同步液壓爬模施工技術研究

劉小飛

摘 要：液壓爬模系統作為一種施工設備，在公路橋梁建設中運用已非常頻繁和成熟，其工藝已得到廣泛的應用。文章以重慶江津筍溪河大橋主塔液壓爬模施工為例，通過液壓爬升裝置與爬升系統的研究和改進，將以往單獨進行爬升的墩柱各個面的爬架系統，變為全部爬升系統協調整體爬升，從而提升了施工效率，降低了施工成本，也進一步提升了施工安全新能。

關鍵詞：液壓爬模 模板系統 同步

1.工程背景

在橋梁建設中，高墩橋梁是普遍存在的。現今的高墩施工模板大多采用爬模工藝，隨著工程建設和社會的發展，一方面，以人為本的理念逐步深入，施工的安全越來越受到重視，特別是超高墩柱的修建，對具有安全可靠的模板體系和施工設備要求更高；另一方面，隨著社會的發展，效率成為社會發展的必然需求，工程建設也從勞動密集型向機械化方向轉變，且勞務陳本越來越高，以更少的人做更多的事成為發展的方向。本文研究內容旨在開發出一種安全可靠、高效快速、無需大量操作人員的模板系統。

同步液壓爬模系統是基于液壓爬模原有的基礎上進行改進，實現如下目標：（1）利用一臺操控系統進行整套模板系統的提升，操作便捷；（2）通過控制系統自動調節，模板爬升過程中，每個獨立的模板單元同步提升；（3）操作人員大量降低；（4）安全性能得到進一步提升。

2.總體方案研究

爬模主要由模板、爬架和爬升裝置三個部分組成，是一種橋梁高墩施工的有效工具，在橋梁施工中較為常見。

采用同步液壓爬升技術，需要解決如下關鍵問題：

（1）實現不同墩柱面的模板同步爬升。常用的液壓爬模只能實現單個面的模板系統提升，研究內容擬實現不同面的模板系統同時爬升。

（2）爬升液壓頂升系統自動調節。對于實現同步提升的關鍵在于爬升系統的相對同步性，需要解決液壓頂升系統的同步，需實現多臺液壓頂升裝置的自動調節功能。

（3）減少操作人員，提升施工效率。利用同一臺操控設備，同時連接多個爬升裝置，實現控制集成一體化，只需要1人便完成整個爬模系統的爬升指令操作，并輔以2～3人進行其他必要輔助工作，便能快速高效完成爬升作業；同時不同作業面的模板系統同步提升，極大減少爬升時間，提高工作效率。

（4）降低安全風險。利用同步調節系統、位移傳感裝置等有效監測手段，模板系統爬升過程中，安全可控性進一步得以提升。

3.同步液壓爬模施工技術

3.1工藝原理

液壓自動爬模的頂升運動通過液壓油缸對導軌和爬架交替頂升來實現，每個液壓油缸對應一榀爬架機位。同步液壓爬模系統，是指在原有的普通爬模系統上進行改進與升級，將不同墩柱側面的爬模系統，由原來的獨立系統，變為整體聯動系統，利用管路系統將不同機位的頂升油缸鏈接成整體，通過操作控制系統和電控系統，實現同時頂升或油缸回縮，并通過頂升油缸上的位移傳感裝置的實時監測數據，反饋給操控系統并通過超聲波傳感器、溢流閥、換向閥及控制系統實現自動適時調節，實現各個機位的同步頂升。

3.2模板爬升系統

3.2.1液壓泵和油缸

采用PCTS液壓爬模自動控制系統。液壓控制系統由一臺泵站同時控制YD16T-420型千斤頂10（或更多）臺千斤頂，每臺千斤頂由兩根高壓膠管連接，每臺千斤頂各由一個電磁換向進行控制，換向閥的開啟及換向通過電控柜上的選擇按鈕來實現，泵站啟動后，液壓油從電磁溢流閥直接流回油箱，當需某臺或某幾臺千斤頂工作時，可選擇對應的千斤頂開關。通過選擇自動或手動按鈕，實現選擇千斤頂自動或手動伸縮活塞的過程。

