橋梁工程主墩液壓爬模施工技術(shù)探討

摘要 液壓爬模施工技術(shù)作為一種高效的橋梁施工方法，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，文章概述了液壓爬模施工技術(shù)的基本原理和主要特點(diǎn)，詳細(xì)分析了其在主墩施工中的具體應(yīng)用，包括模板設(shè)計(jì)、施工步驟、液壓系統(tǒng)的選擇與優(yōu)化等方面。通過實(shí)際工程案例的分析可知：液壓爬模施工技術(shù)在提高施工效率、保證工程質(zhì)量等方面存在一定優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；主墩施工；液壓爬模施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0069-03

0 引言

液壓爬模施工技術(shù)集成了機(jī)械工程、自動(dòng)化控制、材料科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，通過精密的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模板的快速安裝與拆卸，顯著提高了施工效率。液壓爬模施工技術(shù)在應(yīng)用過程中也面臨著一些技術(shù)挑戰(zhàn)和實(shí)際問題，如模板設(shè)計(jì)的合理性、施工過程的精確控制、液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性等[1]。文章旨在對(duì)橋梁工程主墩液壓爬模施工技術(shù)進(jìn)行探討，通過對(duì)其原理、特點(diǎn)、應(yīng)用等方面的系統(tǒng)分析，全面理解液壓爬模施工技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中的重要作用。

1 工程概況

該項(xiàng)目13#、14#主墩為空心薄壁墩，采用C50混凝土，因該項(xiàng)目爬模架體高度為19.6 m，主墩前面3段（高度16 m），采用翻模施工，3段過后，爬模架體安裝完成，采用液壓自爬模。13#塔柱高172 m，14#塔柱高度為174.2 m，共澆筑32次，單肢外模布置10榀爬模下架體、12榀后移裝置及10榀爬模上架體，配置模板高度為6.2 m。

2 模板構(gòu)造

內(nèi)外模均采用鋼模進(jìn)行施工，鋼模由6 mm鋼板（面板）、10#槽鋼（豎肋）、雙14#槽鋼（橫肋）組成，兩塊模板豎肋之間采用螺栓連接。模板采用模塊化設(shè)計(jì)拆卸方便，使用靈活，模板設(shè)計(jì)高度為6.2 m。為防止上下節(jié)段接縫出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)及漏漿等現(xiàn)象，每標(biāo)準(zhǔn)澆筑層使用拉桿對(duì)穿方法壓緊模板下口，使模板與已澆筑混凝土面貼緊減少模板偏位。

3 主塔爬模爬架布置及操作平臺(tái)施工

3.1 塔柱爬模施工架體爬升軌道

該項(xiàng)目索塔結(jié)構(gòu)為H型墩，導(dǎo)軌上下游面3榀架體對(duì)稱布置，直線到頂。里程面由于塔柱內(nèi)傾，為減少爬模安拆次數(shù)，軌道在下塔柱向內(nèi)側(cè)布置，達(dá)到中塔柱時(shí)居中布置，內(nèi)模則是每個(gè)節(jié)段完成后用塔吊吊出內(nèi)模。

3.2 爬模架體構(gòu)造及組拼

液壓爬模架體主要由下架體和上架體兩部分組成，這兩部分各自承擔(dān)著不同的功能。下架體是爬模系統(tǒng)的核心承重結(jié)構(gòu)，是整個(gè)爬模架體的基礎(chǔ)，其主要作用是承受施工過程中的各種荷載，包括上架體的自重、施工材料的重量、工人的重量以及施工設(shè)備的重量等。下架體的設(shè)計(jì)需要充分考慮這些荷載的大小和分布情況，以確保其具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠安全地支撐整個(gè)爬模架體[2]。

上架體則主要用于提供施工操作的作業(yè)面，在高層建筑的施工過程中，工人需要在高空進(jìn)行鋼筋作業(yè)、模板作業(yè)等多項(xiàng)工作，上架體為工人提供工作平臺(tái)。上架體通過相應(yīng)的機(jī)構(gòu)與下架體相連，確保兩者之間的穩(wěn)定連接和協(xié)同工作，工人可在上架體上安全、高效地進(jìn)行各項(xiàng)施工操作。

3.2.1 上架體組成

平臺(tái)立桿：作為上架體的主要支撐結(jié)構(gòu)，平臺(tái)立桿承受著操作平臺(tái)、模板和其他施工荷載的垂直壓力，其穩(wěn)定性和承重能力直接影響到整個(gè)上架體的安全。

主背楞：主背楞是連接平臺(tái)立桿和平臺(tái)橫梁的重要部件，其作用是加固和穩(wěn)定上架體，主背楞的設(shè)計(jì)需要考慮到其受力情況和與其他部件的連接方式。

