橋梁高墩液壓自爬模施工技術(shù)研究

白笑菲

（中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司，河南 新鄭 451100）

0 引言

隨著我國(guó)交通工程的快速發(fā)展和道路橋梁施工技術(shù)的日益進(jìn)步，越來(lái)越多的橋梁朝著高墩大跨方向發(fā)展。在這些高墩大跨橋梁的施工過(guò)程中，由于涉及到跨河、跨鐵路等因素，對(duì)場(chǎng)地以及安全要求更高。因此，如何在保證施工安全的前提下，提高施工效率，減少施工浪費(fèi)，成為當(dāng)前橋梁施工技術(shù)研究的重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)的模板施工，不管是人工拼裝模板，或者拼裝成片后整體由機(jī)械吊裝，都不及液壓自爬模施工技術(shù)那般效率高。企業(yè)以效益為重，液壓自爬模施工技術(shù)備受青睞。本文結(jié)合某立交橋工程，對(duì)橋梁高墩液壓自爬模施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 項(xiàng)目概況

本研究以在建沿太行高速公路上跨太焦鐵路立交橋工程項(xiàng)目為例，該工程項(xiàng)目12#主墩設(shè)計(jì)為薄壁空心墩，墩身橫橋向尺寸11.3m，順橋向尺寸3.5m，墩高57m，墩身下設(shè)尺寸為16.5m×12m×4m承臺(tái)。墩身每節(jié)段施工高度控制在4.5m，單幅共計(jì)13節(jié)段，采用液壓自爬模施工技術(shù)。

2 液壓自爬模工作施工技術(shù)原理及構(gòu)造

2.1 液壓自爬模工作施工技術(shù)原理

液壓自爬模的頂升運(yùn)動(dòng)通過(guò)液壓油缸的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌和爬架的交替提升，在此過(guò)程中，導(dǎo)軌和爬架能夠獨(dú)立移動(dòng)，保障了施工的靈活性。當(dāng)爬架穩(wěn)定工作時(shí)，兩者共同承擔(dān)支撐作用，無(wú)需相對(duì)運(yùn)動(dòng)。退模后，通過(guò)精確調(diào)整上下?lián)Q向盒，液壓系統(tǒng)會(huì)協(xié)調(diào)導(dǎo)軌的頂升，確保其準(zhǔn)確落在預(yù)設(shè)位置。爬架的提升則是在解除所有拉結(jié)后進(jìn)行，這一過(guò)程中導(dǎo)軌保持靜止。如此交替升降的機(jī)制，確保了爬模架沿著橋墩穩(wěn)步上升，逐層提升至預(yù)設(shè)高度[1-2]。

2.2 液壓自爬模系統(tǒng)構(gòu)造

液壓自爬模系統(tǒng)由4個(gè)主要部分組成：模板系統(tǒng)、埋件系統(tǒng)、支架系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 液壓自爬模結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)是液壓自爬模的核心組成部分，由國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木板面板、H20 工字木梁、橫向背楞和專(zhuān)用連接件構(gòu)成。面板厚度為18mm，通過(guò)自攻螺絲與豎肋（H20木工字梁）正面連接，而豎肋則通過(guò)專(zhuān)用連接爪與橫肋（雙槽鋼背楞）連接。大模板上部設(shè)有兩個(gè)吊鉤，陽(yáng)角部位通過(guò)斜拉桿固定，增強(qiáng)模板的穩(wěn)固性和整體性。模板高度為465cm，配有5 道水平背楞，間距最大為115cm，以適應(yīng)450cm 的澆筑高度。標(biāo)準(zhǔn)模板最重2.5t，下部包裹10cm，上部突出5cm，如圖2所示。

圖2 模板拼裝圖

2.2.2 埋件系統(tǒng)

