高速公路橋梁高墩液壓爬模施工技術(shù)分析

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：李琪霖（1990—），男，本科，工程師，從事公路工程項目管理工作。

摘要 文章首先介紹了高墩液壓爬模系統(tǒng)的基本組成和工作原理，闡述了該技術(shù)的施工優(yōu)點，接著通過工程實例分析了高墩液壓爬模施工技術(shù)在高速公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，重點探討了高墩液壓爬模體系的組成和安裝施工關(guān)鍵技術(shù)問題。最后，對高墩液壓爬模施工技術(shù)質(zhì)量控制措施提出相應(yīng)的對策建議，旨在為高速公路橋梁高墩液壓爬模施工技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供理論支持和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 高速公路；公路橋梁；高墩；液壓爬模；施工技術(shù)

中圖分類號 U445.559文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0135-03

0 引言

液壓爬升模板技術(shù)將滑模施工與翻模施工的優(yōu)勢相融合，形成了一種創(chuàng)新的建筑工藝。該技術(shù)采用了翻模工藝的傳統(tǒng)混凝土澆筑方式，這種方式使得施工組織和管理變得更為簡化，對外界環(huán)境的依賴較小，易于確?；炷帘砻娴母咂焚|(zhì)。此外，其還成功規(guī)避了滑模施工過程中常見的問題，允許施工誤差在每個施工階段得到糾正。在爬升技術(shù)方面，該工藝與滑模施工相似，通過液壓千斤頂?shù)尿?qū)動力實現(xiàn)架體、模板、作業(yè)平臺及吊具的自動上升，這樣就無須頻繁地利用塔吊進行裝卸作業(yè)，也避免了腳手架的搭建。研究新型液壓爬模在公路橋梁高墩的應(yīng)用具有重要意義。

1 新型液壓爬模概述

1.1 爬升模板的原理

爬升模板系統(tǒng)是一種隨著建筑物逐層施工升高的模板構(gòu)造，其固定于建筑結(jié)構(gòu)本身。當(dāng)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)強度足以支撐自身后，模板會在不觸地的情況下上移。通過機械力量和支撐結(jié)構(gòu)，模板連同攀升設(shè)備一起上升到下一個施工層面，并進行固定和定位，以便進行下一輪的施工。該技術(shù)特別適合于多層建筑和高聳建筑物的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場澆筑施工，是一種高效的模板施工方法。

1.2 新型液壓爬模的施工優(yōu)點

通過采用新型液壓爬模的施工，既加快了施工進度，又保證了施工的安全性。優(yōu)點主要為[1]：

（1）液壓爬模系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整體提升或單榀升級，具有良好的穩(wěn)定性。

（2）該系統(tǒng)自身重量輕，通過墩體內(nèi)置的高強度螺栓進行支撐，操作簡便且安全可靠，能有效減少工時與材料消耗，同時具備優(yōu)秀的抗風(fēng)能力。

（3）除非因建筑設(shè)計需要對模架進行調(diào)整，否則爬模架安裝一次后可持續(xù)使用至工程完畢無須拆除，這樣不僅節(jié)約了工地空間，還減少了對模板的損傷。

（4）液壓升降過程順暢且同步進行，確保了安全性。

（5）提供了全面的作業(yè)平臺，避免了重復(fù)搭建的材料與人力浪費，提高了施工人員的操作便捷性和安全保障。

（6）調(diào)整墩體的垂直度和平面度較為容易，結(jié)構(gòu)施工誤差較小，偏差校正過程簡便，能夠逐層糾正施工誤差，防止誤差累積。

（7）與翻模相比，爬模的速度更快，模板的標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，整個結(jié)構(gòu)只需使用一臺液壓泵進行升降，一次性安裝；在升降過程中無須支撐、拆除模板、搭建腳手架或進行物料轉(zhuǎn)運等，提升了施工的安全性。

