高墩液压自爬模施工技术

摘 要 ：高墩施工是桥梁施工中的一个难点,本文以乌石北江特大桥主塔施工为例介绍液压自爬模施工工艺,目的加快施工进度,减少高墩施工的危险性.

关 键 词 ：高墩；液压自爬模

工程概述

乌石北江特大桥主塔为H型,由下塔柱、中塔柱、上塔柱、下横梁、上横梁组成.95#塔柱承台以上总高为108.20m.两塔柱横向静距37.20m,塔柱采用空心四边形截面（顺桥向美观,有部分圆端凸出）,顺桥向全宽7.5m,横桥向上、中塔柱宽3.5m,下塔柱宽5.0m.

95#主塔塔外模采用均ZPM-100型液压自爬模施工,塔柱内模自行加工制作,采用钢模板施工.95#塔柱分19节段进行砼浇注施工,节段浇筑高度控制6m（铅垂距离）以内.爬模施工过程中布置10个机位.,具体机位布置图如下图所示.

爬模施工工艺

1）液压自爬模主要功能

ZPM-100型液压自爬模由木梁胶合板模板通过钢梁结构架体与爬升系统相连.

a、架体系统

架体支承跨度：≤3.6米（相邻埋件点之间距离）；

架体高度：16.29米；

架体平台宽度：主平台④等于3.00m,模板平台①等于1.40m,②、③等于1.20m,液压操作平台⑤等于2.60m,吊平台⑥等于1.80m.

b、作业层数及施工荷载

各作业平台沿结构水平方向设计施工荷载如下：模板平台①≤3KN/m,模板平台②、③≤0.75 KN/m,主平台④≤1.5KN/m,液压操作平台⑤≤1.5KN/m,吊平台⑥≤0.75KN/m.

c、电控液压升降系统

额定压力：25Mpa；

油缸行程：400mm；

液压泵站流量：n×2L/min,n为机位数量；

伸出速度：约300mm/min；

额定推力：100KN；

双缸同步误差：≤20mm.

d、爬升机构

爬升机构由预埋件部分、导轨部分、液压系统组成,据有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构等功能.

①、预埋件部分：由埋件板（最大直径为80mm）、高强螺杆（D26.5）、爬锥（M42/D26.5、长150mm）、受力螺栓（M42/D26.5、长400mm）和埋件支座等组成.单个埋件的设计剪力为：FV等于100KN,设计抗拔力为：F等于150KN,埋件板抗拔力大于150KN.

埋件板与高强螺杆连接,爬锥和安装螺栓用于埋件板和高强螺杆的定位,砼浇筑前,爬锥通过安装螺栓固定在面板上,受力螺栓是锚定总成部件中的主要受力部件,要求经过调质处理（达到Rc25-30）,埋件支座连接导轨和主梁,它受到施工活荷载、重力荷载、风荷载等荷载的联合作用,具有强的抗垂直力、水平力和弯矩作用.

②、导轨部分：导轨是整个爬模系统的爬升轨道,它由两根槽钢[20及一组梯档组焊而成,梯档数量依浇筑高度而定,间距300 mm,供上下轭的棘爪将载荷传递到导轨,进而传递到埋件系统上.

③、液压爬升系统：液压爬升系统包括液压泵、油缸、上轭和下轭四部分.液压泵和油缸向整个爬模系统提供升降动力.上、下轭是爬架与导轨之间进行荷传递的重要部件,通过改变轭的棘爪方向,可以实现提升爬架或导轨的功能转换,其结构如图所示.

2）液压爬模工艺原理

自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现.导轨和架体互不关联,二者之间可进行相对运动.当爬架工作时,导轨和爬架都支撑在埋件支座上,两者之间无相对运动.退模后立即在退模留下的爬锥上安装受力螺栓、挂座体、及埋件支座,调整上下轭棘爪方向来顶升导轨,待导轨顶升到位,就位于该埋件支座上后,操作人员立即转到下平台拆除导轨提升后露出的位于下平台处的埋件支座、爬锥等.在解除爬架上所有拉结之后就可以开始顶升爬架,这时候导轨保持不动,调整上下棘爪方向后启动油缸,爬架就相对于导轨运动,通过导轨和爬架这种交替附墙,互为提升对方,爬架即可沿着墙体上预留爬锥逐层提升.