墩身外側(cè)爬模機(jī)位的埋件系統(tǒng)，以標(biāo)準(zhǔn)雙埋件方式實(shí)施，包含埋件板、高強(qiáng)螺桿、爬錐及受力螺栓。這些構(gòu)件在施工中依照爬軌位置預(yù)先設(shè)置，以確保系統(tǒng)穩(wěn)固。埋件之間的平面距離設(shè)定為300mm，提供充足的支持。系統(tǒng)中使用D20 直徑、45#鋼材的螺桿和M42直徑、10.9級(jí)的受力螺栓，以增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2.3 支架系統(tǒng)

爬模架體整體立面有4 層平臺(tái)，分別為上平臺(tái)、主平臺(tái)、液壓平臺(tái)和吊平臺(tái)。

上平臺(tái)寬1m，挑架布置間距1.3m，作為綁扎鋼筋及澆筑混凝土施工平臺(tái)；主平臺(tái)寬2.8m，平臺(tái)梁使用雙拼20 槽鋼，作為合模加固及后移退模平臺(tái)；液壓平臺(tái)寬2.8m，作為爬模爬升過(guò)程中液壓操作施工平臺(tái)；吊平臺(tái)寬2m，使用16 槽鋼加工，作為周轉(zhuǎn)及已澆筑混凝土面修飾施工作業(yè)平臺(tái)。

平臺(tái)板采用4.5mm 厚的花紋鋼跳板，部分區(qū)域用鋼板加固?；y鋼跳板的設(shè)計(jì)旨在提供防火、防滑和耐腐蝕功能。平臺(tái)之間通過(guò)帶人洞的斜梯相連。為了確保高空作業(yè)的安全，外部防護(hù)采用了孔徑5mm 的密孔鋼板網(wǎng)，具備0.65 的擋風(fēng)系數(shù),平臺(tái)防護(hù)高度1.5m。這種鋼板網(wǎng)在滿(mǎn)足安全和耐用需求的同時(shí)，也為架體外觀帶來(lái)美觀和整潔的效果[3-4]。

2.2.4 液壓系統(tǒng)

液壓自爬模的爬升過(guò)程由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)包括換向盒、液壓缸、泵站和配電柜。每個(gè)爬升位置都配有獨(dú)立的動(dòng)力和控制裝置。液壓缸的額定壓力可達(dá)25MPa。

本工程單墩墩身外側(cè)共布置8 個(gè)機(jī)位，單側(cè)橫向面4 個(gè)機(jī)位。這些位置從開(kāi)始安裝直至頂部完成，位置和數(shù)量保持不變，確保整個(gè)爬升過(guò)程的連續(xù)性和施工效率。

3 液壓爬模施工工藝

在液壓爬模施工工藝中，根據(jù)空心墩的尺寸，首次施工的澆筑高度定為4.6m，使用外側(cè)液壓爬模模板。墩底的實(shí)心與空心交接部分采用異型木模板，內(nèi)部通過(guò)拉桿與內(nèi)模對(duì)拉進(jìn)行穩(wěn)固，同時(shí)內(nèi)模由鋼管井支架支撐，外側(cè)則搭設(shè)有鋼管支架平臺(tái)。勁性骨架和鋼筋的垂直運(yùn)輸及安裝均依靠起重設(shè)備完成，安裝爬模預(yù)埋件并澆筑混凝土。首節(jié)墩身混凝土達(dá)到足夠強(qiáng)度后，開(kāi)始進(jìn)行模板的拆除工作，并對(duì)墩頂進(jìn)行鑿毛處理，確?；炷帘砻媲鍧崳瑸楹罄m(xù)施工做好準(zhǔn)備。

利用首節(jié)墩身預(yù)埋件，依次安裝埋件系統(tǒng)、液壓平臺(tái)。在液壓平臺(tái)上安裝模板后移平臺(tái)（主平臺(tái)），利用主平臺(tái)進(jìn)行第二節(jié)墩身鋼筋的綁扎。同首節(jié)施工，安裝爬模預(yù)埋件并進(jìn)行合模加固。預(yù)埋件位置安裝準(zhǔn)確，保證模板能夠順利地沿著導(dǎo)軌進(jìn)行升降。完成上述工作后，進(jìn)行第二次4.5m高度的混凝土澆筑。