2 液壓爬模施工方案

2.1 項目概況

成宜高速公路項目總承包ZCB4-4項目合同段位于宜賓市宜賓縣及翠屏區(qū)境內(nèi)，起于宜賓市宜賓縣雙誼鎮(zhèn)銀錠村，起點樁號為K145+360，止于宜賓市翠屏區(qū)宗場鎮(zhèn)新屋村，止點樁號K156+995。路線走向自北向南，設(shè)計車速120 km/h，路基寬度34.5 m，雙向六車道，主線全長11.6 km。合同總產(chǎn)值5.43億元。主要工程數(shù)量：項目段內(nèi)共有路基挖方3 110 000 m3，路基填方2 470 000 m3。涵洞共有33座，其中蓋板涵20座，圓管涵8座，鋼波紋管涵5座。橋梁共有14座，為2 321 m，其中大橋9座，中橋5座。

2.2 施工方案

該工程采用了一種創(chuàng)新的液壓攀升模板施工技術(shù)，此技術(shù)以100 kN的液壓千斤頂作為升力來源，運用φ102 mm、壁厚7.5 mm的鋼管作為工具型支撐桿，并以達到預(yù)定強度的結(jié)構(gòu)柱作為依托點。這一系統(tǒng)能夠帶動模板及攀升機構(gòu)同步上移。每提升一個樓層便進行一次混凝土的澆筑作業(yè)，從而保障了結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。這種方法使得該技術(shù)相較于其他攀升模板技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

3 新型液壓爬模施工技術(shù)分析

3.1 爬升模板體系的組成

爬升模板體系主要包括三方面：模板系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)[2]。

3.1.1 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)：由標(biāo)準(zhǔn)化的大型鋼制模板、拐角模板、鋼制支撐梁以及穿透式螺栓、鑄造鋼螺帽、鑄造鋼墊圈等配件組合而成。為確保拼接縫隙不滲漏灰漿，所有鋼質(zhì)模板的面板均經(jīng)過精密的銑邊加工。

（1）模板形式。整體式全鋼大模板被選用作為模板系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些標(biāo)準(zhǔn)化模板的寬度介于1 800～

2 600 mm之間，高度則統(tǒng)一為4.5 m。大模板的每一面均均勻布置若干脫模裝置，以便脫模。為規(guī)避穿透式螺栓與鋼筋之間的潛在沖突，模板上預(yù)設(shè)了與解模裝置數(shù)量相等的透孔，這些孔位在施工過程中根據(jù)需要進行選用，未使用的孔則用塑料塞進行封堵。模板的鋼制支撐采用雙層10#槽鋼構(gòu)成，共設(shè)置5條橫梁，以確保施工過程中模板不會發(fā)生形變。

（2）角模與調(diào)節(jié)縫板。

①在設(shè)計角模和節(jié)縫板時，需要確保能夠滿足平模在脫后向后撤離的需求。

②調(diào)整縫的位置應(yīng)當(dāng)在大模板的邊框上與8#槽鋼及角模板之間形成搭接，并預(yù)留20 mm的調(diào)整空間。

③對于銳角部分的角模，當(dāng)夾角較小的情況下，可以設(shè)計為可調(diào)節(jié)的柔性角模，利用正反螺紋的螺桿進行脫模；而對于直角和鈍角的角模，則通過焊接的脫模裝置來實現(xiàn)脫模。

（3）穿螺栓。模板的螺栓孔設(shè)計直徑26 mm，使用的是20×6型號的冷擠壓全絲螺栓，配合鑄鋼螺帽和鑄鋼墊圈。鑒于爬模螺栓必須從后面穿入，且不在兩塊模板間固定套管，因此可以利用內(nèi)徑略大于20 mm、外徑小于25 mm的PVC管。在穿螺栓時，PVC管應(yīng)先套在T20×6螺栓上，一同穿過孔眼。進行拆模作業(yè)時，T20×6螺栓被移除，而PVC管則留在孔中，將突出的部分切除即可。

3.1.2 液壓提升系統(tǒng)

液壓提升系統(tǒng)由立柱、橫梁、斜支撐、環(huán)形結(jié)構(gòu)、液壓千斤頂、支撐桿、液壓操作臺，以及不同直徑的油管、閥門和接頭等組成。

提升架立柱高度5 m，立柱由H150H型鋼及5 mm厚鋼板焊接而成，具有一定剛度，整體性及安全性好。該工程選用100 kN穿心式升降千斤頂共16臺套。在結(jié)構(gòu)混凝土頂部埋設(shè)4根支承桿。

