壁桥梁的安全性和施工进度的加快，空心桥梁的施工已成为一个重要的问题。薄壁空心桥梁常用的施工方法有爬升法、滑移法和吊装法。

2 液压爬模系统结构

该桥位于高墩山区。作为一种设计方法，结合山岭大桥的施工特点，选择了合适的楔锥式液压自黏结回路，增大了导轨型钢和三脚架的尺寸,提高了自黏性电路的抗风性。采用机械夹层优化混凝土配合比，保证混凝土质量，降低工程造价。为保证山区桥梁空心薄壁液压系统的快速安全施工，对空心薄壁液压系统在浇筑和爬升条件下的变形和稳定性进行了研究。结果表明，自粘液压系统的整体安全性满足规范要求。

2.1 液压爬模的特点

液压升降回路由四个平台组成：L 型铸造平台、主平台、液压控制平台和悬挂平台，其余由主回路、水平行走装置和液压系统组成。回路系统由底板、台面轴承、钢檩条、支架等组成，外部声音由液压系统折叠，内部声音由波浪工作平台和平台决定。反馈由塔式起重机提升。后葫芦由预埋件系统组成，包括预埋件板、高强螺钉、提升锥和大部分与钻孔连接的受力螺钉；所述水平移动装置包括：倒车轨道和可调倾斜梯子；大型模板系统包括模板和支撑系统。悬索底座与预埋件系统及墩身连接，为爬轨及框架施工提供重点和支撑。液压系统由液压泵、液压控制台、导轨、套筒、阀门和管件组成。

2.2 液压爬模的工艺原理

攀爬设备和导轨相互支撑，交替工作。模板安装在框架上，由框架操作。导轨由连接到机架和悬架机架的液压系统提升。牵引系统通过液压系统沿导轨吊装，完成框架、模板的吊装位置，完成墩柱各断面的循环施工[1]。液压升环的特点如下:

爬升开关安装、爬升、拆卸方便快捷，每节吊装仅需2h，每节平均施工时间为5D。

外壳采用液压爬升提升，内壳采用吊车提升，采用木工工字钢与钢檩条组合模板体系，面板采用Visa 板，自重轻，刚度大，周转次数高，切割舒适，反射和表面清洁，有效减少混凝土表面缺陷，具有良好的外观效果。

每个操作平台可独立连接钢筋、安装电路和装饰墩身，不仅节省了施工时间，而且为高墩施工提供了足够的空间。液压爬升回路重复利用率高，组装后不会向上坠落，节省场地，减少升降平台数量，避免回路损坏。

3 液压爬模施工关键

为保证高墩施工质量，有效减少施工时间和工程造价，从施工时间和人员投入的要求出发，对倒换法和液压自整定法进行了比较和选择[2]。下面的示例是一座大桥的桥墩布置示例。

3.1 模板分节高度

施工方案编制应充分考虑9m、12m 钢筋。单罐高度应在4.5m 和6m 范围内确定，5 号墩标准断面垂直高度7.5m，布置高度4.65m，下包装高度10cm，上出口5cm；6 号墩标准断面竖向高度6m，波形高度6.15m，底填料10cm，顶填料5cm。

预埋件应在钻孔第一部分连接后安装，并在现场安装支撑杆。混凝土强度达到要求（10MPa）后，安装弹簧座、导轨、三脚架和液压系统。完成后，安装外部操作平台和内部电路硬件平台。施工结束后，对梯子开关下的悬挂平台进行改进。

各部位混凝土浇筑完毕并达到强度要求后，将模板移到模板上，安装预埋件系统，液压系统吊装导轨。导轨安装完成后，应拆下下部预埋件，并转动拖车。在导轨系统的基础上，将支撑系统提升到规定的高度，闭合反馈回路，检查测量后连接开槽螺钉，浇筑混凝土。

3.2 内模施工

内、外模板采用木桁架钢合金模板。内模道路施工前，应在开槽螺钉上安装波纹平台，以便堆放和操作材料。内模和平台的吊装力来自塔吊。材料堆放和操作的内部电路施工后，应安装波形平台。吊装内扣，吊装波形平台并固定在规定位置，然后吊装内扣，进行下一节施工。

由于第一墩变截面处有2m 的固定截面和6m 的变截面孔截面，无法采用自定义内扣，不利于施工。因此，内部电路由竹锤和钢制开关组装而成，背面为槽钢。竹锤易于加工，适用于不同截面和形状的涡流。强度、刚度和完整性用于可变截面标高。两者结合既能满足模板要求，又便于现场施工[3]。