當(dāng)?shù)诙?jié)墩身的混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，開(kāi)始進(jìn)行模板的后移操作，為下一階段的施工騰出空間。安裝新的導(dǎo)軌和液壓系統(tǒng)并將架體爬升至下一節(jié)段（第三節(jié)），在液壓平臺(tái)下安裝吊平臺(tái)，吊平臺(tái)可用于后續(xù)已澆筑混凝土節(jié)段修復(fù)。至此，液壓爬模已全部安裝完畢。

利用爬模平臺(tái)，再次進(jìn)行墩身勁性骨架的安裝和鋼筋的綁扎工作，同時(shí)安裝新的預(yù)埋件，為下一次混凝土澆筑做好準(zhǔn)備。后續(xù)通過(guò)不斷循環(huán)架體爬升流程，直至墩身的施工全部完成[5]。

3.1 爬升流程

（1）墩身支模，安裝預(yù)埋件并澆筑混凝土。

（2）混凝土滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，拆除模板拉桿，拔出模板后移裝置上的齒輪銷(xiāo)，使模板后移。利用螺栓緊固安裝附墻裝置。

（3）提升導(dǎo)軌并拆除下端埋件后提升架體。

（4）繼續(xù)綁扎下一節(jié)段鋼筋，然后安裝預(yù)埋件，合模澆筑下一節(jié)段混凝土。

架體爬升流程，如圖3所示。

圖3 架體爬升流程圖

3.2 埋件安裝

根據(jù)爬模設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行墩身預(yù)埋件安裝，預(yù)埋件用扎絲綁牢或焊接牢固，使其在混凝土施工時(shí)不易移動(dòng)偏位，預(yù)埋件要求安裝位置準(zhǔn)確、不遺漏。

3.3 模板安裝及拆除

首節(jié)墩身模板采用爬模外模，利用施工塔吊（或汽車(chē)吊）進(jìn)行安裝。

模板安裝前，應(yīng)先認(rèn)真檢查模板。模板表面必須保證打磨干凈，并涂刷清水脫模劑。按自下而上的順序進(jìn)行安裝。四側(cè)模板全部就位后要隨即進(jìn)行校正，安裝連接螺栓和斜拉桿，模板之間采用雙面膠密貼，防止漏漿。

外側(cè)模板和內(nèi)模板之間使用D20 高強(qiáng)度螺桿進(jìn)行對(duì)拉固定，螺桿的布置間距保持在不超過(guò)1200mm。采用D20 蝶形螺母和墊片將拉桿緊固，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性。墩身實(shí)心段兩側(cè)外模對(duì)拉，中間為直徑不小于22mm 的螺紋鋼筋(鋼筋拉力>103kN，當(dāng)所用鋼筋伸長(zhǎng)量>10mm時(shí)，應(yīng)對(duì)對(duì)拉螺桿進(jìn)行預(yù)內(nèi)緊，以保證澆筑后墩身尺寸精度)，兩側(cè)焊接D20 拉桿。首層實(shí)心段預(yù)埋鋼筋和兩側(cè)焊接短D20 螺桿為一次性使用（鋼筋與螺桿間焊縫長(zhǎng)度不小于120mm，焊高8mm）。內(nèi)模如為散拼模板，應(yīng)通過(guò)增加自身剛度與外模匹配。

在混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，應(yīng)進(jìn)行拆模操作。首先，要拆除所有的穿墻螺栓和陽(yáng)角斜桿，并取出發(fā)射器斜桿在內(nèi)的全部拉桿。接下來(lái)，拔掉模板上的齒形銷(xiāo)釘，將模板向后移動(dòng)至預(yù)定位置（移動(dòng)距離在600～700mm之間），并插入后移插銷(xiāo)。

模板拆除后，要對(duì)結(jié)構(gòu)的棱角部分進(jìn)行保護(hù)，以防損傷。清潔模板表面時(shí)，可用水或者脫模溶劑，并使用毛刷去除混凝土粘結(jié)塊，需要注意的是不能使用鋼制工具，避免損傷模板。若使用水滲性脫模劑，可用清水清洗。