3.1.3 操作平臺系統(tǒng)

操作平臺系統(tǒng)由操作平臺、中間平臺、上操作平臺、外挑梁、外架立柱、斜撐、欄桿、安全網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)等組成。

平臺鋪板及平臺梁組成內(nèi)外操作平臺，平臺梁安裝在提升架立柱上。上操作平臺四周采用1.8 m高護欄做圍擋，沿外側(cè)設(shè)ф48 mm×3.5 mm鋼管水平欄桿，并兜滿安全網(wǎng)。

3.2 液壓爬模安裝程序及方法

液壓爬模安裝程序如圖1所示[3]：

圖1 液壓爬模安裝程序圖

3.2.1 拼裝模板前的準(zhǔn)備工作

主要包括以下內(nèi)容：

①確定軸線、模板外邊線、提升機構(gòu)的中軸線以及其外圍軸線。

②首層綁定鋼筋時，確保水平鋼筋從模板頂部突出700～1 200 mm。

③為了確保施工質(zhì)量和操作的便捷性，需要在模板表面涂抹脫模劑，并對機械部件涂上潤滑油。

3.2.2 支設(shè)模板

施工要求如下：

①依據(jù)選用的爬升模板類型及其平面布置方案，模板的搭設(shè)應(yīng)遵循由內(nèi)至外的順序進行。

②在搭設(shè)模板之前，應(yīng)將平面模板在地面上分批組裝好，并以整體形式吊裝到位，安裝每一部分時需使用穿透式螺栓進行固定。

③螺栓外部應(yīng)套上PVC管，以確保在豎直搭設(shè)模板后能夠順利插入。在平面模板安裝完畢之后，繼而搭設(shè)內(nèi)外角模以及頂部角部模板。

3.2.3 安裝提升架

地面上進行提升架的拼裝工作，完成模板的搭設(shè)之后，利用塔式起重機將提升架抬升，并根據(jù)架構(gòu)的平面圖逐個將其安裝到位。在此過程中，架體可暫時利用鋼筋與現(xiàn)場已捆綁好的鋼筋結(jié)構(gòu)進行固定，待環(huán)梁部分連接穩(wěn)固后，再移除之前用于臨時固定的焊接鋼筋。

3.2.4 安裝圍圈

由水平上下的弦槽鋼、傾斜撐、垂直立管以及拉緊的對拉螺栓構(gòu)成，用以將提升架結(jié)構(gòu)緊密連接，形成一個完整的單元。

3.2.5 安裝挑梁

在提升架立柱的內(nèi)側(cè)安裝兩根橫向挑梁，以此構(gòu)建出挑作業(yè)平臺和懸吊臺。

3.2.6 安裝平臺鋪板及安裝欄桿及安全網(wǎng)

主要包括：

①在立柱的外側(cè)部分，安裝水平的鋼管欄以形成吊裝平臺。

②在立柱頂端，設(shè)置2 m高的操作平臺欄桿。

3.2.7 安裝液壓系統(tǒng)

①千斤頂?shù)氖褂茫x擇了穿心式的100 kN型號，每個提升架配置一個此類設(shè)備。千斤頂頂部配有限位器以控制其運動范圍，并且在其承托桿處裝有限位擋片以增強安全性。每個千斤頂還安裝了四個針式閥門。在吊裝作業(yè)開始之前，應(yīng)將支承桿嵌入千斤頂中，使之突出大約1 m。

②主油管，其直徑為16 mm，被布置在連接鋼梁的內(nèi)部。在整個環(huán)形油路系統(tǒng)中，配置了多條直徑為16 mm的分油管以及相應(yīng)的分油器。這些分油器將油管與千斤頂相連，其中油管的直徑為8 mm。每個分油器能夠連接5～6臺千斤頂。