平臺(tái)橫梁：平臺(tái)橫梁是操作平臺(tái)的水平支撐結(jié)構(gòu)，承載工人、施工材料和施工設(shè)備等水平方向的荷載。

平臺(tái)梁斜撐：斜撐的主要作用是增加平臺(tái)橫梁的穩(wěn)定性，防止其在受力過程中發(fā)生變形或失穩(wěn)，合理設(shè)置斜撐的角度和數(shù)量。

主背楞斜撐：與平臺(tái)梁斜撐類似，主背楞斜撐是為增強(qiáng)主背楞的穩(wěn)定性而設(shè)置，通過斜向支撐的方式，減小了主背楞在受力過程中的變形和失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

模板后移裝置：是爬模上架體中的一個(gè)裝置，用于實(shí)現(xiàn)模板的退模和合模操作，通過該裝置，工人可以方便地調(diào)整模板的位置和角度，以適應(yīng)不同施工階段的需求。

以上部件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行連接，組成爬模上架體的主體框架，在此基礎(chǔ)上，通過安裝平臺(tái)護(hù)欄和密目網(wǎng)等安全設(shè)施，形成了上架體的外圍防護(hù)體系。

3.2.2 下架體組成

承重三腳架：是爬架下架體的主要承重機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)承受來自上架體、施工荷載以及下架體自身重量的全部壓力，三腳架的設(shè)計(jì)必須確保其有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以應(yīng)對(duì)各種施工情況下的荷載變化。

埋件系統(tǒng)：埋件系統(tǒng)是爬模與建筑物結(jié)構(gòu)之間的連接機(jī)構(gòu)，通過預(yù)埋件將爬模系統(tǒng)附著在建筑物上。承重三腳架通過掛座與埋件系統(tǒng)相連，將所承受的荷載傳遞給建筑物結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)軌：導(dǎo)軌用于指導(dǎo)爬架在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的設(shè)置必須精確且穩(wěn)定。

液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)是爬架下架體實(shí)現(xiàn)爬升動(dòng)作的動(dòng)力來源，通過液壓系統(tǒng)的控制，可以實(shí)現(xiàn)爬架的平穩(wěn)爬升和精確定位。

中平臺(tái)梁和立桿：中平臺(tái)梁和立桿是下架體的主要支撐結(jié)構(gòu)，用于承受來自上架體的荷載并傳遞給承重三腳架，其設(shè)計(jì)需考慮荷載分布和傳遞路徑。

吊平臺(tái)梁和立桿：吊平臺(tái)梁和立桿主要用于懸掛和支撐施工平臺(tái)，為工人提供施工操作空間，同時(shí)其也參與承受部分施工荷載，并與中平臺(tái)梁和立桿共同維持下架體的整體穩(wěn)定性。

3.2.3 主塔架體布置

14#下塔柱1～6節(jié)段單肢外模布置10榀液壓下架體，12榀后移裝置，10榀液壓上架體，下塔柱3～4段平臺(tái)梁懸臂較長(zhǎng)，采用臨時(shí)增加牛腿三角支撐的方法，通過爬錐附著在索塔上，到第5段之后，兩邊趨于平衡，可不設(shè)臨時(shí)支架。

3.3 爬模操作平臺(tái)搭設(shè)

3.3.1 爬模操作平臺(tái)構(gòu)成

該該項(xiàng)目液壓爬模的操作平臺(tái)，主要包括架體平臺(tái)、鋼筋綁扎平臺(tái)、模板操作平臺(tái)、主操作平臺(tái)、液壓操作平臺(tái)和吊平臺(tái)共6個(gè)平臺(tái)。平臺(tái)與墻體之間設(shè)置活動(dòng)翻板，保證平臺(tái)物體不掉落。

第1、2層鋼筋綁扎平臺(tái)位于上架體頂面，為下一階段混凝土的澆筑提供了鋼筋綁扎的作業(yè)空間，鋼筋綁扎完成后合模，封閉平臺(tái)入口。

第3模板操作平臺(tái)位于上架體中部，在進(jìn)行合?；蛘咄四２僮鲿r(shí)，是對(duì)拉螺桿安裝和拆除的作業(yè)平臺(tái)，退?？臻g70 cm，在合模狀態(tài)穿拉桿時(shí)，將活動(dòng)平臺(tái)向下翻轉(zhuǎn)，保證模板與操作平臺(tái)縫隙<20 cm，同時(shí)提供頂層拉桿安裝平臺(tái)。