大模板轉(zhuǎn)移時(shí)，要確保穩(wěn)固安放。將模板豎直放置，嚴(yán)禁水平重疊堆放，避免模板表面壓傷。

3.4 爬模拆除

根據(jù)規(guī)定，拆除爬模裝置前必須清晰規(guī)劃平面和豎向的拆除順序，須準(zhǔn)備好滿(mǎn)足吊重要求的汽車(chē)吊等吊裝設(shè)備；在拆除爬模裝置時(shí)，應(yīng)遵循順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较?，逐個(gè)單元地進(jìn)行拆卸。

完成最后一層施工后開(kāi)始爬升，然后依次拆除：模板→上支架→導(dǎo)軌→主平臺(tái)→下架體→剩余掛座、爬錐→拆除完成。

（1）使用塔吊或汽車(chē)吊拆除主平臺(tái)及以上部分包括模板和桁架系統(tǒng)，確保安全落至地面。

（2）抽出導(dǎo)軌。

（3）在拆卸液壓爬模時(shí)，首先應(yīng)拆除液壓和配電裝置。先移除控制臺(tái)主平臺(tái)上的跳板，然后使用吊裝設(shè)備將其吊出。

（4）通過(guò)使用吊平臺(tái)，拆除下層的附墻裝置和爬錐，并將其吊至地面。

（5）首先整體拆除主平臺(tái)，利用塔吊將主梁三腳架和吊平臺(tái)提升到合適高度，然后拆除最上層的附墻裝置和爬錐，并對(duì)相應(yīng)孔洞進(jìn)行修補(bǔ)。

（6）操作人員卸下相關(guān)組件后，使用吊裝設(shè)備將最后的架體部分降下。

4 液壓爬模施工安全注意事項(xiàng)

根據(jù)在建沿太行高速公路上跨太焦鐵路立交橋工程項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)該項(xiàng)目液壓爬模施工安全提出以下9項(xiàng)注意事項(xiàng)：

（1）在安裝埋件和掛座時(shí)務(wù)必佩戴安全帶和防護(hù)裝備，確保螺桿和爬錐連接牢固。澆筑混凝土后，要及時(shí)輕敲推銷(xiāo)，防止爬錐卡死。

（2）混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到10MPa以上才可進(jìn)行爬升。

（3）避免在光線不足的夜間或惡劣天氣如雷雨、大風(fēng)、大霧、大雪中作業(yè)。

（4）液壓泵應(yīng)由專(zhuān)人操作，壓力不超過(guò)16MPa。爬模作業(yè)時(shí)，非操作人員應(yīng)離開(kāi)架體。

（5）爬模周?chē)?m 設(shè)置警戒線，警戒所有人員不得入內(nèi)，防止物體墜落造成傷害。

（6）操作前根據(jù)檢查清單，應(yīng)檢查設(shè)備正常，架體不得堆放過(guò)多物料，一切符合程序方可進(jìn)行爬模。

（7）爬模液壓系統(tǒng)由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作，施工前要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)禁他人隨意操作。

（8）爬模嚴(yán)禁隨意堆放重物，爬升前需要對(duì)爬架雜物進(jìn)行清理。

（9）施工中，定期檢查預(yù)埋爬錐和配套螺栓等配件，如有異常及時(shí)替換。

5 結(jié)束語(yǔ)

太行高速公路上跨太焦鐵路立交橋工程項(xiàng)目采用液壓自爬模施工技術(shù)，不僅模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，安裝和操作方便，施工速度也很高效。實(shí)踐證明，該技術(shù)依靠?jī)?nèi)置的液壓系統(tǒng)作為動(dòng)力，使得液壓自爬模在無(wú)需額外起重設(shè)備的情況下，便可實(shí)現(xiàn)快速、安全的爬升，適用于直爬和斜爬，是高墩施工的首要選擇。