③液壓控制臺被放置于操作平臺上方。

④執(zhí)行液壓系統(tǒng)的排油、排氣和加壓測試完成后，再進行φ102 mm×7.5 mm承桿的安裝。

3.2.8 電器控制系統(tǒng)安裝

①電氣控制箱的安裝必須遵守接地、零接地以及漏電防護的相關(guān)規(guī)定；接線盒需穩(wěn)固地安裝在架構(gòu)的連接點上。

②防雷措施應(yīng)通過與建筑物接地系統(tǒng)相連的方式實現(xiàn)。

③照明設(shè)備的支架位于顯眼位置，其安裝須使用懸掛線以確保其垂直性。選擇購買條形或橢圓形的燈具，并在支架固定之前完成燈具的安裝。

3.3 液壓爬模施工方法

液壓爬模施工方法主要內(nèi)容如下[4]：

①進行第一層鋼筋的捆綁工作，并搭建硬性支架以預(yù)防變形。

②布置模板和爬升模具。

③依照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進行混凝土澆筑，每層高度控制在1 m左右，這是標(biāo)準(zhǔn)模板的高度。混凝土應(yīng)分為四層進行逐層澆筑和振實。

④待混凝土強度足以確保其表面和邊角在拆模過程中不會損壞時，即可開始拆模，通常這一過程在混凝土強度達到1.2 MPa之后進行。

⑤拆模步驟如下：移除穿墻螺栓，解開大模板與角模之間的固定螺栓；大模板應(yīng)分段整體脫模，先用脫模器的伸縮螺桿頂住混凝土進行初步脫模，然后利用撬棍將模板與混凝土間距離撬開至500 mm；角模脫模后，需將其固定在大模板上，以利于后續(xù)的爬升作業(yè)。

⑥將支撐桿調(diào)至混凝土表面以下，啟動液壓爬升系統(tǒng)。在爬升過程中，繼續(xù)捆綁上層鋼筋，并安裝內(nèi)部的預(yù)埋件和管線等。

⑦當(dāng)模板下口爬升至下一層樓板高度時，安裝樓板下模板，捆綁樓板鋼筋，并澆筑樓板混凝土。

⑧固定模板，通過立柱進行載荷卸載，提升支撐桿，并澆筑混凝土體，此后重復(fù)步驟⑤至⑧。

4 液壓爬模施工質(zhì)量控制措施

液壓爬模施工質(zhì)量控制措施主要包括以下內(nèi)容[5]：

（1）嚴格的前期準(zhǔn)備是確保液壓爬模施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。這包括了對爬模系統(tǒng)的設(shè)計審查，必須保證其設(shè)計合理、強度足夠、穩(wěn)定性良好，并能滿足工程結(jié)構(gòu)的實際需求。同時，對爬模設(shè)備的選用和安裝也需要嚴格把控，所有設(shè)備應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，且在安裝前進行全面細致的檢查和調(diào)試。

（2）施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控不容忽視。應(yīng)當(dāng)對混凝土澆筑、模板安裝、爬升操作等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測和記錄，確保混凝土振搗密實，模板位置準(zhǔn)確，爬升過程平穩(wěn)無異常。此外，還需定期對液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)、管道連接密封性、油品質(zhì)量等方面進行檢測維護，防止因液壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致的安全隱患。

（3）建立健全完善的施工質(zhì)量管理體系，嚴格執(zhí)行三級驗收制度，即班組自檢、項目部復(fù)檢、公司質(zhì)檢部門終檢，確保每個施工階段的質(zhì)量均達到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。同時，加強施工人員的技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，提高作業(yè)人員的質(zhì)量意識和技能水平。

5 結(jié)語

在超限高層建筑施工中，液壓爬模施工技術(shù)能夠合理有效地解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工序的銜接問題。這種技術(shù)不僅確保了施工質(zhì)量符合國家規(guī)范和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且簡化了立面結(jié)構(gòu)的施工過程，使其更加標(biāo)準(zhǔn)化和程序化。通過減少常規(guī)施工中頻繁的拆裝、吊運和更換操作，液壓爬模施工技術(shù)顯著減少了時間消耗和成本損失。此外，這種技術(shù)還使得塔吊能夠騰出更多時間用于鋼筋和其他周轉(zhuǎn)材料的運輸，進而顯著提升了施工效率。

參考文獻

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