3）模板体系

①、塔柱外模

塔柱外模平板区采用木梁胶合模板,面板采用芬兰进口维萨板,板厚21mm,面板背面竖向加劲采用20cm高木工字梁,木工字梁外侧横向背楞采用双拼14a槽钢,背楞与木工字梁用连接件连接,对拉螺栓采用H型螺母,内外螺杆直径为20mm.塔柱外侧圆倒角采用钢模板,面板厚6mm,横、竖向加劲肋采用6mm厚钢板,钢模与木模之间采用螺栓连接.

外模板总高度为6.3m,共设6道双拼14a槽钢背楞.其中面板高6.2m,木工字梁高6.3m.为防止上下节段接缝出现错台及漏浆等现象,木工字梁每边伸出面板5cm且在距下口约15cm处增加一道H型螺栓连接,使模板与已浇筑砼面紧贴；同时在木工字梁距上口约15cm处也增加一道拉杆与劲性骨架连接以减少模板偏位.

②、塔柱内模系统

塔柱内模自行加工制作,整个内模采用定型钢模和多种异形模板组合而成.模板与模板之间用U型卡和螺丝连接,竖肋与钢模通过勾头螺丝锁紧,竖向采用10#槽钢加劲,背楞为双拼10槽钢共设置6道,总高为6.2 m.

内模通过对拉杆实现模板定位及脱模等功能.由于塔内直面段间距只有1m左右,塔内操作平台利用内模对拉螺栓孔穿Φ20粗钢筋支撑.

爬模节段施工

主塔首节混凝土浇筑高5.9m,首节砼浇筑施工时首节砼顶面向下1.25m的位置预埋爬模施工预埋件,待拆除模板后安装爬模（除吊平台外）架体开始爬模施工.

1）工艺流程

混凝土浇筑完后→ 拆模后移→ 安装附装置→ 提升导轨→ 爬升架体→ 绑扎钢筋→ 模板清理刷脱模剂→ 埋件固定模板上→ 合模→浇筑混凝土

第一步 第二步 第三步

⑴安装模板完毕 （1）拆模、后移模板 （1）爬升到位

⑵浇筑混凝土 （2）插导轨 （2）安装吊平台

⑶施工人员在平台绑扎钢筋 （3）爬升 （3）开始合模

第四步 第五步 第六步

⑴合模完毕 ⑴浇筑完毕 ⑴进入标准爬升阶段

⑵浇筑混凝土 （2）拆模 （2）又一次浇筑混凝土

⑶提升导轨、爬升架体

液压爬模施工安全措施

一、平台与墙面接口处采用合页护拦,以确保不会有杂物从接口处掉落.

二、夜间不得进行爬模升降作业,遇六级（含六级）以上大风不得进行提升或进行模板前后移动作业.

三、外平台模板移动前,调整可调斜撑使模板倾斜；外平台模板移动结束后,及时将后移装置与主梁连接的销轴插好就位,以防荷载等引起上平台大幅晃动,发生安全事故.

四、模板拆除时,应由上至下进行,所拆的材料,不得抛扔.拆下的模板及木方动到指定地点清理干净、堆码整齐,不得乱堆乱放,平台上严防模板及木方的钉子朝天伤人.

五、爬架自外墙主平台护栏以下设全封闭式防护栏,防护栏杆件连接应使用合格的扣件,不得使用铅丝和其他材料绑扎,防护栏杆满设密目网.外墙模板主平台上方满设安全网.

六、剪刀撑、斜杆等整体拉结杆件设置布局合理.

七、设专人定期和不定期对爬模装置进行维修保养,保证万无一失.

八、台风季节施工,要注意大风后检查爬模架子的稳定性,防护措施是否有损伤,以及扣件紧固是否松动等内容,防止大风对架子安全造成的不利影响.

结语

液压自爬模施工工艺在桥梁高墩以及高层建筑施工中已经广泛使用.相对于传统搭设脚手架的方式,该模板体系提供了全方位的操作平台,高空作业达到了全封闭式状态,大大降低了安全风险.爬模系统爬升速度较快,有效地提高了施工速度.对施工队伍来说,减轻了工期压力,它既能满足进度要求,又给作业人员提供了一个安全、宽敞的作业平台,施工质量和工期得到了保障.乌石北江特大桥的高墩施工已经取得了良好的经济效益和社会效益.