第4層主操作平臺(tái)位于下架體頂面，是混凝土澆筑時(shí)退模和合模的操作平臺(tái)，模板系統(tǒng)及上架體在此與下架體連接、固定。

第5層液壓操作平臺(tái)位于下架體上，是架體提升時(shí)提供液壓操作及觀察液壓裝置動(dòng)作的作業(yè)平臺(tái)。

第6層吊平臺(tái)是修飾平臺(tái)，其主要作用是在爬架爬升到位后，作業(yè)人員可以下到架體以下，對(duì)預(yù)埋爬錐進(jìn)行拆除，同時(shí)用收縮補(bǔ)償混凝土對(duì)爬錐空洞進(jìn)行修補(bǔ)。

3.3.2 平臺(tái)的搭設(shè)

鋼筋綁扎平臺(tái)、模板操作平臺(tái)、液壓操作平臺(tái)、吊平臺(tái)的橫梁和[14之間用M20×50的螺栓連接，主平臺(tái)梁用兩根[20通過支座與下架體連接。鋼筋綁扎平臺(tái)需堆放鋼筋，吊平臺(tái)為防止細(xì)小物件掉落，故鋼筋綁扎平臺(tái)板與吊平臺(tái)板采用折彎花紋鋼板，其余平臺(tái)板為鋼跳板（減輕爬模自身重量），平臺(tái)板與平臺(tái)橫梁之間用鉚釘壓緊。

3.3.3 下塔柱內(nèi)模平臺(tái)

下塔柱截面為單箱雙室結(jié)構(gòu)，空間較小，不便于懸臂架體安裝，采用翻模施工。每個(gè)節(jié)段澆筑前在該節(jié)段頂面以下30 cm處預(yù)埋20 cm長(zhǎng)的50鋼管作為下個(gè)節(jié)段的施工平臺(tái)的預(yù)埋件。橫橋向每個(gè)箱室布置兩根φ36 mm，縱橋向布置三根φ36 mm，在組成的鋼筋網(wǎng)上鋪設(shè)型鋼組成的平臺(tái)，最后在平臺(tái)上鋪設(shè)鋼跳板。

3.3.4 中塔柱標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模平臺(tái)

中塔柱標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)模平臺(tái)采用CB240型懸臂模板架體，布置2榀，單榀架體設(shè)計(jì)荷載500 kg，架體由預(yù)埋爬錐和掛座相連。該懸臂架體系主要由以下部件組成：模板、承重三腳架、主平臺(tái)、吊平臺(tái)、埋件系統(tǒng)。兩榀支架作為一個(gè)單元塊，架體布置如圖1所示：

3.3.5 錨固區(qū)內(nèi)模平臺(tái)

索塔錨固區(qū)鋼錨梁占了大部分空間，無法安裝懸臂爬架，故在鋼錨梁上直接搭設(shè)平臺(tái)。

4 施工方法

4.1 液壓自爬模首次安裝

需準(zhǔn)備兩塊尺寸為300 mm×2 440 mm的木板，并按照設(shè)定的爬錐中心間距，在水平地面上進(jìn)行擺放，確保木板的兩條軸線完全平行，且軸線與木板連線的夾角為90°，兩對(duì)角線之間的誤差控制在2 mm以內(nèi)，將三腳架準(zhǔn)確地放置在木板軸線上，并安裝后移平臺(tái)橫梁及后移裝置。安裝過程中，保證三腳架中心間距與第一次澆筑爬錐中心間距一致，同時(shí)兩個(gè)三腳架對(duì)角線的誤差也需滿足2 mm以內(nèi)的要求，平臺(tái)立桿的安裝使用鋼管扣件進(jìn)行連接。

加入斜拉鋼管，在安裝平臺(tái)板時(shí)要求其平整且牢固，對(duì)于與部件可能發(fā)生沖突的位置，適當(dāng)進(jìn)行開孔處理，以確保架體的正常使用。安裝完成后，再次驗(yàn)證兩個(gè)三腳架的中心間距是否與第一次澆筑爬錐的中心位置一致，將預(yù)先組裝好的架體整體吊起，并平穩(wěn)地掛于第一次澆筑時(shí)埋設(shè)好的受力螺栓（掛座體）上，模板后移裝置的安裝也需精確進(jìn)行，模板在安裝過程中不發(fā)生偏移。

將組裝好的模板整體吊起，并安裝在三腳架的后移裝置上，利用斜撐調(diào)節(jié)角度，對(duì)模板進(jìn)行精確的校正，同時(shí)將埋件系統(tǒng)提前組裝，并使用安裝螺栓將其連接在模板的預(yù)定孔位上，確保爬錐與模板的緊密貼合。

桁架的拼裝和所有操作平臺(tái)的安裝需在模板下方墊入三根木梁，然后在模板上安裝桁架、斜撐和平臺(tái)立桿。在這一過程中，注意背楞調(diào)節(jié)器與模板背楞的支撐，安裝背楞扣件，使用鋼管扣件將平臺(tái)立桿牢固連接，平臺(tái)同樣要求平整且牢固，對(duì)于與部件可能發(fā)生沖突的位置，同樣進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_孔處理。