横断面施工前，应插入预埋件，焊接钢块、活动配电杆、固定在配电梁上的钢管、铺设楼板套管、固定钢筋骨架、浇筑混凝土。配电梁、支架和接地开关应留在孔体内，不得拆除。

主体结构完成并满足模板条件后，松开螺栓，通过调整装置将模板向后移动，取出并吊起模板，然后再次取出三脚支架、导轨、集成系统和液压系统。最后提起剩余支撑系统。将所有构件成组放置在地面上，并用塔吊堆放。

3.3 变截面墩身垂直度控制

6 号墩身是变截面，下墩的外形尺寸9.6m×7.5m，墩尖外形尺寸为6.5m×7.5m。跨桥两侧的穿孔体相对于80∶1 进行线性再生。对于变截面ZPM100 梁的爬升更稳定。通过修改和增加刚度框架，避免了钢筋的横向变形。为保证钢筋安装正确，保护层厚度正确，每节模板安装前应设置全站仪控制点，并按控制点焊接钢筋。每个模型完成后方点应用全站仪检查线路坐标，确保墩身类型和结构尺寸的准确性，然后必须用激光垂直度仪再次检查穿孔体的垂直度。模板安装后，检查牵引杆、螺钉和金属板之间的连接强度。模板的四个角与牵引杆连接，为保证筒体整体稳定性和强度，引入第三方监测测量装置对墩身垂直度进行监测和复核。

3.4 变截面墩身尺寸控制

墩柱内外模均采用工字梁系统模板，面板采用21mm 厚板材，便于变截面墩身模板下料。由于6 号主体的结构可变切割尺寸随高度变化，木工工型钢开关易于切割。切换后，可根据结构变化将切割线调整到切换点。

由于液压爬升回路在墩柱上占有较大的位置，容易与塔吊、施工机械及相关墙体的施工安装发生碰撞。使用BIM 技术提前进行碰撞试验，优化设计，重新安排起重机和升降机的位置，水平延长安装墙的长度，垂直增加安装墙的距离。根据BIM 设计计划，安装墙结构根据现有测试计算实施，以避免结构冲突。

4 液压爬模施工环节

4.1 液压爬模施工

受山区地形限制，场地路基狭窄，内外切换磨削面不足。液压自走式车辆的动力是其自身的液压提升系统。车辆支架本身是一个液压提升系统。液压提升系统包括液压油缸和上下转向壳体。转向架可控制平台或叉车。模板无须升降，定位要求低。液压系统允许在音频支架和导轨之间进行组合爬升，以实现连续爬升和高安全系数。

多孔体的第一部分应以常规方式建造。第一节浇筑完成后，拆除第一部分模板、第二部分刚性框架、钢筋、爬架支架、上部框架、模板和主底座，并重新组装模板和主底座；线路采用对称拉杆加固，桥梁第二部分采用混凝土浇筑。为提高山区高速公路建设标准化水平，本工程液压自升式系统采用9m 高（1.5m、10.5m 外防护高度）四层路基。从而保证所有钢筋绑扎平台的空间。现场无须其他操作平台。

安装刚架第三节，加强墩及承重结构，拆除模板，用倒车装置倒车，安装导轨及液压系统。打开电源和液压阀，启动液压系统，吊装上下机架，安装下机架，连接模板，加固调整模板，浇筑三段混凝土。安装了自粘式全液压回路。

安装刚性框架及四墩钢筋，拆除模板，用反转装置反转，启动液压系统，现场吊装导轨，关闭液压系统、阀门、电源。拆下弹簧和爬锥进行回收，然后打开电源和液压阀，启动液压系统并将机架安装到指定位置。第四节混凝土浇筑完成后，自粘液压模板进入标准施工状态。液压自爬升回路标准件的施工流程如下：混凝土浇筑；安装刚性框架；连接钢筋；翻转模板；在墙上安装悬挂底座。将部件固定在模板上，关闭模板，然后浇筑混凝土。

4.2 施工关键

该项目的支柱非常高（高达98m），有许多部分。混凝土由内置泵输送。混凝土泵管沿泵体布置。混凝土泵从中联重科ZLJ 5130 THB 至车辆泵。最大额定压力18MPa，最大高压输送能力100m2/h，泵管直径125mm，最大泵强度11.97MPa。为保证桥墩混凝土的质量和外观，在桥墩两侧设置2 个卸料点和8 个卸料点。由于河流砂供应困难，加之山区的自然优势，机械砂被用作混凝土的原材料。在工程优化和成本控制的基础上，通过多次混凝土配合比试验，解决了低砂率、后处理强度低的问题，改善了混凝土的制备条件。

由于山区高边坡施工风力大，为保证水力自黏性回路的抗风能力，选择合适的楔锥型式可以增加钢叶片和三支架的尺寸，提高材料的强度。自粘液压系统在8 级气流和8 级逆风工况下的变形和稳定性满足规范要求。