在爬模過程中，千斤頂主要通過超聲波傳感器、溢流閥、換向閥及控制系統可以實現千斤頂同步，其同步誤差可以控制在10mm以內，同時根據施工要求，可以選擇整體提升、局部提升或單榀微調。爬升速度250～280mm/min。

（1）液壓動力站。動力站由泵組、油箱系統、閥組、超聲波傳感器、壓力傳感器、觸摸屏和PLC電器操作控制幾個模塊部分組成。控制閥采用管路集成塊集成為一個閥組或閥站，能夠提高系統的可靠性，此外也方便操作及后續維護。

（2）管路設置。各液壓油缸之間的管路均采用高壓管、快換接頭進行連接，各液壓缸與主油路、主油路與動力站之間均采用開閉式的快換接頭，其作用能夠使拆卸隔離、安裝組合的工作更為簡便，各液壓缸油路上安裝液壓鎖，以便于控制壓力油的通斷。

（3）液壓油缸。每一榀爬架的每個機位均設置一個液壓缸，液壓油缸上設置位移傳感器，位移傳感器與控制系統無線鏈接，爬架頂升過程中，傳感器數據實時傳輸至控制系統，通過超聲波傳感器、溢流閥、換向閥及控制系統實現油缸頂升位移同步。

（4）操控系統。各電控操作系統均集中于控制柜上的觸摸屏控制面板上，根據需要工作的千斤頂進行選擇操控，可單動也可聯動，還可設定爬升高度參數，當爬升到設定高度時自動停止動作。

（5）電控系統。采用常規工地施工動力電源。可通過控制柜上的操作按鈕實現液壓泵的運作、以及實現液壓油缸的伸縮從而帶動爬架運作。控制面板上設有液壓泵運轉信號燈，可指示液壓泵運轉情況，設有千斤頂位移顯示器，可顯示各千斤頂的運行情況；控制箱設有應急按鈕，當系統出現故障時可通過此按鈕切斷控制電源從而停止系統運行。

儀表自控系統：設有相序閉鎖電路。爬模工作電源為工地施工電源，為防止相序錯接液壓泵反轉設有相序閉鎖電路，當出現錯接現象時，控制電源則無法接通，液壓系統不能工作。

其它保護電路：液壓泵電機設有過載及短路保護。所有控制電路、繼電器、液壓電磁閥均設置斷電閉鎖電路，當發生故障時系統及液壓油缸均處于閉鎖狀態，防止意外發生。

3.2.2上、下爬箱

爬架與導軌之間設置爬箱，改變爬箱的棘爪方向，實現提升爬架或導軌的功能轉換。

3.2.3爬模操作平臺

液壓爬模爬架上設主平臺、懸吊平臺、操作平臺，操作平臺根據模板高度進行設定，一般1.8m～2m左右一層。爬架骨架、平臺支承型鋼根據各自需求進行設計，平臺可采用花紋鋼板鋪設。

4.應用實例

以筍溪河大橋為主跨660m鋼桁加勁梁懸索橋為工程實例。其索塔由塔柱、橫梁組成的門式框架結構。塔柱為普通鋼筋砼結構，塔柱高度為190.65m，塔柱截面橫橋向尺寸為5.6m，順橋向尺寸由塔柱底的9.5m按照1/155的坡率線性變化到塔頂的7.0m，塔柱共設3道橫梁。主塔塔柱采用同步液壓爬模施工工藝，單次爬升高度6m（如圖1所示）。

主塔塔柱歷時9個月完成，爬架系統爬升速度平均為25cm/min，含爬升行走、爬箱操作、軌道提升等，單次爬模爬升時間均能控制在1～1.5h之內，是常規的液壓爬模爬升施工效率的3～4倍。

5.結束語

以筍溪河大橋為工程背景，對同步液壓爬模系統技術進行了研究與應用，節省了工期，質量、安全可控，實現了預期目標：（1）利用一臺操控系統進行整套模板系統的提升；（2）通過控制系統自動調節，模板爬升過程中，每個獨立的模板單元同步提升；（3）操作人員大量降低，成本得以降低；（4）安全性能得到進一步提升。

參考文獻：

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