最后安裝液壓系統(tǒng)及吊平臺(tái)，并完成平臺(tái)梁、平臺(tái)板及維護(hù)系統(tǒng)的裝配，當(dāng)混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到30 MPa后，模板后移，穿入導(dǎo)軌，標(biāo)志著液壓爬模系統(tǒng)的安裝完成，等待下一階段的爬升操作。

4.2 橫梁液壓爬模施工

（1）利用液壓爬模爬升至13#主墩第5節(jié)段、14#主墩第6節(jié)段時(shí)，在順橋向內(nèi)側(cè)面預(yù)埋橫梁牛腿埋件。

（2）14#主墩澆筑完成第6節(jié)段順橋向外側(cè)面繼續(xù)利用液壓爬模爬升，取下順橋向內(nèi)側(cè)面架體，布置下橫梁底模與橫梁側(cè)模下半段，合模澆筑橫梁下半段及塔柱第7節(jié)段。13#主墩采用同樣的方法，在完成第5節(jié)段后取下內(nèi)側(cè)架體，安裝橫梁牛腿布置下橫梁底模和側(cè)模下半段，合模后澆筑第6節(jié)段，三面爬?？拷魉?nèi)側(cè)面進(jìn)行臨時(shí)封閉，模板通過吊帶與鋼筋勁性骨架相連保持穩(wěn)定。

（3）澆筑完成第7節(jié)段，橫橋向與順橋向外側(cè)面繼續(xù)利用液壓爬模爬升，待架體爬升結(jié)束，調(diào)整上桁架角度，布置下橫梁側(cè)模上半段，順橋向內(nèi)側(cè)面采用散拼模板并預(yù)埋鋼棒作為下節(jié)模板支撐平臺(tái)，合模澆筑橫梁上半段及塔柱第8節(jié)段。

（4）澆筑第9節(jié)段時(shí)，拆除順橋向外側(cè)面導(dǎo)軌，采用塔吊吊裝，橫橋向架體繼續(xù)爬升，順橋向內(nèi)側(cè)面吊裝標(biāo)準(zhǔn)模板采用腳手架支撐，合模澆筑。

（5）澆筑第10、11節(jié)段，插入導(dǎo)軌，橫橋向與順橋向外側(cè)面繼續(xù)利用液壓爬模爬升，順橋向內(nèi)側(cè)面依次吊裝架體，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)段。

4.3 錨固段液壓爬模施工

外模：索導(dǎo)管外側(cè)管口與索塔垂直面相切，無需在模板開洞，索導(dǎo)管定位之后，在端口用膠布纏繞密封好，防止混凝土進(jìn)入索導(dǎo)管，設(shè)計(jì)圖如下圖2所示：

內(nèi)模：內(nèi)模板根據(jù)每個(gè)節(jié)段的尺寸，裁剪鋼板加背枋焊接。

由于主塔采用同向回轉(zhuǎn)索導(dǎo)管錨固體系，橋面以上塔柱內(nèi)索導(dǎo)管數(shù)量多，且層層設(shè)置、彼此交錯(cuò)，因此爬模預(yù)埋件在橋面以上塔柱施工時(shí)將可能存在與索導(dǎo)管、勁性骨架等結(jié)構(gòu)件互相妨礙的問題，為避免預(yù)埋件與結(jié)構(gòu)件之間的相互影響，除了在主塔澆筑分節(jié)時(shí)做了相應(yīng)考慮以盡量避免此類情況的發(fā)生，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工中仍然發(fā)現(xiàn)這種問題時(shí)，可以通過在高強(qiáng)螺桿上直接焊接埋件鋼板來實(shí)現(xiàn)預(yù)埋件預(yù)埋。

5 結(jié)論

綜上所述，液壓爬模施工技術(shù)通過其高精度控制、高效率施工、安全保障以及材料節(jié)約等方面的優(yōu)勢(shì)，為橋梁工程質(zhì)量的保證提供了關(guān)鍵性的技術(shù)支持。文章分析了爬模架體構(gòu)造、平臺(tái)搭設(shè)、模板爬升、錨固段液壓爬模施工等關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)和利用液壓爬模施工技術(shù)的這些數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)施工管理和技術(shù)創(chuàng)新，以確保橋梁工程的高質(zhì)量完成。

參考文獻(xiàn)

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[2]余大超，高軍輝.橋梁高墩液壓爬模施工技術(shù)研究[J].工程技術(shù)研究，2023（11）：75-77.

收稿日期：2024-03-29

作者簡(jiǎn)介：王鵬（1989—），男，本科，工程師，主要從事道路橋梁工作。